DE641577C - Verfahren zur fortlaufenden Bestimmung des Feuchtigkeitsgehaltes von koernigen oder pulverfoermigen Stoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur fortlaufenden Bestimmung des Feuchtigkeitsgehalts . von körnigen oder pulverförmigen Stoffen durch' Messung der beim Hindurchleiten eines Luftstromes durch das Gut infolge Verdunstung der Feuchtigkeit !eintretenden Temperaturerniedrigung. Das Wesen der Erfindung ist in der Anwendung eines Luftstromes zu erblicken, welcher den Strom des sich gleichfalls bewegenden Meßgutes annähernd senkriecht kreuzt, derart, daß der Luftstrom sich am Meßgut nicht wieder erwärmt. _a Es ist bekannt, die Feuchtigkeit in bewegten, blattförmigen Stoffen, wie Textil- oder Papierbahnen, fortlaufend zu messen, indem man das Meßgut zunächst über eine Rolle laufen läßt, und dabei die Temperatur desselben bestimmt, dann auf einer zweiten Rolle eine bestimmte Wärmemenge dem Meßgut ■ zuführt und auf einer dritten Rolle die Temperaturzunahme im Meßgut feststellt. Das Meßprinzip ist bei diesem Verfahren die Erfassung der spezifischen Wärme, welche bekanntlich mit der Feuchtigkeit des Meßgutes in Beziehung steht. Das Meßprinzip ist -also ein anderes als beim Verfahren nach der Erfindung.

Bekannt ist ferner ein Verfahren zur fortlaufenden Feuchtigkeitsbestimmung von festen Stoffen, z. B. Braunkohle, bei welchem ein Luftstrom durch das sich gleichfalls bewegende Meßgut hindurchgeleitet wird. Es wird aber nicht die Verdunstungskälte gemessen, sondern die Drucksteigerung, die bei starker Erwärmung des Meßgutes infolge der Verdampfung des Wassers aus dem Meßgut in einem geschlossenen und mit Schleusen versehenen Behälter besonderer Konstruktion auftritt. " - .

Beim Erfindungsgegenstand wird zwar ebenfalls Luft durch bewegtes Meßgut hindurchgeleitet, jedoch in ganz anderer Weise, indem nämlich ein gerichteter Luftstrom das Meßgut annähernd senkrecht durchströmt, um zu erreichen, daß in jedem Augenblick frisches Meßgut mit frischer Luft zusammenkommt, und um zu verhindern, daß die durch Verdunstung der Feuchtigkeit aus dem Meßgut abgekühlte Luft sich am Meßgut wieder erwärmt. Nicht nur in der technischen Ausführung, sondern aiich im Meßprinzip ist der Erfindungsgegenstand von diesem bekannten Verfahren verschieden.

Ferner ist bekannt, daß in einem ruhenden Meßgut die Feuchtigkeit bestimmt wird, indem ein getrockneter Luftstrom durch, ein zylindrisches Gefäß, welches eine Säule des Meßgutes enthält, hindurchgeleitet wird und an einem an bestimmter Stelle, im Meßgut befindlichen Thermometer ein Temperaturminimum abgelesen wird. Unter ganz bestimmten, genau einzuhaltenden Bedingungen wird die Differenz zwischen der ursprüng-• liehen Temperatur der Luft und der im Meßgut auf tretenden Minimumtemperatur in mehreren zeitlichen Ablesungen festgestellt, rech-

nerisch oder graphisch ausgewertet und daraus der Feuchtigkeitsgehalt des Meßgutes ermittelt. Dieses Verfahren ist aber für eine fortlaufende Messung des Feuchtigkeitsge-. halts ungeeignet.

Weitere Nachteile dieses Verfahrens bestehen darin, daß die durch die oberen Schichten der Meßgutsäule hindurchgegangene, mil Feuchtigkeit beladene und bereits abgekühlte ίο Luft in den etwas tiefer gelegenen Schichten weitere Feuchtigkeit aufnimmt, so daß infolge der dabei eintretenden neuen Abkühlung dieser feuchten Luft der Taupunkt erreicht wird. Es scheidet sich nun in den t5 tiefer gelegenen Schichten₅ in welchen sich" die Thermometerkugel befindet, die aus den oberen Schichten stammende Feuchtigkeit aus, so daß an der eigentlichen Meßstelle die ursprüngliche Feuchtigkeit des Meßgutes nicht so mehr vorliegt. Gleichzeitig erwärmt sich die durch Verdunstung von Feuchtigkeit abgekühlte Luft wieder an den wärmeren, tiefer gelegenen Meßgutschichten, während umgekehrt in den oberen Meßgutlagen durch die wärmere Eintrittsluft eine Erwärmung eintritt. Diese verwickelten physikalischen Verhältnisse, welche durch andere Umstände, z. B. die Außentemperatur, die Lage des Thermometers usw., hoch weiter kompliziert werden, erschweren eine korrekte Feststellung des Feuchtigkeitsgehaltes. Es handelt sich offenbar bei diesem "Verfahren um thermodynamische Vorgänge stark komplexer Natur; denn die Temperatur zeitkurve ergibt ein sehr unsymmetrisches und flaches Minimum, da die Temperatur in der Meßzone relativ schnell abfällt, aber sehr langsam wieder ansteigt.

Diese Fehlerquellen werden beim Erfindungsgegenstand ausgeschaltet,· indem das Meßgut bewegt wird, und zwar so, daß in jedem Augenblick frisches Meßgut mit frischer Luft zusammenkommt, ferner verhindert wird, * daß die abgekühlte Luft sich am Meßgut wieder erwärmt. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß ein gerichteter Luftstrom den Meßgutstrom annähernd senkrecht durchströmt. Die bei der Verdunstung der Feuchtigkeit notwendigen Kalorien werden einerseits der Luft, andererseits dem Meßgut entzogen, wobei sich die entzogenen Kalorien in Abhängigkeit von der jeweiligen Wärmekapazität (Produkt aus Menge und spezifischer Wärme) und der Wärmeleitfähigbeit auf den Luftstrom und den Meßgutstrom verteilen. Dadurch, daß sowohl das Meßgut als auch die Trocknungsluft bewegt werden, erreicht man eine schnelle Trennung der Luft vom Meßgut. Bestimmt man nun die Temperaturabnähme im Meßgut und in der Luft getrennt für sich, so· hat man die Möglichkeit, die bei der Verdunstung der Feuchtigkeit gebundene Kalorienmenge nahezu quantitativ zu erfassen. Auf diese Weise erhält man -•^maximale Temperaturausschläge. Beim Ver- ^;^ίίφη nach der Erfindung tritt also kein jlfemperaturminimum auf, sondern es stellt Jsich bei gleichmäßigem und richtig eingestell-' tem Luftstrom und geeigneter Meßgutgeschwindigkeit eine wohl charakterisierte Temperaturerniedrigung im Meßgut und im Luftstrom ein, welche dem Wassergehalt des Meßgutes proportional ist. Durch an sich bekannte Differentialtemperaturmeßmethoden kann man diese Temperaturunterschiede messen und objektiv zur Anzeige bringen bzw. mit Registriervorrichtungen in Abhängigkeit von der Zeit aufzeichnen.

Ausführungsbeispiel I

- Die laufende Messung des Feuchtigkeitsgehaltes nach der vorliegenden Erfindung geht gemäß Fig. 1 der Zeichnung in der Weise vor sich, daß durch einen senkrechten Kanal 1 das auf seinen Wassergehalt zu prüfende Meßgut (gemahlenes Getreide, getrocknete Braunkohle, Tabak u. dgl.) entweder durch eigenes Gewicht oder durch" geeignete Förderungsmittel bewegt wird. In der Mitte des Meßgutkanals befinden sich auf zwei gegenüberliegenden Seiten feinmaschige Siebe 2, die dem Luftstrom den Durchtritt gestatten, das Meßgut aber zurückhalten'. Weiterhin sind zu beiden Seiten des Meßgutkanals auf den Siebfenstern aufsitzende Leitungen für die -Führung des Luftstromes vorgesehen, in denen sich je eine Temperaturmeßeinrichtung 4, 5 für die Eintritts- und Austrittsluft befindet. Oberhalb und unterhalb der Belüftungszone des Meßgutkanals ist im Meßgutstrom ebenfalls eine Temperaturmeßeinrichtung 3, 6 zur Bestimmung der Temperaturen des Meßgutes angebracht. Als Thermometer werden zweckmäßig Differentialthermometer verwendet. Zweckmäßig können diese Thermometer auch als elektrische Widerstandsthermometer ausgebildet und gemäß Fig. 2 der Zeichnung in die Zweige einer Wljeatstonesehen Brücke so geschaltet sein, daß die entsprechenden Elemente, der Ein- und Austrittsluft und des Meßgutes vor und nach dem Passieren der Durchlüftungskammer in gegenüberliegenden Brückenzweigen liegen. Durch diese Anordnung wird die Genauigkeit der Messung wesentlich erhöht. Dadurch können kleine Schwankungen z. B. in der Luftstromgeschwindigkeit, in der Lagerung des Meßgutes im Kanal usw. automatisch ausgeglichen werden. Es besteht weiterhin die Möglichkeit, mit Hilfe des vor der Stromquelle der Wheatstoneschen Brücke liegenden Widerstandes eine automatische Korrektur der

Fehler vorzunehmen, die durch höhere oder niedrigere Temperatur der Eintrittsluft und damit verbundene' größere oder kleinere Wasseraufnahmekapazität und leichtere und schwerere Abgabe der Feuchtigkeit aus dem Meßgut bei verschiedenen Temperaturen bedingt sind. Die in den Brückenwiderständen auftretenden Widerstandsänderungen, hervorgerufen durch die Temperaturunterschiede,

ίο bewirken einen Ausschlag des im Null-Leiter liegenden Galvanometers, welches zweckmäßig direkt in Wassergehaltsprozenten für die betreffende -zu messende Substanz geeicht wird. Eine komplizierte, zu Fehlern Anlaß gebende Umrechnung ist damit überflüssig. Statt der Widerstandsthermometer können insbesondere auch Thermoelemente, in entsprechender Schaltung verwandt werden. Die Luft wird vor Eintritt in die Belüftungskammer auf einen bestimmten Wasserdampfgehalt gebracht, was am besten dadurch geschieht, daß der Luftstrom durch Trocknungsmittel, z. B. konzentrierte Schwefelsäure, Chlorcalcium, Silicagel o. dgl., hindurchgeführt wird. Es besteht auch die Möglichkeit, ohne Vortrocknung der Luft auszukommen, wenn die Eintrittsluft und gegebenenfalls auch das Meßgut auf eine höhere Temperatur erwärmt wird, wodurch die Wasseraufnahmefähigkeit der Luft so

30, 'stark erhöht wird, daß die ursprünglich in der Luft vorhandenen Wasserdampfmengen auf den Verdunstungsvorgang keinen wesentlichen Einfluß mehr ausüben.

Äusf ührungsb eispiel II

Es ist auch, möglich, bei gewissen, besonders einheitlichen Meßgütern eine Vereinfachung in dem Sinne vorzunehmen, daß gemäß Fig. 3 der Zeichnung lediglich die Temperaturdifferenzen des Meßgutes vor und nach Durchlüftung durch einen genau definierten Luftstrom bestimmt werden. Zwar werden die bei der Verdunstung gebundenen Wärmeeinheiten nicht restlos erfaßt, doch besteht unter gleichartigen Versuchsbedingungen eine Proportionalität zwischen der Temperaturerniedrigung im Meßgut und dem Wassergehalt desselben.' In diesem Falle kann zur Anzeige der Temperaturdifferenzen im Meßgut ein in Fig. 3 angedeutetes Differentialthermometer benutzt werden, das gegebenenfalls unmittelbar die Feuchtigkeitsprozente des Meßgutes abzulesen gestattet.

Claims (1)

1. Patentanspruch :

   Verfahren zur fortlaufenden Bestimmung des Feuchtigkeitsgiehaltes von körnigen oder pulverförmigen Stoffen durch Messung der beim Hindurchleiten eines Luftstromes durch das Gut infolge Verdunstung der Feuchtigkeit !eintretenden Temperaturerniedrigung, gekennzeichnet durch einen Luftstrom von bestimmter Temperatur und bestimmtem Feuchtigkeitsgehalt, welcher den Strom des sich gleichfalls bewegenden Meßgutes annähernd senkrecht kreuzt, derart, daß der Luftstrom sieh am Meßgut nicht wieder erwärmt und die bei der Verdunstung von Feuchtigkeit aus dem Meßgut auftretende Temperaturerniedrigung der Luft und des Meßgufces oder des Meßgutes allein als Funktion des Feuchtigkeitsgehaltes des Meßgutes bestimmt wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen