DE808495C - Vorrichtung zur Bestimmung des Zustandes feuchter Gase - Google Patents

Vorrichtung zur Bestimmung des Zustandes feuchter Gase

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DE808495C
DE808495C DEK300A DEK0000300A DE808495C DE 808495 C DE808495 C DE 808495C DE K300 A DEK300 A DE K300A DE K0000300 A DEK0000300 A DE K0000300A DE 808495 C DE808495 C DE 808495C
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DE
Germany
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thermometer
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gas
gauze
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Application number
DEK300A
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English (en)
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Dr-Ing Emil Kirschbaum
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EMIL KIRSCHBAUM DR ING
Original Assignee
EMIL KIRSCHBAUM DR ING
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • G01N25/56Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating moisture content
    • G01N25/62Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating moisture content by psychrometric means, e.g. wet-and-dry bulb thermometers

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  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)

Description

  • Vorrichtung zur Bestimmung des Zustandes feuchter Gase Zur Messung der Zustandsgrößen von feuchten Gasen, im besonderen von feuchter Luft, bedient man sich des bekannten Psychrometers. Es enthält zwei Thermometer, von denen das eine mittels eines Mullbausches feucht gehalten wird, während das andere trocken bleibt. An beiden wird das Gas in parallelem Strom vorbeigeführt, dessen Feuchtigkeitsgehalt beispielsweise durch Angabe des Sättigungsgrades bestimmt werden soll. Dabei werden die Temperaturen am trocknen und am feuchten Thermometer abgelesen. Deren sog. psychrometrische Differenz gestattet, nach der allgemein angewendeten Sprungschen Formel den Dampfteildruck im Gas und damit den Sättigungsgrad sowie den Feuchtigkeitsgehalt zu berechnen. Für die Anwendung dieser Formel ist eine in ihr auftretende Konstante vorgegeben.
  • Die Anwendung dieses üblichen Psychrometers bedingt jedoch die Einhaltung einer bestimmten Betriebsweise, und selbst dann ist sie sehr beschränkt. Wegen Wärmeeinstrahlung auf das feuchte Thermometer und wegen Wärmeleitung muß das Gas mit einer Geschwindigkeit an letzterem vorbeiströmen, die über 2 m/s liegt. Dabei gelingt es, genügend genau zu messen, solange die Gastemperatur nieder ist. Die Höchsttemperatur beträgt bei feuchter Luft etwa 30 ° C. Diesem Nachteil der Anwendungsbeschränkung auf niedrige Temperaturen suchte man für das Gebiet höherer Temperaturen durch Einführung eines Gütefaktors in die Sprungsche Formel zu begegnen. Dieser Faktor aber hängt ab von der Konstruktion des Instruments und von seinem Zustand. Letzterer ändert sich, indem unter anderem die blanken Metall- flächen, welche auch das feuchte Thermometer umgeben, mit der Zeit matt und von der atmosphärischen Luft angegriffen werden. Von diesem Gütefaktor ist beispielsweise in dem bekannten Buch von G. Wünsch und H. Rühle, Verlag Springer, Berlin I936, auf S: 300 oben gesagt: "Für andere Bauarten von Psychrometern gelten etwas andere Zahlen. Auch die Konstante in der Sprungschen Formel kann eine wesentlich abweichende Größe bekommen". Auch diese Aussage bestätigt den Tatbestand, daß das bekannte und sehr einfach zu handhabende Psychrometer nicht gestattet, den Zustand feuchten Gases höherer Temperatur mit genügender Genauigkeit zu messen.
  • Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung, welche grundsätzlich auch ein Psychrometer mit einem feuchten und mit einem trocknen Thermometer darstellt, das aber so beschaffen ist, daß es auch für hohe und über 300 C liegende Temperaturen den Dampfgehalt des Gases genau zu messen gestattet.
  • Die baulichen Maßnahmen dieses Instruments der Erfindung ergeben sich zwangsläufig aus der theoretischen Erkennfnis, daß das nasse Thermometer die konstant bleibende Temperatur (theoretische Beharrungstemperatur) der sog. Kühlgrenze annimmt, solange keine Wärmeeinstrahlung auf dieses und keine Wärmeleitung stattfindet. Diese Beharrungstemperatur des feuchten Thermometers ist aber auf Grund anderer theoretischer Erkenntnisse nur von den physikalischen Größen des feuchten Gases abhängig.
  • Diese legen das Zahlenverhältnis der Wärmeübergangszahl a zwischen Gas und feuchtem Thermometer einerseits und Verdunstungszahl a andererseits fest.
  • Es hat für das Stoffpaar Luft-Wasser und für turbulente Strömung den Wert 0,2II5 kcal/kg" C. Für laminare Strömung ist diese Zahl etwas kleiner. Diese theoretischen Zusammenhänge gestatten, zu den am Psychrometer abgelesenen Temperaturen am trocknen und am feuchten Thermometer den Sättigungsgrad und den Dampfgehalt (in kg Feuchtigkeit je kg trocknes Gas) vorauszuberechnen. Die Ergebnisse für das Gemisch Luft-Wasser sind in Bild I graphisch wiedergegeben. Auf der Abszisse ist die Temperatur des trocknen Thermometers und auf der Ordinate die Temperatur des feuchten Thermometers aufgetragen, während Linien gleichen Sättigungsgrades cp und gleichen Dampfgehalts x eingetragen sind. Beispielsweise liest man gemäß dem gestrichelt gezeichneten Linienzug für eine Temperatur des trocknen Thermometers von 60" C und für eine Temperatur des feuchten Thermometers von 36,7" C einen Sättigungsgrad von p = 0,25 und einen Dampfgehalt von X = 0,03I5 ab.
  • Zu einem bestimmten Luftzustand mit den physikalischen Werten t, (p und x zeigt ein Psychrometer auch bei hohen Gastemperaturen und bei jeder beliebigen Gasgeschwindigkeit nur dann die theoretische Beharrungstemperatur am feuchten Thermometer an, wenn gemäß der Erfindung das feuchte Thermometer gegen jeden Wärmezugang geschützt wird. Dies ist dadurch möglich, daß das feuchte Thermometer allseitig von Wänden umgeben wird, welche ebenfalls die theoretische Beharrungstemperatur annehmen.
  • Ferner ist das feuchte Thermometer über die ganze von Gas bespülte Schaftlänge vom feuchten Mullbausch bedeckt. Die Wände, welche das feuchte Thermometer umgeben, sind ebenfalls mit Mullstoff bespannt.
  • Man gelangt so beispielsweise zu einem Instrument, wie es Bild 2 zeigt: Durch das Rohr I strömt die Luft zu, deren Zustand zu messen ist. Sie teilt sich in zwei Ströme. Der eine gelangt durch den Rohrbogen 2 in das zylindrische Meßrohr 3, und der andere strömt durch den Rohrkrümmer 4 dem Rohr 5 zu. Innerhalb des Rohres 3 befindet sich ein Schutzrohr 6 und in diesem das trockne Thermometer 7. Die Luft, welche sowohl in dem Ringraum zwischen den Rohren 3 und 6 als auch ins Rohr 6 sich bewegt, wird durch Rohr 8 abgesaugt.
  • In das Rohr 5 ist gut passend das Rohr 9 eingeschoben.
  • In diesem ist das Schutzrohr 10 untergebracht, in dessen Mitte das feuchte Thermometer II angeordnet ist. Die Luft, welche dieses im Rohr 10 umspült und auch in dem Ringraum zwischen den Rohren g und 10 sich bewegt, verläßt das Instrument durch Stutzen 12.
  • Dieser und Stutzen 8 werden zweckmäßigerweise in ein gemeinsames Abzugsrohr zusammengeführt. Damit das Thermometer auch von unten gegen Wärmeeinstrahlung geschützt ist, sind die Schutzwände 13 und I4 vorgesehen. Alle Teile, welche die Beharrungstemperatur annehmen sollen, sind mit Mullstoff überzogen, welcher durch gestrichelt gezeichnete Linien gekennzeichnet ist. Er saugt sich mit Feuchtigkeit voll, wenn das Rohr 9, an dem die Wände 13 und 14 befestigt und mit welchem das Rohr I0 und das feuchte Thermometer II über den Einsetzklotz 9a zu einem zusammenhängenden Teil verbunden ist, aus dem Rohr 5 herausgezogen und in destilliertes Wasser getaucht wird. Nach dem Befeuchten wird das Rohr 9 mit den übrigen Teilen I0, II, I3 und 14 wieder in das Rohr 5 hineingeschoben. Wird Luft hindurchgeleitet, so stellt sich am feuchten Thermometer bald die lange Zeit konstant bleibende theoretische Beharrungstemperatur ein. Bei den durchgeführten Versuchen blieb diese selbst bei sehr großen Luftgeschwindigkeiten von 8 m!s etwa 10 Minuten vollkommen gleich.
  • Erst danach und bei beginnender Austrocknung stieg die am Thermometer II ablesbare Temperatur an.
  • Mit dem geschilderten Instrument wurden zur Nachprüfung seiner Brauchbarkeit viele Versuche mit dem Gemisch Luft-Wasser von verschiedenem Zustand und mit hohen Lufttemperaturen, z. B. 1000 C, durchgeführt. Dabei wurden die Temperaturen des trocknen sowie des feuchten Thermometers abgelesen und zu diesen aus Bild I die Sättigungsgrade und Dampfgehalte abgegriffen. Sie stimmten immer genau mit den Werten überein, welche getrennt unter Verwendung einer umfangreichen Einrichtung zuverlässig ermittelt wurden. Diese Übereinstimmung wurde auch dann erzielt, wenn die Luft am feuchten Thermometer mit einer Geschwindigkeit von nur einigen Zehntelmetern je Sekunde vorbeiströmte. Damit ist die Brauchbarkeit und Zuverlässigkeit des neuen Instruments bewiesen.
  • Bei besonders hohen Temperaturen besteht die Gefahr, daß das feuchte Thermometer so rasch abtrocknet, daß nicht genügend Zeit zur Ablesung zur Verfügung steht. In diesem Fall wird das Gas, welches zum feuchten Thermometer strömt, über dieselbe Flüssigkeit geleitet, deren Dampf im Gas vorhanden ist. Das Gas kühlt sich dabei wohl ab. Die sog.
  • Kühlgrenztemperatur bleibt aber dieselbe. Diese theoretische Erkenntnis gibt die Möglichkeit, die Beharrungstemperatur bei erniedrigter Gastemperatur zu bestimmen.

Claims (4)

  1. PATENTA NS PR ÜC H E: I. Vorrichtung zur Bestimmung des Zustandes feuchter Gase hoher Temperatur vornehmlich feuchter Luft über 30 C, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas sowohl ein trocknes als auch ein feuchtes Thermometer umströmt, welch letzteres allseitig von nassen Wänden umgeben ist, so daß es die theoretische Beharrungstemperatur feuchten und nichthygroskopischen Gutes anzeigt.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das feuchte Thermometer ein Quecksilberthermometer ist, welches auf der gesamten vom Gas umströmten Schaftlänge mit anfeuchtbarem Mullstoff überzogen ist und allseits von Wänden umgeben ist,. die ebenfalls mit Mullstoff bekleidet sind.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das feuchte Thermometer in einem innen und außen mit Mullstoff überzogenen Rohr untergebracht ist, welches seinerseits von einem Rohr umgeben ist, auf dessen Innenseite Mullstoff aufgebracht ist, während der Quecksilberbeutel in axialer Richtung durch kreis- und kreisringförmige, ebenfalls auf beiden Seiten mit Stoff bekleideten Platten gegen Wärmeeinstrahlung abgeschirmt ist.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Gas von sehr hoher Temperatur bevor es das feuchte Thermometer erreicht, von einer Flüssigkeit aus befeuchtet wird, deren Dampf sich im Gas befindet.
DEK300A 1949-10-30 1949-10-30 Vorrichtung zur Bestimmung des Zustandes feuchter Gase Expired DE808495C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4222261A (en) * 1978-01-16 1980-09-16 Institut Textile De France Device for measuring the water content of a moving gas

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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