DE69121815T2

DE69121815T2 - Kalorimeter

Info

Publication number: DE69121815T2
Application number: DE69121815T
Authority: DE
Inventors: Naoki Matubara; Kazumitu Nukui
Original assignee: Tokyo Gas Co Ltd; Oval Engineering Co Ltd
Current assignee: Tokyo Gas Co Ltd; Oval Corp
Priority date: 1990-08-02
Filing date: 1991-06-11
Publication date: 1997-03-27
Anticipated expiration: 2011-06-12
Also published as: KR920004821A; CA2044197C; US5167450A; CA2044197A1; KR970007816B1; JPH0489538A; EP0469649B1; DE69121815D1; EP0469649A3; JPH0781918B2; EP0469649A2

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kalorimeter, insbesondere ein einfaches Kalorimeter, in dem ein Thermodurchflußmesser und ein Laminarströmungsdurchflußmesser in Reihe geschaltet sind zur Erfassung eines Druckabfalls in einem im Normzustand befindlichen Brenngasgemisch am Auslaß des Laminarströmungsdurchflußmessers unter der Bedingung, daß die Auslaßströmung des Thermodurchflußmessers auf einem konstanten Wert gehalten wird, und zur Bestimmung des Heizwerts des Brenngasgemischs in Abhängigkeit vom Druckabfall.
Es ist durch Gesetz geregelt, daß Brenngas und Erdgas vor der Förderung aus einem Produktionsbetrieb hinsichtlich ihrer Heizwerte und Brennbarkeit gemessen werden und daß zur Messung der Heizwerte eines Gasgemischs zu verwendende Kalorimeter bestimmten Erfordernissen entsprechen müssen.
Ein typisches Beispiel ist das Strömungsgaskalorimeter von Junkers, das eine Probe eines Brenngasgemischs mit Luft verbrennt und dann das Verbrennungsprodukt (Abgas) auf die Ausgangstemperatur abkühlt. Hierdurch wird der als Nebenprodukt erzeugte Wasserdampf in flüssigen Zustand gebracht und bewirkt, daß die Gesamtmenge der erzeugten Wärme durch das Wasser aufgenommen wird. Hierdurch wird der augenblickliche Wasserstrom so verstärkt, daß er einer gewissen Menge der Gasgemischprobe durch die Differenz zwischen den Temperaturen des Wassers an seinem Einlaß und Auslaß entspricht zur Erzielung eines Produkts, aus dem ein gesamter Heizwert berechnet wird. Dieses Kalorimeter wird als Standardinstrument benützt. Seine Anwendung erfordert jedoch derart strenge Umgebungsbedingungen, daß die Differenz zwischen der Raumtemperatur und der Wassertemperatur auf einer konstanten Temperatur von ± 0,5 ºC gehalten wird und daß eine Änderung der Wassertemperatur während einer Messung nicht über 0,05 ºC beträgt. Ferner liegt eine geringe Ansprechzeit vor. Daher eignet sich das Kalorimeter für genaue Tests, jedoch nicht zur Anwendung in einer Fertigungsstraße. Folglich ist auch die Anwendung von schnell ansprechenden Kalorimetern möglich, die zum ununterbrochenen Messen von Heizwerten von Brenngasprodukten normalerweise verwendet werden, bevor sie aus dem Produktionsbetrieb gefördert werden. Die schnell ansprechenden Kalorimeter sind so beschaffen, daß Brenngas und Luft jeweils gemessen und dann miteinander gemischt werden, wobei das Gemisch durch Anwendung eines Brenners verbrannt wird. Die Temperatur des erzeugten Abgases und Temperatur der Luft am Brennereinlaß werden jeweils durch Anwendung Temperatursensoren erfaßt, zum Beispiel durch Thermoelemente. Die Differenz zwischen den Temperaturen und das spezifische Gewicht des Brenngases werden jeweils in Beziehung zur Luft erfaßt. Es wird der Woppe-Index (im folgenden als WI bezeichnet) berechnet, der ein Verhältnis eines gesamten Heizwerts des Probengases zur Quadratwurzel des spezifischen Gewichts des Probengases zur Luft ist. Ein weiteres Meßverfahren besteht in der Berechnung des Heizwerts des Gasgemischs aus dem Ergebnis der Messung seiner Dichte auf der Basis der Ergebnisse von Versuchen, die die proportionale Beziehung zwischen dem Heizwert und der Dichte des Gasgemischs zeigen.
Die oben erwähnten, schnell ansprechenden Kalorimeter, die anstelle des üblichen Junkers-Gaskalorimeters vom Strömungstyp verwendbar sind, haben den Nachteil, daß im Fall ihres Betriebs während einer langen Zeit die Genauigkeit der Messungen herabgesetzt wird. Dies erfordert somit eine Korrektur des Meßwerts auf den doppelten ununterbrochenen Arbeitszyklus. Diese Korrekturarbeit ist kompliziert und nicht leicht auszuführen. Der Nachteil des densitometrischen Verfahrens besteht darin, daß eine preiswerte und einfache Einrichtung zur Messung der Heizwerte des Brenngases nicht vorgesehen werden kann, weil das anwendbare Dichtemeßgerät teuer ist.
D-AS-2 928 739 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung und/oder Steuerung der zu Gasverbrennungseinrichtungen, insbesondere Erdgasverbrennungseinrichtungen, gelieferten Wärmemenge. Gemäß dieser Druckschrift wird ein Brenngas durch einen Laminarströmungsdurchflußmesser geleitet, dessen Signal ein Maß für den Wärmeinhalt des strömenden Gases ist, das für die gewünschte Messung und/oder Steuerung verwendet wird.
Jedoch ist die Anwendung eines mit diesem Laminarströmungsdurchflußmesser in Reihe geschalteten Thermodurchflußmessers durch diese Druckschrift weder beschrieben noch nahegelegt. Hierbei gestatten die Messungen, die durch diese Strömungsdurchflußmesser zusammen mit Daten der absoluten Temperatur und des absoluten Drucks erhalten werden, (mit Hilfe eines Rechners) die Berechnung des Heizwerts des durch das Kalorimeter gedrückten Brenngases als umgekehrt proportional zur Druckdifferenz am Laminarströmungsdurchflußmesser.

Zusammenfassung der Erfindung

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines einfachen und genauen Kalorimeters, bei dem ein Thermoströmungsdurchflußmesser und ein Laminarströmungsdurchflußmesser miteinander kombiniert sind zur Verwirklichung einer leichteren und genaueren Messung des Heizwerts eines Brenngases unter Ausnutzung der Tatsache, daß das Gasgemisch einen Heizwert aufweist, der zu dessen Dichte proportional und zu dessen spezifischer Wärme bei konstantem Druck und auch zu dessen Viskosität umgekehrt proportional ist.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Kalorimeters, das den Heizwert eines Brenngasgemischs mit höherer Genauigkeit und durch einfachere Mittel messen kann ohne Einwirkung auf die Strömungsbedingungen oder deren Veränderung aufgrund der Möglichkeit der Umwandlung des durch einen Laminarströmungsdurchflußmessers gemessenen Volumenstrom des Brenngases bei einer Strömung unter Normalbedingungen.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines einfachen und preiswerten Kalorimeters, das aufgrund der Anwendung einer thermostatischen Kammer, die Heizwerte des Brenngasgemischs stabil messen kann und sich zur Anwendung als Hilfsmeßeinrichtung für ein übliches Kalorimeter eignet.
Die Erfindung betrifft daher ein Kalorimeter, enthaltend: einen Laminarströmungsdurchflußmesser (5) zur Messung des Volumenstroms eines Brenngases als zur Differenz zwischen den Drücken der Laminarströmungselemente proportionalen Wert;
eine Strömungsleitung (1), die mit dem Laminarströmungsdurchflußmesser (5) in Reihe geschaltet ist, um eine hindurchgehende laminare Strömung zu erzeugen, und ein Absolutdruckmeßgerät (4/4a) sowie ein Thermometer zur Messung des absoluten Drucks beziehungsweise der Temperatur des in den oder aus dem Laminarströmungsdurchflußmesser (5) strömenden Brenngases;
dadurch gekennzeichnet,
daß die Strömungsleitung (1) versehen ist mit einer Heizeinrichtung (1a), mit einer Temperaturerfassungseinrichtung (11) zur Erfassung der Differenz zwischen den Temperaturen des Brennstoffstroms zu und aus dem durch die Heizeinrichtung (1a) erhitzten Strömungsleitungsteil und mit einem Thermodurchflußmesser (8/8A) zur Messung eines zur erfaßten Temperaturdifferenz proportionalen Massenstroms; und
daß das Kalorimeter ferner enthält:
einen voreinstellbaren Strömungsregler (8/88) zur Aufrechterhaltung der konstanten Auslaßströmung des Thermodurchflußmessers (8), wenn das Brenngas hindurchgetreten ist; und
eine Recheneinheit (10) zur Berechnung des Auslaß oder Einlaßdrucks des Strömungsvolumens des Brenngases unter seinen Normalbedingungen aus den gemessenen Werten des Absolutdrucks, des Differenzdrucks und der Temperatur des in oder aus den Laminarströmungsdurchflußmesser (5) strömenden Brenngases und zur Berechnung des Heizwerts des Brenngases als eines Wertes, der umgekehrt proportional zum Differenzdruck ist, wobei der Differenzdruck eine Funktion des Absolutdrucks des Brenngases am Einlaß oder Auslaß des Laminarströmungsdurchflußmessers (5) ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig.1 ist eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen den physikalischen Eigenschaften und den Heizwerten eines Brenngases;
Fig. 2 ist eine Darstellung zur Erläuterung des Arbeitsprinzips eines Thermodurchflußmessers;
Fig. 3 ist eine Darstellung zur Erläuterung des Arbeitsprinzips eines Laminarströmungsdurchflußmessers;
Fig. 4 ist ein Beispiel für eine Konstruktion eines bei der vorliegenden Erfindung ausgebildeten Kalorimeters;
Fig. 5 ist eine Darstellung zur Erläuterung des Arbeitsprinzips eines im Nebenstrom arbeitenden Thermodurchflußmessers;
Fig. 6 ist eine Darstellung zur Erläuterung des Arbeitsprinzips eines Steuerventils;
Fig. 7 zeigt ein weiteres Beispiel einer Konstruktion eines bei der vorliegenden Erfindung ausgebildeten Kalorimeters.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Als heutiges Stadtgas verwendetes Brenngas wird zunächst als verflüssigtes Erdgas (im folgenden als LNG) bereitet, dem ein energiereiches Kohlenwasserstoffgas (zum Beispiel Propan oder Butan) hinzugefügt wird, um den erforderlichen Heizwert zu erzielen. Da nämlich in unterschiedlichen Gebieten erzeugtes LNG hinsichtlich des Gehalts an Methangas als Hauptkomponente, das heißt hinsichtlich des Heizwerts, voneinander abweichen kann, erfolgt eine Regelung, wieviel Propan- oder Butangas mit jedem LNG-Produkt gemischt wird. Der Heizwert des Gasgemischs hängt ab von dessen Dichte , spezifische Wärme Cp bei konstantem Druck (im folgenden als "spezifische Wärme" bezeichnet) und Viskosität µ.
Gemäß Fig. 1 ist der gemessene Heizwert eines Brenngases längs der Abszisse aufgetragen, während die Meßwerte von Dichte , spezifischer Wärme Cp und Viskosität µ auf der Ordinate aufgetragen sind. Die resultierenden Kurven zeigen eine Beziehung zwischen den physikalischen Eigenschaften und den Heizwerten des Brenngases. Aus der graphischen Darstellung ist ersichtlich, daß der Heizwert des Gasgemischs eine lineare Funktion der Dichte, der spezifischen Wärme bzw. der Viskosität ist.
Fig. 2 zeigt die prinzipielle Konstruktion eines Thermodurchflußmessers 8. In Fig. 2 ist 8a eine Strömungsleitung mit hoher Wärmeleitfähigkeit, in der ein Fluid, zum Beispiel Brenngas mit der Dichte und der spezifischen Wärme Cp, in Schichten ohne Turbulenz bei einer Reynoldsschen Zahl von höchstens 200 und bei einer Durchflußmenge Q in der durch einen Pfeil gezeigten Richtung strömt, und 8b ist ein Heizelement, das aus einem Widerstandsdraht besteht, der um den Mittelteil der Strömungsleitung gewickelt ist. Das Heizelement hat Klemmen 8b&sub1; und 8b&sub2;, durch die ein konstanter Heiz strom geliefert wird. Widerstandsdrähte 8c und 8d sind um die Strömungsleitung so gewickelt, daß sie vor bzw. hinter dem Heizelement 8b angeordnet sind. Beide Widerstandsdrähte haben den gleichen Widerstandswert bei der Durchflußmenge Q von Null und bilden zwei Arme 8c und 8d einer Brückenschaltung, die eine Änderung des Widerstandswerts in Abhängigkeit von der Wärmeleitfähigkeit der Strömung als Spannungswert erfassen kann, der zum Massenstrom proportional ist. 8c&sub1;, 8d&sub1; und 8d&sub2; sind Klemmen der (nicht gezeigten) Brückenschaltung. Da im Thermodurchflußmesser ein Wärmeübergang von der Strömungsleitungswand 8a zum Fluid an den Grenzschichten der laminaren Strömung auftritt und dessen Betrag proportional zur Dicke der laminaren Grenzschicht ist, kann man bekanntlich die Ausgangsspannung V der Brückenschaltung bei einer Proportionalitätskonstante K&sub1; wie folgt ausdrücken:
V = K&sub1;Cp Q ......(1)
Für ein Fluid mit einer bekannten spezifischen Wärme Cp kann die Ausgangsspannung V als Wert erhalten werden, der zu seiner Massendurchflußmenge pQ proportional ist.
Fig. 3 zeigt das Arbeitsprinzip eines Laminarströmungsdurchflußmessers (5). In Fig. 3 ist 5a eine Strömungsleitung mit dem Radius γ und der Länge l, wobei das Fluid bei einer Durchflußmenge Q in Schichten strömt, und 6 ist ein Differenzdruckmesser zur Messung des Differenzdrucks ΔP zwischen dem Einlaßdruck P&sub1; und dem Auslaßdruck P&sub2; des Laminarströmungsdurchflußmessers.
Gemäß der Gleichung nach Hagen-Poiseuille wird die Durchflußmenge Q des Fluids wie folgt ausgedrückt:
wobei =
= K&sub2; und µ die Viskosität des Gases darstellt.
Für den Fall, daß das Brenngas durch den Laminarströmungsdurchflußmesser (5) und den Thermodurchflußmesser (8) strömt, die in Reihe zueinander geschaltet sind, kann die Gleichung (2) in der Gleichung (1) an die Stelle von Q gesetzt werden, um die folgende Gleichung (3) zu erhalten:
V = K&sub1;K&sub2; Cp /µΔP(1+P&sub2;/P&sub1;) ...... (3)
Andererseits können aus der funktionellen Beziehung zwischen den Eigenschaften und dem Heizwert des Brenngases, die in Fig. 1 gezeigt ist, die folgenden Gleichungen erhalten werden:
(a) Die Beziehung zwischen der Viskosität und dem Heizwert H des Brenngases:
= K&sub3;H (K&sub3; ist eine Konstante) ...... (4)
(b) Die Beziehung zwischen der spezifischen Wärme Cp und dem Heizwert H für das Brenngas:
Cp = -K&sub4;H (K&sub4; ist eine Konstante) ...... (5)
(c) Die Beziehung zwischen der Viskosität und dem Heizwert H des Brenngases:
µ = -K&sub5;H (K&sub5; ist eine Konstante) ...... (6) Wenn der Ausgang V auf einen konstanten Wert geregelt wird und als Konstante behandelt werden kann, kann aus den Gleichungen (4), (5) und (6) die folgende Gleichung erhalten werden:
Worin die Konstante K = K&sub5;V/K&sub1; K&sub2; K&sub3; K&sub4;.
Die Gleichung (7) ermöglicht die Berechnung des Heizwerts H des Brenngases als Wert, der zur Differenz ΔP zwischen dem Einlaßdruck P&sub1; und dem Auslaßdruck P&sub2; des Laminarströmungsdurchflußmessers umgekehrt proportional ist.
Fig. 4 zeigt die Konstruktion eines Kalorimeters nach der vorliegenden Erfindung, das das oben erwähnte Arbeitsprinzip beinhaltet. In Fig. 4 ist 1 ein Kanal für zu messendes Brenngas. 2 ist ein Druckminderventil zur Verminderung des Drucks des Brenngases auf einen konstanten Wert. 3 ist ein Filter. 4 und 4a sind Druckmeßgeräte. 12 ist eine thermostatische Kammer aus einem Material von hoher Wärmeleitfähigkeit, zum Beispiel Aluminium, das eine konstante Temperatur darin aufrecht erhalten kann. 5 und 8 sind ein Laminarströmungsdurchflußmesser beziehungsweise ein Thermoströmungsdurchflußmesser, die zueinander in Reihe geschaltet und in der thermostatischen Kammer aufgenommen sind. Die Arbeitsprinzipien der Strömungsdurchflußmesser 5 und 8 sind die gleichen wie oben erwähnt. 9 ist eine Strömungsregelvorrichtung zum Einstellen und Regeln der Auslaßströmung des Thermoströmungsreglers 8 auf einen konstanten Wert. Die Auslaßströmung kann auf den als Prozentsatz (bis zu 100 % Maximalströmung) angegebenen erforderlichen Wert voreingestellt werden, auf den die Massenströmung geregelt wird. Der Thermoströmungsregler 8 ist mit einem Strömungssteuerventil und einer Betätigungseinrichtung versehen, die durch ein Signal von dem die Strömung einstellenden Regler betätigbar ist, wie noch später zu beschreiben. 6 ist ein Differenzdruckmesser zur Messung der Differenz ΔP zwischen dem Einlaßdruck P&sub1; und dem Auslaßdruck P&sub2;. 7 ist ein Absolutdruckmesser zur Messung des Absolutwerts des Einlaßdrucks P&sub1;. Der Auslaßdruck P&sub2; wird aus dem Differenzdruck ΔP und dem Einlaßdruck P&sub1; berechnet. Es ist auch möglich, den Auslaßdruck P&sub2; durch den Absolutdruckmesser 7 zu messen, während der Einlaßdruck P&sub1; aus den gemessenen Werten P&sub2; und ΔP berechnet wird. 11 ist ein Thermometer, bestehend aus einem Temperaturfühlelement, wie einem Widerstandsdraht aus Platin, Thermoelement und dergleichen, zur Messung der Temperatur eines in den Laminarströmungsdurchflußmesser 5 strömenden Brenngases. Ein Absolutdruckanzeiger 7a und ein Temperaturanzeiger 11a empfangen die Signale vom Absolutdruckmesser 7 beziehungsweise Thermometer 11 zum Anzeigen und Übertragen der Meßwerte. Eine Recheneinheit 10 dient zur Berechnung des Heizwerts des Brenngases gemäß der Gleichung (7), und ein Anzeiger 10a dient zur Anzeige des berechneten Heizwerts des Brenngases.
Eine thermostatische Kammer 12 aus wärmeleitendem Material, z.B. Aluminium, dient zur Aufnahme des Laminarströmungsdurchflußmessers 5 und des Thermoströmungsreglers 8 und kann die Innentemperatur schnell auf einen konstanten Wert regeln. Eine schraubenförmig gewickelte Leitung 1a ist für den Wärmeaustausch vorgesehen, um die Temperatur des Brenngases, das durch den Filter 3 in den Laminarströmungsdurchflußmesser 5 fließt, auf die Innentemperatur der thermostatischen Kammer 12 zu regeln. Diese Leitung 1a dient auch zur Beseitigung der unerwünschten Verwindung der Rohrleitung des Laminarströmungsdurchflußmessers 5 und des Thermoströmungsreglers 8, die in der thermostatischen Kammer 12 aufgenommen sind.
Der Thermoströmungsregler 8 besteht insgesamt aus einem im Nebenstrom geschalteten Thermoströmungsdurchflußmesser 8a und einem Regelventil 8b zur Regelung des Ausgangsdrucks des Thermoströmungsmessers auf einen vorgegebenen Wert.
Fig. 5 zeigt eine Grundkonstruktion des Nebenstromthermoströmungsmessers 8a. In Fig. 5 ist 81 eine Hauptstromleitung, die das Strömen des Brenngases gestattet und an ihrem Mittelteil ein Laminarströmungselement 83 enthält. 82 ist eine Nebenstromleitung, die an ihren offenen Enden an Öffnungen 81a und 81b an der Wand der Hauptstromleitung an den vorderen beziehungsweise hinteren Teilen bezüglich des Teils vorgesehen sind, in dem sich das Laminarströmungselement 83 befindet. Die Nebenstromleitung 82 hat ein Heizelement 80b und Widerstandsdrähte 80c und 80d, die darum herumgewickelt sind. Widerstände R&sub1; und R&sub2; gehören zu den beiden Armen einer durch die Widerstandsdrähte 80c und 80d gebildeten Brücke, wobei an die Brücke eine Energiequelle E angelegt ist. Der Brückenausgang dient zur Messung des Mengenflusses durch die Nebenstromleitung 82. Da Fluid sowohl durch die Nebenstromleitung 82 als auch durch die Hauptstromleitung 81 in Schichten strömt, ist der durch die Hauptstromleitung 81 hindurchtretende Mengenfluß durch das Querschnittsverhältnis der Hauptstromleitung 81 zur Nebenstromleitung 82 festgelegt.
Fig. 6 zeigt eine Hauptkonstruktion des Regelventils 8B, in dem eine Spule 10&sub2;, die durch einen einem Vergleichssignal des voreinstellbaren Strömungsreglers 9 entsprechenden Strom erregt wird, zusammen mit einem Joch 10&sub3; in einem Gehäuse 10&sub1; aufgenommen ist. Diese Spule treibt ein Ventil 106 elektromagnetisch an, das mit einem Ventilsitz 107 mit einer Ventilöffnung 10&sub8; zusammenarbeitet, wodurch der Brenngasstrom Q, der durch die mit dem Nebenstromthermodurchflußmesser 8A in Verbindung stehende Hauptstromleitung hindurchtritt, in eine stromauf gelegene Strömung 81a und eine stromab gelegene Strömung 81b unterteilt wird. Das Ventil 106 wird durch eine Platte 10&sub5; getragen und ist einstückig mit einem Tauchkolben 10&sub4; gebaut, der durch einen Strom der Spule 10&sub2; elektromagnetisch angetrieben wird. Der Tauchkolben 104 wird durch die auf ihn wirkende elektromagnetische Kraft so weit ausgelenkt, daß er mit der elastischen Kraft der Plattenfeder 10&sub5; im Gleichgewicht ist.
Das Kalorimeter mit der vorliegenden Erfindung gemäß Fig. 4 arbeitet wie folgt:
Brenngas aus einer unter einem bestimmten Druck stehenden, nicht gezeigten Brenngasquelle strömt in Richtung eines Pfeils F in der Strömungsleitung 1 und bewegt sich durch das Druckminderventil 2, durch das dessen Druck auf einen im wesentlichen konstanten Wert herabgesetzt wird, tritt dann durch einen Filter 3 zum Entfernen von Teilchen und strömt dann in die thermostatische Kammer 12, in der die Brenngastemperatur auf der Temperatur T gehalten wird bis das Brenngas durch eine schraubenförmige Leitung la in den Laminarströrnungsdurchflußmesser 5 fließt. Der Einlaßdruck P&sub1; des Laminarströmungsdurchflußmessers 5 wird als Absolutdruck ermittelt. Die Meßwerte des Einlaßdrucks P&sub1; und der Druckdifferenz ΔP werden in eine Recheneinheit gegeben, die den Auslaßdruck P&sub2; aus den Eingangswerten berechnet. In diesem Fall stellt der Volumenstrom des durch den Laminarströmungsdurchflußmesser 5 hindurchtretenden Brenngases, der durch die Gleichung (2) ausgedrückt ist, den Strom des Brenngases in seinem Normalzustand bei der Temperatur T, dem absoluten Einlaßdruck P&sub1;, dem Auslaßdruck P&sub2; und der Druckdifferenz ΔP dar. Da der Mengenfluß des durch den Thermoströmungsregler 8 gemessenen Brenngases genau dem Volumenstrom des Brenngases im Normalzustand entspricht, wird der Gleichung (3) genügt, und der Heizwert H des Brenngases kann am Indikator 10A als Wert angezeigt werden, der umgekehrt proportional zur Druckdifferenz ΔP des Laminarströmungsdurchflußmessers 5 ist, berechnet aus den bekannten Drücken P&sub1; und P&sub2; in Gleichung (7).
Fig. 7 zeigt ein weiteres gemäß der Erfindung ausgebildetes Kalorimeter. Der Thermoströmungsregler 8 in Fig. 7 ist in den Thermoströmungsdurchflußmesser 8A und das Regelventil 8B unterteilt, das außerhalb eines Thermostats gesondert angeordnet ist, um ein Verändern der Innentemperatur des Thermostats 12 aufgrund der Erhitzung der Spule 10&sub2; zur Erregung des Regelventils zu verhindern. Obwohl der Larninarströrnungsdurchflußmesser 5 und der Thermoströmungsdurchflußmesser 8A in Fig. 7 von denjenigen in Fig. 4 bezüglich ihres Orts in Beziehung zur Richtung des Brenngasstroms abweichen, ist es auch möglich, den Thermoströmungsdurchflußmesser 8A stromab vom Laminarströmungsdurchflußmesser 5 jedoch außerhalb des Thermostats anzuordnen.
Wie sich aus dem obigen ergibt, kann das Kalorimeter nach der vorliegenden Erfindung den Heizwert eines Brenngasgemischs mit höherer Genauigkeit und durch einfachere Mittel messen bei keiner Wirkung oder Veränderung der Strömungsbedingungen aufgrund der Möglichkeit der Umwandlung des Volumenstroms des Brenngases, gemessen durch einen Laminarströmungsdurchflußmesser, in den Strom bei Normalbedingungen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann auch ein einfaches und preiswertes Kalorimeter geschaffen werden, das aufgrund der Anwendung einer thermostatischen Kammer, die ein guter Wärmeleiter mit herabgesetzter Veränderung der Innentemperatur ist, die Heizwerte des Brenngasgemischs stabil messen kann und sich zur Verwendung als Hilfsrneßeinrichtung für ein Standardkalorimeter eignet.

Claims

1. Kalorimeter, enthaltend

einen Laminarströmungsdurchflußmesser (5) zur Messung des Volumenstroms eines Brenngases als zur Differenz zwischen den Drücken der Laminarströmungselemente proportionalen Wert,

eine Strömungsleitung (1), die mit dem Laminarströmungsdurchflüßmesser (5) in Reihe geschaltet ist, um eine hindurchtretende laminare Strömung zu erzeugen, und ein Absolutdruckmeßgerät (4/4a) sowie ein Thermometer zur Messung des Absolutdrucks beziehungsweise der Temperatur des in den oder aus dem Laminarströmungsdurchflußmesser (5) strömenden Brenngases,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Strömungsleitung (1) versehen ist mit einer Heizeinrichtung (1a), mit einer Temperaturerfassungseinrichtung (11) zur Erfassung der Differenz zwischen den Temperaturen des Brennstoffstroms zu und aus dem durch die Heizeinrichtung (1a) erhitzten Strömungsleitungsteil und mit einem Thermodurchflußmesser (8/8A) zur Messung eines zur erfaßten Temperaturdifferenz proportionalen Massenstroms, und

daß das Kalorimeter ferner enthält:

einen voreinstellbaren Strömungsregler (8/88) zur Aufrechterhaltung der konstanten Auslaßströmung des Thermodurchflußmessers (8), wenn das Brenngas hindurchgetreten ist, und

eine Recheneinheit (10) zur Berechnung des Auslaß- oder Einlaßdrucks und des Strömungsvolumens des Brenngases unter seinen Normalbedingungen aus den gemessenen Werten des Absclutdrucks, des Differenzdrucks und der Temperatur des in den oder aus dem Laminarströmungsdurchflußmesser (5) strömenden Brenngases und zur Berechnung des Heizwerts des Brenngases als eines Wertes, der umgekehrt proportional zum Differenzdruck ist, wobei der Differenzdruck eine Funktion des Absolutdruckes des Brenngases am Einlaß oder Auslaß des Laminarströmungsdurchflußmessers (5) ist.

2. Kalorimeter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Thermodurchflußmesser enthält: eine Hauptströmungsleitung mit darin angeordneten Laminarelementen, eine eine Nebenstromleitung der Hauptströmungsleitung bildende Leitung und eine die Temperaturdifferenz erfassende Einrichtung zur Erfassung der Differenz zwischen den Temperaturen des Brenngasstroms vor und nach dem Durchtritt durch den durch die Heizeinrichtung erhitzten Teil.

3. Kalorimeter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Laminarströmungsdurchflußmesser und der Thermodurchflußmesser in Reihe geschaltet und in einer thermostatischen Kammer aus Aluminium untergebracht sind.

4. Kalorimeter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Thermodurchflußmesser ein Regelventil in Reihe geschaltet ist, um die konstante Auslaßströmung des Thermodurchflußmessers aufrechtzuerhalten, und außerhalb der thermostatischen Kammer angeordnet ist.