DE3529853A1 - Geraet zur erzeugung hoher temperaturen und drucke - Google Patents

Geraet zur erzeugung hoher temperaturen und drucke

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Description

Gerät zur Erzeugung hoher Temperaturen und Drucke zum Zweck der Untersuchung des Verhaltens von Materie, die hohen Druck- und Temperaturverhältnissen ausgesetzt war.
Abschätzung der späteren Anwendbarkeit in der Technik.
Das Prinzip beruht auf der Erhitzung von Wasser in einer geschlossenen Kammer über den kritischen Punkt mittels elektrischen Stromes. Durch geeignete Wahl der Größe der Kammer, ihrer prozentualen Füllung mit Wasser und der zugeführten Energie besteht die Möglichkeit, einen gewünschten Druck des Wassers bei einer gewünschten Temperatur zu erreichen.
Die vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das in einer geschlossenen Kammer sich befindende Wasser durch elektrischen Strom erhitzt wird.
Das Gerät und die Druckkammer können je nach Bedarf in beliebiger Größe ausgeführt werden.
Das Gerät besteht aus 3 Teilen: (s. Zeichnung) Deckel, Zwischenstück mit Druckkammer und Boden. Diese 3 Teile werden mittels an Deckel und Boden isoliert durchgeführten Schrauben fest aufeinander gepreßt. Die Berührungsflächen sind mittels Polyester und Glasfaser dicht gemacht und isoliert. Der Deckel hat in der Mitte an der Innenseite eine Haltevorrichtung für einen elektrischen Widerstand, der durch die Druckkammer (Bohrung im Zwischenstück) zum Boden geführt wird. Die Druckkammer ist an den Wänden elektrisch isoliert. Für die Strom-zu- bezw. -ableitung ist die erforderliche Zahl Spannschrauben am Deckel bezw. am Bodem mit dem Deckel bezw. Boden elektrisch leitend verbunden.
Für die Druck-Temperaturversuche wird in die Druckkammer Wasser und das zu untersuchende Material eingebracht. Je nach dem Verhältnis zwischen Wasser und freiem Raum in der Druckkammer ergibt sich die Ausdehungsmöglichkeit des Dampfes bei Erhitzung. Zur Druckmessung dient ein über dem Druckraum angebrachtes Manometer. Aus der Druckmessung und der berechenbaren Volumenvergrößerung läßt sich aus der Dampftabelle die zugehörige Temperatur ablesen. Die zugeführte elektrische Energie ergibt eine Kontrolle.
Aus den Dampftabellen läßt sich für eine bestimmte gleichbleibende Volumenvergrößerung (konstantes Volumen) eine Beziehung zwischen Druck und Temperatur ablesen, aus der man bei Drucken, die über die Tabellenwerte hinausgehen, in etwa auf die zugehörigen Temperaturen schließen kann (Extrapolation).
Bei prozentual hoher Wasserfüllung ergeben sich höhere Drucke bei niedrigeren Temperaturen, und umgekehrt bei geringer Wasserfüllung höhere Temperaturen bei niedrigeren Drucken.
Unter Annahme einer gradlinigen Änderung der Energie mit der Temperatur ist es möglich, Energiewerte ebenso wie die Druckwerte, die außerhalb der Dampftabelle liegen, mit Hilfe der Dampftabellenwerte zu ermitteln. Es ergeben sich folgende Werte:
Mit diesen Werten sind die Verhältnisse für ein gegebenes Modell berechenbar.
Beispiel:
Der Heizkörper besteht aus einem Graphitstab. ⌀ = 3 cm, Höhe 11 cm. Das Gewicht beträgt zusammen mit dem Testmaterial 200 gr. Die spezifische Wärme ist im Mittel mit dem Testmaterial zu 0,2 cal/gr angenommen. Umgerechnet = 0,2 × 4,16 Joule/gr. Dies ergibt bei einer Erwärmung auf 1075°C:
0,835 × 200 × 1075 = 178880 Joule = 178,88 kJ.
Energiebedarf des Wassers bei 1600 bar und 4-facher Ausdehnung 4600 Joule/kg wird bei 5 gr Wasser 4600 × 5 = 23 kJ.
Der Gesamtenergiebedarf somit:
188,88 + 23 = 202 kWsec.
Heizleiter: Länge 0,11 m, Querschnitt 706 mm2, spez. Wd. ergibt einen Widerstand von 0,00171 Ω
Damit wird der Strom
119,77 × 106 = 10,947 × 103 ≈ 11000 Amp.
Bei einer Eischaltdauer von 30 sek. wird der Strom 2008 Amp.
Bei einer Eischaltdauer von 60 sek. wird der Strom 1420 Amp.
u. s. w. Dabei ist aber die Wärmeabgabe während der längeren Einschaltdauer nicht berücksichtigt.

Claims (3)

1. Gerät mit einem allseitig in sich geschlossenen Hohlraum dadurch gekennzeichnet, daß eine im Innern sich befindende teilweise Füllung mit Flüssigkeit oder Gas durch Erwärmung mit elektrischem Strom zu Druck- und Temperaturerhöhung gebracht wird.
2. Gerät nach Anspruch 1 bestehend aus 3 Teilen: Deckel Mittelstück mit Hohlraum und Boden dadurch gekennzeichnet, daß diese 3 Teile auf ihren Berührungsflächen durch eine Masse aus Polyester mit Glasfaser von einander isoliert und abgedichet sind und durch isoliert vom Deckel zum Boden führende Schrauben fest aufeinander gepreßt werden.
3. Gerät nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Zu- bezw. Ableitung des elektrischen Stromes durch eine oder mehrere der vom Deckel zum Boden führenden Druckschrauben, die elektrisch mit dem Deckel bezw. Boden zu verbinden sind, geleitet wird.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1465017A1 (de) * 1963-05-20 1968-11-21 Fissler Kg R Dampfdruckkochtopf mit direkt angebrachter elektrischer Widerstandsbeheizung
DE2510802A1 (de) * 1974-03-14 1975-09-18 British Oxygen Co Ltd Heizelement fuer elektrisch beheizte fluessigkeitsverdampfer
DE2806385A1 (de) * 1977-02-16 1978-08-17 Oreal Einrichtung zur erzeugung von dampf, insbesondere von ueberhitztem dampf
DE8120542U1 (de) * 1981-07-14 1982-03-11 Maubach, Gerd, 5144 Wegberg Vorrichtung zur erzeugung von dampf

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