DE813899C

DE813899C - Vorrichtung zum Messen pulsierender Stoffstroeme

Info

Publication number: DE813899C
Application number: DEP14816D
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dr-Ing Soehngen
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1948-10-02
Filing date: 1948-10-02
Publication date: 1951-09-17

Description

Vorrichtung zum Messen pulsierender Stoffströme Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung pulsierender Strömungen, insbesondere Gasströme, nach dem kalorimetrischen Verfahren.
ISekanntlich wird bei diesem Verfahren die durch den Leitungsquerschnitt strömende Menge so bestimmt, daß entweder die Temperaturerhöhung des Gasstromes bei konstanter Aufheizleistung zur Ätengenhestimmting dient oder daß bei konstanter Temperaturerhöhung die hierzu erforderliche Heizleistung ein Anlaß für die Durchgangsmenge ist.
Unter der Voraussetzung einer konstanten spezifischen Wärme über den Meßbereich und vernachlässigl)arer \Vrmeverluste des Gerätes sind l)ei stationärer Strömung oder quasistationärer Strömung, d. h. einer Strömung mit nur sehr langsamer zeitlicher Mengenänderung, .bei der das Gerät den jeweiligen Änderungen immer folgen kann, mit einer solchen Anordnung brauchbare Meßergebnisse zu erzielen. Das bekannteste Gerät dieser Art ist der sogenannte Thomas-Messer, der seit 1911 in der Meßtechnik eingeführt ist.
Bei pulsierender Strömung dagegen liefert diese Anordnung nicht ohne weiteres brauchbare Meßergebnisse. Wegen der Trägheit der Temperaturfühler, der Anzeigevorrichtung oder der Regelvorrichtung bei automatischer Steuerung wird bei einem solchen Thomas-Gerät bei pulsierender Strömung ein falscher zeitlicher Temperaturmittelwert gebildet. Dabei ist es gleichgültig, ob das Verfahren mit Ikonstanter Temperaturdifferenz oder konstanter Heizleistung angewendet wird, denn auch bei dem Verfahren mit konstanter Temperatur- differenz ist zunächst die Heizleistung konstant.
Der zeitliche Temperaturmittelwert entspricht aber nicht dem, der sich bei stationärer Strömung beim Durchgang der zeitlich mittlerep Menge des pulsierenden Durchflusses einstellen würde. Deshalb ist das Meßergebnis falsch, und zwar wird wegen des zu hohen zeitlichen Mittelwertes der Temperaturdifferenz eine zu geringe Menge angezeigt. Aus nachfolgend aufgestellter Beziehung läßt sich diese Erscheinung leicht erklären.
In dieser Gleichung bedeutet: Q die zugeführte Wärme in Kcal/h, Cp die spezifische Wärme in Kcal/Nm30 C, V die Durchgangsmenge in STm3/h, Ad die Temperaturdifferenz zwischen den beiden Nleßstellen in ° C.
Aus dieser Gleichung folgt weiter: Da die spezifische Wärme über den ganzen Meßbereich als konstant zu betrachten ist und außerdem eine zeitlich konstante Wärmemenge zugeführt wird, ist das Durchgangsvolumen proportional dem Kehrwert der angezeigten Temperaturdifferenz. Bei pulsierender Strömung, bei der das Durchgangsvolumen, irgendeine Funktion von der Zeit t ist, wird sich to im gleichen Takt verändern, wobei der Augenblickswert der Temperaturdifferenz umgekehrt proportional dem: Augenblickswert der Menge ist. Da, wie bereits erwähnt, jedes technische Gerät infolge seiner Trägheit von den Augenblickswerten das zeitliche Mittel bildet, ist dieses zufolge des reziproken Verhältnisses von Menge und Temperaturdifferenz falsch.
Die Erfindung besteht nun darin, daß durch einen nach außen verlustfrei arbeitenden Wärmespeicher zwischen der Heizung und der zweiten Temperaturmeßstelle der Temperaturverlauf an der zweiten Meßstelle je nach der gewünschten Meßgenauigkeit so weit geglättet wird, daß der dann noch vorhandene Temperaturmittelwertfehler nicht mehr störend wirkt. Es wird so an der zweiten Temperaturmeßstelle weitgehend die kalorimetrische Temperaturdifferenz gemessen. Zur Durchführung dieser Aufgabe muß der Wärmespeicher folgende Eigenschaften haben: Zur Vermeidung von Wärmeverlusten, die das Meßergebnis sehr stören würden, muß der Wärmespeicher sehr gedrängt gebaut sein. Dazu eignet sich'am besten ein regenerativ arbeitender Wärmespeicher mit sehr engen Einbauten, wobei sich eine sehr große Wärmeübergangsfläche mit den höchsten Wärmeübergangswerten ergibt. Um das Gerät nicht zu träge bei Mengenänderungen zu machen, wird der Wasserwert der Einbauten sehr klein gehalten. Aus diesem Grunde besteht der Werkstoff der Einbauten beispielsweise aus dünnen Blechen, da außerdem wegen der sehr kurzen Schaltzeiten (Frequenz der Pulsation) keine Tiefenwirkung in dem Werkstoff vorhanden ist.
Nachfolgend ist in der Abbildung ein Querschnitt durch eine Gebervorrichtung gezeigt, die in die Leitung ähnlich einer Meßdrossel eingebaut wird, durch die der pulsierende Strom fließt.
Es bedeutet in Fig. I: Mt die Temperaturmeßstelle am Eingang des Gerätes, H die Heizung des Gerätes, A den regenerativ arbeitenden Wärmespeicher, der als Temperaturausgleicher dient, M2 die Temperaturmeßstelle am Ausgang des Gerätes.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: I. Vorrichtung zur Messung pulsierender Stoffströme, insbesondere Gasströme, nach dem kalorimetrischen Verfahren, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Heizung und der zweiten Temperaturmeßstelle ein nach außen weitgehend verlustfrei arbeitender Wärmespeicher zur Glättung des pulsierenden Temperaturverlaufs eingebaut ist, wodurch die Messung auf eine stationäre Temperaturmessung zurückgeführt wird und an der zweiten Meßstelle weitgehend die kalorimetrische Temperaturdifferenz gemessen wird.
2. Vorrichtung zur Messung pulsierender Stoffströme nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der wirksamen Austauscherfläche je nach der ungünstigsten Pulsation und der gewünschten Meßgenauigkeit so hestimmt ist, daß der noch verbleibende geringe Temperaturmittelwertfehler nicht mehr störend wirkt.