DE637338C

DE637338C - Kalorimeter

Info

Publication number: DE637338C
Application number: DEE44570D
Authority: DE
Original assignee: IC Eckardt AG
Current assignee: IC Eckardt AG
Priority date: 1933-08-11
Filing date: 1933-08-11
Publication date: 1936-10-26

Description

Kalorimeter Die bekannten Kalorimeter messen den Heizwert von Gasen häufig in der Weise, daß die gesamte Verbrennungswärme an Wasser abgegeben und die Temperaturerhöhung desselben gemessen wird. Die hierbei verwendeten Apparaturen sind bei fortlaufender Messung verhältnismäßig kostspielig, weil sowohl die Gas- wie die Wassermenge gemessen und in einem konstanten Verhältnis zueinander gehalten werden müssen.
Es ist auch bekannt, statt Wasser Luft als Kühlmittel zu verwenden, doch macht auch hier die Notwendigkeit, das Verhältnis von Brenngas zu Kühlluft konstant zu halten, Schwierigkeiten. Daher hat man auch schon versucht, den Heizwert unter Konstanthaltung der Temperaturerhöhung durch Messung des Verhältnisses von Gas- und Luftmenge zu ermitteln.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können diese Schwierigkeiten dadurch behoben werden, daß als Kühlmittel ein Teil des Brenngases selbst benutzt wird.
Die Erfindung besteht in folgenden: Aus der Hauptleitung wird zur Feststellung des Heizwertes ein Gasstrom entnommen, der vor dem Eintritt i in das Kalorimetergefäß 3 durch die Stauränder (Düsen) a und 6 in zwei verhältnisgleiche Teilströme zerlegt wird. Der eine Teilstrom wird mit Hilfe des Brenners 7 unter dem Gefäß 3 in bekannter Weise vollständig verbrannt. Zu diesem Zweck wird ihm 'eine so große- Luftmenge zugeführt, daß etwa io °(a Luftüberschuß herrscht, z. B. rund 5 Nm3 Luft je Nm' Leuchtgas oder i,i Nm3 Luft je Nm' Hochofengas. Das Brenngas gibt seine Wärme durch die in bekannter Weise im Gefäß angeordneten Schlangen oder Austauschbleche an den zweiten Teilstrom ab und tritt dann ins Freie. Der zweite Teilstrom tritt bei q. ebenfalls ins Freie. Beim Eintritt des Gases und bei Austritt des.zweiten Teilstromes sind die beiden Thermometer 8 und 9 angeordnet, deren Differenz abgelesen bzw. registriert wird. Die beiden Teilströme werden durch die Düsen z und 6 mengenproportional gehalten. Vor den Düsen herrscht der Vordruck des Gases, hinter den Düsen der Druck der Umgebung, d. h. das Druckgefälle in beiden Düsen ist gleich. Selbst wenn der Brenner oder der Wärmeaustauschraum einen bestimmten Strömungswiderstand besitzen, so daß der Druck hinter den Düsen a und 6 nicht dem Druck der Umgebung gleich ist, bleibt das Mengenverhältnis der Teilströme gleich. Der zusätzliche Strömungswiderstand wirkt lediglich wie eine Verkleinerung einer Düse.
Bei vollständigem Übergang der Verbrennungswärme auf den zweiten Teilstrom, also bei Kühlung der Rauchgase bis auf die Eingangstemperatur, ist die Temperaturerhöhung (t2 ti) des zweiten Teilstromes (Vö) außer von 'dem durch die beiden Stauränder

. festgelegten konstanten Mengenverhältal@s;

- cl lediglich abhängig von dem H@?

wert (Ho) des Gases und umgekehrt prd

portional der spezifischen Wärme (c") desselben Diese Gleichung gilt für den Fall, daß das Gas und die Verbrennungsluft bei Eintritt in das Kalorimeter Raumtemperatur besitzt. Für die Menge V, des ersten Teilstromes, der verbrannt wird, gilt die Gleichung für die Menge V' des zweiten !Teilstromes der als Kühlmittel dient, Darin ist Vo, V1 das Volumen in i\ m3/h, C, C ein Festwert, der den Durchflußbeiwert und andere Festwerte der Strömungsgleichung zusammenfaßt, f, f' der Staurand-oder Düsenquerschnitt, h der Druckabfall in den Düsen in mm WS, y, das spezifische Gewicht ih kg/Nm@, p der abs. Druck in kgim= und T die abs. Temperatur in o abs.
Die Buchstaben ohne' gelten für den ersten, die mit' für #den zweiten Teilstrom.
Setzt man beide Mengen ins, Verhältnis, so findet man d. h., da sämtliche Eigenschaften des Kühl-und Brenngasstromes, die beim Durchfluß durch die Düsen einen Einfluß auf die Menge haben, gleich sind, spielen Änderungen des Überdruckes, der Temperatur, des spezifischen Gewichtes sowie des absoluten Druckes bei der Messung des Heizwertes keine Rolle, ebensowenig die Größe des Luftüberschusses, da dieser bei Eintritt und bei Austritt die gleiche Temperatur besitzt.
Ebenso leicht wie der obere Heizwert Ho kann auch der untere Heizwert Hu bestimmt werden, wenn man die beiden Teilströme bei ihrem Eintritt ih das Kalorimeter auf eine Temperatur vorwärmt, die oberhalb des Taupunktes der Rauchgase liegt, .so daß bei dem Kühlvorgang das Verbrennungswasser nicht kondensieren kann.
Die weiterhin in der Gleichung auftretende spezifische Wärme ändert sich bei den technisch wichtigen Gasen für ein und dieselbe Gasart und für die in Frage kommenden Ternperaturbereiche so wenig, daß praktisch die atlssung des Heizwertes unmittelbar durch j#@fesung oder Aufzeichnung der Temperaturerenzen ohne wesentliche Fehler möglich ist.
Hochofen- und Generatorgas setzt sich im allgemeinen aus zweiatomigen Gasen unter Zumischung von schweren Kohlenwasserstoffen zusammen. Ihre spezifische Wärme kann im allgemeinen mit 0,33 angenommen werden; für sonstige Fälle ist es leicht möglich, durch einen einmaligen Versuch die spezifische Wärme festzustellen und die Apparatkonstante für die laufende Messung der Heizwerte mit einer für die betriebsmäßige Überwachung genügenden Genauigkeit festzulegen.
Zweclanäßigerweise wird man den Kühlteilstrom größer wählen als den Brennteilstrom, um bequem meßbare Temperaturdifferenzen zwischen Ein- und Austritt zu erhalten. Da hierbei aber der Gasverlust verhältnismäßig groß ist, kann man Mittel, beispielsweise einen kleinen Ventilator, vorsehen, der den Kühlgasstrom wieder in die Hauptleitung zurückdrückt. Bei dieser Anordnung ist naturgemäß darauf zu achten, daß sich die Durchflußbedingungen des Kühlgasstroines gegenüber dem Brenngasstrom und damit das Verhältnis der Menge nicht ändert. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß man eine Glocke einschaltet, die- unter atmosphärischem oder einem bestimmten, festlegbaren Überdruck steht.
Noch einfacher kann die gesamte Einrichtung dadurch gestaltet werden, daß man das verbrannte Gas unmittelbar mit dem Kühlgas mischt und auf diese Weise den größten Teil des Wärmetauschers spart. In diesem Falle müssen die Austauschflächen desselben nur so groß gemacht werden, daß das verbrannte Gas seine Wärme bis zur Abkühlung unter die Zündtemperatur des Kühlgases an dieses abgibt, worauf der übrige Teil der Wärme durch Mischung übergeht. Auch in diesem Falle ist es möglich, durch Einschaltung eines kleinen Ventilators die Gase in die Hauptleitung zurückzuführen.
Fehler, die bei der Heizwertbestimmung durch den wechselnden Gehalt an grober Feuchtigkeit des zu untersuchenden Gases entstehen würden, können bei dem vorliegenden Verfahren auf einfachste Weise dadurch vermieden werden, daß man das Gas, falls es heiß sein sollte, möglichst weit abkühlt und es durch ein vorgeschaltetes Chlorcalciumfilter oder andere ähnliche bekannte Mittel trocknet.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Kalorimeter zur Bestimmung des Heizwertes von Gasen und Flüssigkeiten, welchem ein dem Hauptstrom entnommener Teilstrom zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Teilstrom in zweieinander mengenproportionale Teilströme aufgeteilt wird, von denen der eine verbrannt wird, während der zweite als Kühlmittel dient, durch dessen Temperaturerhöhung der Heizwert bestimmt wird. z. Kalorimeter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teilströme über den Taupunkt der aus der Verbrennung des ersten Teilstromes entstehenden Rauchgase vorgewärmt werden. 3. Kalorimeter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Teilstrom nach der Verbrennung durch den zweiten Teilstrom unter die Zündtemperatur des Gases abgekühlt und darauf mit ihm gemischt wird. q. Kalorimeter nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas vor dem Eintritt gekühlt oder getrocknet wird. 5. Kalorimeter nach Anspruch i bis q., dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Teilstrom bzw. das Gemisch mit Hilfe eines Ventilators oder einer ähnlichen Einrichtung in die Hauptleitung zurückgeführt wird.