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Verfahren zur Bestimmung des unteren Heizwertes
Die Erfindung betrifft
ein Verfahren zur Bestimmung des unteren Heizwertes und bezweckt, auch den oberen
Heizwert gleichzeitig mit dem unteren Heizwert zu messen und zu registrieren.
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Ferner liegt ihr die Aufgabe zugrunde, auf einfachere und genauere
Weise gegenüber den bekannten Verfahren den unteren Heizwert zu bestimmen.
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So weist ein mit einem bekannten Gerät durchgeführtes Verfahren zur
Bestimmung des unteren Heizwertes den Nachteil auf, daß die Temperaturschwankungen
des Umlaufwassers Heizwertschwankungen des oberen Heizwertes zum Teil auf den unteren
Heizwert übertragen.
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Außerdem tritt bei diesem bekannten Verfahren bei restloser Verdampfung
und Wiederabkühlung des Verbrennungswassers nur eine sehr geringe Temperaturdifferenz
zwischen den in der Zuleitung und der Ableitung angeordneten Temperaturmessern auf.
So ergab Wasserstoffgas, welches in einem bekannten Kalorimeter im Verhältnis von
W: G = 1 3 verbrannt wurde, bei einer Differenz zwischen oberem und unterem Heizwert
von etwa 500 kcal/m3 nur eine Temperaturdifferenz von etwa o,50C.
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Bei allen bekannten Verfahren zur Bestimmung des oberen Heizwertes
ist man bemüht, die Gasmenge größer als die Wassermenge zu bemessen, meist W : G
= I: 3, damit die Thermometer eine dreifache Temperaturdifferenz anzeigen, um Meß-und
Ablesefehler weitestgehend zu vermeiden. Im oben angegebenen Fall ist aber 10 C
= IOOOkCal/m3.
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Trotzdem für den oberen Heizwert 30 C = 1000 kcal/m3 entsprechen sollten.
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Bei dem bekannten Gerät müßte das Thermoelement für den unteren Heizwert
also hiernach dreimal soviel Elemente besitzen wie das Thermoelement für den oberen
Heizwert, um durch Gegenschaltung den unteren Heizwert registrieren zu
können.
Da bereits, um für den oberen Heizwert eine möglichst hohe Spannung für das Galvanometer
zu erhalten, das Thermoelement für den oberen Heizwert mit der höchst zulässigen
Anzahl von Elementen ausgerüstet wird, ist keine Möglichkeit vorhanden, die in der
Zuleitung und Ableitung angeordneten, als Temperaturmesser ausgebildeten Thermoelemetite
noch mit den dreifachen Elementen zu versehen.
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Erfindungsgemäß werden dieseNachteile dadurch Iseseitigt, daß je
nach der benutzten Kalorimeterkonstruktion für den oberen Heizwert ein besonderer
Külllwasserzulauf für den Wärmeaustauscher der Verdampfungswärme des Verbrennungswassers
benutzt wird, z. B. in Form eines trberlaufes mit Hahn oder eines Wassermessers
oder eines Pumpwerken welches mit dem Gas- und Wasserpumpwerk für den oberen Heizwert
gekuppelt sein kann.
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Diese getrennt zulaufende Wassermenge wird durch bekannte Mittel,
wie Uberlauf mit Hahn, Änderung des Übersetzungsverhältnisses eines Mellwerkes oder
Änderung des Hubes einer Kolbenpumpe u. dgl., erfindungsgemäß einstellbar gemacht,
so daR die für die Bestimmung des unteren Heizwertes erforderliche Wassermenge dem
Kalorimeter für den oberen Heizwert angepaßt werden kann. Durch Auffangen des Verbrennungswassers
aus dem Wärmeaustauscher des oberen Heizwertes kann bekanntlich der untere Heizwert
errechnet werden. Nach diesem errechneten Wert wird erfindungsgemäß die erforderliche
Kühlwassermenge für den zur Ermittlung des unteren Heizwertes dienenden Kühler eingestellt.
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Erfindungsgemäß kann die Kühlwassermenge so groß festgelegt werden,
daß die Temperaturdifferenz im gleichen oder anderen konstanten Verhältnis zu der
sich aus der Meßanordnung des oberen Heizwertes ergebenden Temperaturdifferenz steht;
z. B.
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Iooo kcal/m3 = 30 C für oberen Heizwert und Verdampfungswärme des
Verbrennungswassers oder z. B. I000 kcal/ms = 30 C für oberen Heizwert und 1000
kcal/m3 = g0 C für die Verdampfungswärme des Verbrennungswassers. Im letzteren Beispiel
kann das Thermoelement für die Verdampfungswärme des Verbrennungswassers dreimal
kleiner ausgeführt werden.
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Erst durch dieses Verfahren kann der untere Heizwert mit einem einfachen
und billigen Gerät einwandfrei bestimmt und registriert werden, und zwar gleichzeitig
mit dem oberen Heizwert.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachstehend an Hand einer schematischen
Zeichnung einer beispielsweisen Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens näher
erläutert.
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In üblicher Weise gelangt Wasser aus dem Überlaufkasten a in den
Wärmeaustauscher b, nachdem es beispielsweise im Wassermesser c, der mit dem Gasmesser
d gekuppelt sein kann, gemessen ist. Das Verhältnis zwischen der im Wärmeaustauscher
b verbrannten Gasmenge und der ihn durchströmenden Wassermenge sei z. B. ÄV : G
1 : 3. Oberhalb des Wärmeaustauschers.b befindet sich in üblicher Weise das Differenztbermoelement
e. Das aus dem Rohr f austropfende Verbrennungswasser wird in üblicher Weise im
beheizten Behälter g verdampft und im Wärmeaustauscher h bis auf die Eingangstemperatur
des Kühlwassers wieder gekühlt. Die Temperaturdifferenz des Kühlwassers wird mit
dem Differenzthermoelement i hzw. mit den Thermometern k und k' gemessen.
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Das Verbrennungswasser kann mit einem Meßzylinder 1 aufgefangen und
abgemessen werden.
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Hieraus kann in bekannter Weise der untere Heizwert errechnet werden.
Das den Wärmeaustauscher lt zufließende Kühlwasser wird erfindungsgemäß durch besondere
einstellbare Meßvorrichtungen, die auch mit den Gas- und Wassermeßvorrichtungen
für den oberen Heizwert gekuppelt sein können, dem Wärmeaustauscher h zugeführt.
Diese besondere einstellbare Meßvorrichtung ist hier beispielsweise durch Wassermesser
m und Hahn n dargestellt.
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Erfindungsgemäß wird außerdem dem Wärmeaustauscher h Kühlwasser mit
konstanter Temperatur zugeführt; diese Einrichtung ist in der Zeichnung beispielsweise
durchPumpwerko undKühlerp mit Temperaturregler q dargestellt. Der Wasserkasten r
dient als Sammelbehälter für das Umlaufwasser.
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Mit dem Thermoelement e wird in bekannter Weise der obere Heizwert
und durch Gegenschaltung des Thermoelementes i der untere Heizwert gemessen.
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Erfindungsgemäß wird je nach dem errechneten Wert für die Verdampfungswärme
des Verbrennungswassers, welches bei f oder unterhalb Ii in einem Meßgefäß I aufgefangen
wird, die für den Wärmeaustauscher h erforderliche Kühlwassermenge einreguliert.
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PATENTANSPP\I CHE 1. Verfahren zur Bestimmung des unteren Heizwertes
eines von einem Kühlmittel durchflossenen Kalorimeters, bei welchem das aus dem
Wärmeaustauscher austretende Verbrennungswasser verdampft und auf die Eingangstemperatur
des Kühlmittels gekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß für die Kühlung des verdampften
Verbrennungswassers ein anderer besonderer Kühlmittel strom als der dem Wärmeaustauscher
für den oberen Heizwert zugeführte Kühlmittelstrom benutzt wird und daß diese beiden
Kühlmittelströme in einem bestimmten justierbaren Verhältnis zueinander stehen,
welches gleich, gröber oder kleiner als 1 : I ist.