DE581800C

DE581800C - Vorrichtung zur elektrischen Messung der Waermeleitfaehigkeit von Gasen und Daempfen

Info

Publication number: DE581800C
Application number: DE1930581800D
Authority: DE
Inventors: Dr Arnold Nitsche
Original assignee: IG Farbenindustrie AG
Current assignee: IG Farbenindustrie AG
Priority date: 1930-02-16
Filing date: 1930-02-16
Publication date: 1933-08-03

Description

Vorrichtung zur elektrischen Messung der Wärmeleitfähigkeit von Gasen und Dämpfen Messungen der Wärmeleitfähigkeit finden vielfach technische Verwendung, z. B. für Gasmengenmessungen oder für die Analyse von Gas- 'und Dampfgemischen. Es ist bekannt, hierbei temperaturempfindliche Meßdrähte in Brückenschaltung anzuordnen und beispielsweise den einen Meßdraht mit dem zu untersuchenden Gas oder Dampf in einer besonderen Meßkammer zu umspülen und einen zweiten Meßdraht in einer zweiten Kammer mit einem Vergleichsgas zu umgeben, dessen Zusammensetzung sich nicht ändert. Dabei war man darauf bedacht, für die Meßdrähte gleiche Verhältnisse, im besonderen gleiche Länge und Dicke, ferner gleiche Strombelastung der Drähte und gleiche Abmessungen der Meßkammern einzuhalten. Die Ab gleichung kleiner Verschiedenheiten der Meßdrähte erfolgte hierbei mittels geeigneter Nebenwiderstände zu den Meßdrähten. Bei dieser bekannten Meßweise ist nur für den Fall, daß Meßgas und Vergleichsgas bezüglich der Wärmeleitfähigkeit vollkommen gleich sind, auch die Temperatur der Meßdrähte gleich. In der Praxis muß man jedoch als Vergleichsgas häufig ein Gas von anderer Zusammensetzung wählen als der des, Meßgases, weil das Meßgas, wenn es in einer Kammer abgeschlossen wird, nachträglichen Veränderungen durch Diffusion oder durch chemische Veränderungen unterworfen ist. Dann ist die Abkühlung der stromdurchflossenen Meßdrähte in beiden Meßkammern verschieden und deshalb auch die Temperatur der Meßdrähte selbst. Es bedarf dann einer besonderen Abgleichung der Nebenwiderstände zu den Meßdrähten, damit wieder Temperaturgleichheit der Meßdrähte hergestellt ist. Diese besondere Abgleichung auf Temperaturgleichheit der Meßdrähte wird jedoch im allgemeinen nicht vorgenommen; vielmehr wird mit Hilfe der Potentiometerwiderstände r, und r2 in Abb. r der Zeichnung der Nullpunkt des Anzeigeinstrumentes T eingestellt ohne Rücksicht auf die wirkliche Temperatur der Meßdrähte in den Kammern K, und K2. Die Widerstände R, und R2 sind einander gleich, wenn die Widerstände der Meßdrähte in den Kammern K, und K2 bei gleicher Temperatur ebenfalls gleich' sind.
Nun ändert.sJch die Wärmeleitfähigkeit von Gasen und Dämpfen mit der Temperatur erheblich, und zwar je nach der Natur der Gase und Dämpfe sehr verschieden. In der Literatur sind hierüber nur sehr spärliche Angaben vorhanden. Bei Temperaturänderungen der gesamten in Abb. z dargestellten Meßanordnung wird demnach bei festgehaltener Potentiometereinstellung das Brückengleichgewicht erheblich gestört. Bei kochempfindlichen Analysengeräten mit der beschriebenen Schaltung kann eine solche Temperaturstörung die Messung vollkommen unmöglich machen, beispielsweise wenn in einem Gemisch von Ammoniak und Wasserstoff der Wasserstoff auf ljio °% genau gemessen werden soll.
Es wurde nun gefunden, daß man auch bei Benutzung eines beliebigen, gut definierten Vergleichsgases, wie z. B. trockener, kohlensäurefreier Luft, zum Ziele kommt, wenn im N ebenschluß zu den Meßdrähten des Wärmeleitgerätes in bekannter Weise ein oder mehrere Widerstände eingebaut sind, mit Hilfe derer im Brückengleichgewicht die Temperatur der Meßdrähte auf Gleichheit gebracht wird.
Dadurch wird das Brückengleichgewicht unabhängig von der Temperatur der Meßdrähte. Selbstverständlich ist die Größe dieses Nebenwiderstandes abhängig von der Größe der Wärmeleitfähigkeit der in den Kammern befindlichen Gase. Ein für ein bestimmtes Gas auf Temperaturgleichheit der Meßdrähte abgeglichenes Wärmeleitgerät ist also für ein anderes Gas nicht abgeglichen.
Der Einfluß einer verschiedenen Temperaturabhängigkeit der Wärmeleitung von Gasen und Gasgemischen wird, wie sich ferner gezeigt hat, dadurch eliminiert, daß man in die Meß- und in die Vergleichskammer Meßdrähte von verschiedenem Widerstand einbaut, und zwar müssen die Widerstände in umgekehrtem Verhältnis zu den Temperaturkoeffizienten der Wärmeleitfähigkeit der in den Kammern eingeschlossenen oder durch die Kammern strömenden Gase oder Dämpfe stehen.
In Abb. 2 ist ein Schaltbild eines nach den erläuterten Gesichtspunkten ausgeführten Wärmeleitgerätes gegeben. r, bedeutet den Nebenwiderstand für die Kammer K" mit Hilfe dessen die Temperaturgleichheit der Drähte eingestellt wird; rt den Abgleichwiderstand der Brückenschaltung, mit dem bei ungleichen Widerständen der Meßdrähte, insbesondere wenn Gase mit verschiedenem Temperaturkoeffizienten der Wärmeleitfähigkeit verwendet werden, das Brückengleichgewicht eingestellt wird. Damit ist es möglich, die Temperaturfehler von Wärmeleitgeräten praktisch vollkommen auszuschalten und selbst bei kleinen Meßbereichen einen festen Nullpunkt der Meßeinrichtung zu erhalten.
Die Anwendbarkeit der erläuterten Maßnahmen ist nicht auf Heizdrähte beschränkt, sondern auch bei Benutzung anderer Heizkörper, wie Kapillaren oder Bänder, möglich. Im allgemeinen ist es zweckmäßig, die beschriebene Kompensationsmaßnahmen an Wärmeleitgeräten so zu treffen, daß die Abgleichung auf Temperaturgleichheit der Meßdrähte bei einer solchen Gaszusammensetzung vorgenommen wird, die der normalen Betriebszusammensetzung der Gase oder Dämpfe entspricht; beispielsweise bei Rauchgasen mit einem Kohlensäuregehalt von i3°%. Auf diese Weise erreicht man eine vollkommene Störungsfreiheit in der Anzeige von Geräten zur Messung der Wärmeleitfähigkeit.

Claims

PATENTANSPRUCH: Vorrichtung zur elektrischen Messung der Wärmeleitfähigkeit von Gasen und Dämpfen, bestehend aus mindestens zwei in Brückenschaltung befindlichen und in Gaskammern eingeschlossenen, temperaturempfindlichen Meßdrähten, von denen der eine von dem zu messenden, der andere von einem Vergleichsgas umgeben ist, wobei im Nebenschluß zu den Meßdrähten ein oder mehrere Widerstände eingebaut sind, dadurch gekennzeichnet, daß diese Widerstände so bemessen sind, daß mit ihnen im Brückengleichgewicht die Temperatur der Meßdrähte auf Gleichheit gebracht wird und daß die Widerstände der Meßdrähte selbst in umgekehrtem Verhältnis zu den Temperaturkoeffizienten der Wärmeleitfähigkeit des zu messenden und des Vergleichsgases bemessen sind.