DE590825C - Kalorischer Dampfmengen- oder Waermemengenmesser - Google Patents

Description

• Kalorischer Dampfmengen- oder Wärmemengenmesser Die Erfindung verwendet zur Lösung der Aufgabe, Dampfmengen und Wärmemengen zu messen, ein kalorisches Meßprinzip, das insbesondere den Vorteil mit sich bringt, daß die Meßeinrichtung trotz ausreichend hoher Genauigkeit mit denkbar einfachsten und billigen Mitteln arbeitet. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß ein mit konstantem Teilungsverhältnis vom Hauptstrom in bekannter Weise abgezweigter Teilstrom seinen gesamten Wärmeinhalt, bezogen auf ein Kühlmedium in einem Wärmeaustauscher, an dieses abgibt, und daß der Wärmefluß durch die Wandung des Wärmeaustauschers mittels einer Mehrzahl von Thermopaaren, die hintereinandergeschaltet werden, über die Fläche des Wärmeaustauschers integriert wird. Notwendige und hinreichende Voraussetzung für ein richtiges Arbeiten der neuen Meßeinrichtung ist dabei, daß der Wärmeaustauscher aus einem Material von bekannter, möglichst -konstanter Wärmeleitfähigkeit hergestellt ist und daß außerdem so viel möglichst gleichmäßig an der Wandung des Wärmeaustauschers angeordnete Thermoelemente vorgesehen sind, daß für alle in Betracht kommenden Strömungsflüssigkeiten die Differenz zwischen den heißen und kalten Lötstellen der Thermoelemente in Richtung der durch den Teilstromzweig gehenden Strömung zuletzt liegenden Thermoelemente Null wird, d. h. daß bei der Wärmemengenmessung das den Teilstrom durchströmende Medium in dem Wärmeaustauscher stets seinen gesamten Wärmeinhalt abgibt und daß bei der Dampfmengenmessung der den Teilstromzweig durchströmende Dampf vor dem Austritt aus dem Teilstromzweig vollständig kondensiert ist.
• Zur Aufrechterhaltung eines konstanten Verhältnisses zwischen Teilstrom und Hauptstrom sind in bekannter Weise zwei Düsen so angeordnet, daß sie ständig gleiche Temperatur-und Strömungsverhältnisse haben. Dies kann insbesondere dadurch erreicht werden, daß die an der Eintrittsstelle des Teilstromzweiges angeordnete Düse koaxial zu der im Hauptstromzweig liegenden Düse eingebaut ist. Bei der Anwendung der Erfindung für Dampfmengenmessung kann man ein für die Temperaturkorrektur bei elektrischen Strömungsmessern an sich bekanntes Widerstandsthermometer in Reihe zu den Thermoelementen schalten.
• Auf der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Nach Abb. z strömt z. B. heißes Wasser oder Wasserdampf in Richtung des gezeichneten Pfeiles durch eine Hauptleitung a zu den nicht dargestellten Verbrauchern, z. B. Radiatoren. Parallel zu der Hauptleitung a ist eine als Wärmeaustauscher dienende Teilstromleitung b angeordnet, deren Außenwandung von einem Kühlmedium bestimmten Wärmeniveaus allseitig umspült wird. Bei der Wärmemengenmessung kann man vorteilhaft den Rücklauf c des Heizmediums oder einen Teil desselben zur Kühlung der Teilstromleitung b verwenden. Zwischen den beiden Anschlußstellen d und e der Teilstromleitung b ist eine Querschnittsverengung f, beispielsweise ein Staurand, in die Hauptleitung eingebaut. Außerdem ist an der Eintrittsstelle d des Heizmediums in die Zweigleitung b noch eine zweite Ouerschnittsverengung, beispielsweise ein Staurand g, vorgesehen. Die beiden Mündungen f und g sind so angeordnet, daß sie während des Betriebes praktisch die gleiche Temperatur annehmen und beibehalten.
• Für die Anwendung der Erfindung ist nun die Wandung der Teilstromleitung b aus einem Baustoff von bekannter, möglichst konstanter Wärmeleitfähigkeit hergestellt, und außerdem sind über die ganze Ausdehnung der Wandung der Teilstromleitung b eine Anzahl von Thermoelementen h so angeordnet, daß ihre einen Lötstellen die Temperatur- des die Zweigleitung durchströmenden Heizmediums und ihre anderen Lötstellen die Temperatur des die Rohrleitung c durchströmenden Kühlmediums annehmen. Die Einrichtung ist so getroffen, daß bei allen in Betracht kommenden Strömungsgeschwindigkeiten das die Leitung b durchströmende warme Medium seinen gesamten V4'äimeinhalt an das in der Leitung c befindliche Kühlmedium abgibt.
• An die in Hintereinanderschaltung liegenden Thermoelemente h ist ein Elektrolytzähler i oder ein anderes elektrisches Meßgerät angeschlossen, das entweder nach Wärmemenge oder nach Dampfmenge geeicht ist. Die Wandung der Zweigleitung b kann auch hohl sein. Die Thermoelemente werden in diesem Falle vorteilhaft so innerhalb der hohlen Wandung angeordnet, daß ihre einen Lötstellen nach irInen und ihre anderen Lötstellen nach außen hin an der Wandung anliegen. Zwischen die Lötstellen bringt man dann einen Stoff von bekannter Wärmeleitfähigkeit ein. Diese Ausführungsform hat in manchen Fällen bauliche Vorteile, beispielsweise Drucksicherheit für Hochdruck.
• Wie ersichtlich, enthält die neue Meßeinrichtung auch keine von der Strömung beeinflußten beweglichen Teile, die sich im Betrieb abnutzen könnten. Der Widerstand im Teilstromkreis läßt sich praktisch ohne weiteres konstant halten.
• Die neue Einrichtung läßt sich auch für die Messung von Naßdampf sowie für alle Stoffe mit nicht bekannter beliebiger Zähigkeit. verwenden. Eine für die Dampfmessung geeignete Ausführungsform ist in Abb. 2 veranschaulicht. Bei dieser ist die Düse g des Teilstromzweiges koaxial zu der im Hauptstromzweig befindlichen Düse eingebaut. Die Eintrittsstelle d für den Teilstromzweig b ist dabei vor der im Hauptstromzweig a liegenden Düse anzuordnen. Die Anordnung der übrigen Teile entspricht denjenigen nach Abb. i, die das gleiche Bezugszeichen führen.
• Zwischen der Anwendung der neuen Einrichtung für Dampfmengenmessung und für Wärmemengenmessung bestehen außer der in beiden Fällen anderen Eichung des Zählers i keine prinzipiellen Unterschiede. Man hat bei der Dampfmengenmessung nur dafür Sorge zu tragen, daß der ganze durch die Teilstromleitung b hindurchtretende Dampf vor der Austrittsstelle e kondensiert wird, während es bei der Wärmemengenmessung darauf ankommt, daß das den Teilstromzweig b durchströmende warme Medium seinen gesamten Wärmeinhalt vor Erreichen der Austrittsstelle e vollständig an das Kühlmedium abgegeben hat, so daß also in beiden Fällen die in Richtung der Strömung durch den Teilstromzweig b zuletzt liegenden Thermoelemente die Temperaturdifferenz Null zwischen ihren Lötstellen haben.
• Außer den bereits für den W ärmemengenmesser angegebenen Vorteilen besteht hierbei noch der weitere Vorteil, daß das Meßergebnis praktisch unabhängig vom Druck ist, da die spezifische Wärme, welche der Messung zugrunde liegt, fast vollständig druckunabhängig ist. Weiter ist das Meßergebnis nicht nur bei nicht konstanter Last, sondern auch bei geringer Last recht genau, da die Messung statt der sonst üblichen quadratischen Abhängigkeit von Meßgröße und Meßleistung die lineare aufweist. Ein weiterer Vorteil besteht auch noch darin, daß man eine sehr einfache Möglichkeit einer Temperaturkorrektur bei dem neuen Dampfmesser hat. Da der Temperaturfehler nämlich bei ihm linear verläuft, so braucht man nur ein für diesen Zweck an sich bekanntes V4'iderstandsthermometer zu benutzen, das am besten in der Hauptleitung a angeordnet ist und in Reihe mit den Thermoelementen ia geschaltet wird. Hierdurch erhält man einen vollständigen Ausgleich des Temperaturfehlers bei der Dampfmessung. Bei der Messung von Dampf muß man dafür Sorge tragen, daß das vom Teilstrom b kondensierende Wasser, ohne die Messung zu stören, bei e abfließen kann. Dies geschieht am besten, indem man die Hauptleitung a mit Gefälle, die Teilstromleitung b mit einem Überlauf versieht (Abb. 3).

Claims (1)

1. i ATLNTANSPRUCII: Kalorischer Dampfmengen- oder Wärmemengenmesser, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit konstantem Teilungsverhältnis vom Hauptstrom in bekannter Weise abgezweigter Teilstrom seinen gesamten Wärmeinhalt, bezogen auf ein Kühlmedium in einem Wärmeaustauscher, an dieses abgibt, und daB der WärmefluB durch die Wandung des Wärmeaustauschers mittels einer Mehrzahl von Thermopaaren, die hintereinandergeschaltet werden, über die Fläche des Wärmeaustauschers integriert wird.