DE884577C

DE884577C - calorimeter

Info

Publication number: DE884577C
Application number: DET5132A
Authority: DE
Inventors: Nils Gottfrid Lindstroem
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 1949-02-25
Filing date: 1951-11-06
Publication date: 1953-07-27

Description

Kalorimeter Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Messung von Wärmemengen, die durch ein zirkulierendes Wärmetransportmedium durch eine Heiz- oder Kühlanlage befördert werden. Ein Kalorimeter von a,ußergewöhnlich einfacher und zuverlässiger Konstruktion ohne irgendwelche bewegte Teile wird durch diese Erfindung ermöglicht. Das Kalorimeter basiert auf der bekannten Tatsache, daß die Wärmeübergangszahl für den Fall eines flüssigen Mittels oder Mediums, das einen festen Körper bespült, mit der Geschwindigkeit des Mediums variiert.calorimeter The invention relates to a device for measuring of heat quantities that are transported by a circulating heat transport medium through a heating or cooling system. A calorimeter from a, extremely simpler and more reliable construction without any moving parts is made by this Invention made possible. The calorimeter is based on the known fact that the Heat transfer coefficient for the case of a liquid agent or medium that has one solid body washed, varied with the speed of the medium.

Das Kalorimeter besitzt zwei Kanäle, von denen der eine ein integrierender Teil eines Rohres, für die Hinleitung und der andere ein Teil eines Rohres für die Rückleitung des Wärmetransportmediums ist, das durch die wärmeaufnehmende oder wärmeabgebende Anlage fließt, fener zwei wärmeleitende Körper, die mlit Hilfe von wärmesolierenden Packungen in den Kanal wänden teilweise in die genannten Kanäle eingelassen sind und die jeder einen Wärmeaustausch zwischen dem Medium des einen Kanals und dem des andern Kanals ergeben. Dieses Kalorimeter ist dadurch gekennzeichnet, daß diejenigen Teile des einen Körpers, die in den genannten Kanal eingelassen sind, in Hülsen aus wärmeleitendem Material eingeschlossen sind, die selbst mit einem stillstehenden Medium gefüllt sind, wobei seitlich davon ein Thermoelement in jedem der genannten Körper angeordnet ist, das eine zur Temperaturdifferenz zwischen zwei. Punkten im Körper proportionale Spannung erzeugt, und wobei diese Thermoelemente so in Reihe geschaltet sind, daß sie sich entgegenwirken, wiilltrend die resultierende Span.-nung zu einer elektrischen Meßeirnichtung geführt wird; Zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes veranschaulicht schamtisch die Zeichnung. The calorimeter has two channels, one of which is an integrating one Part of a pipe for the outgoing line and the other part of a pipe for the Return of the heat transport medium is that through the heat-absorbing or heat-emitting Plant flows, fener two thermally conductive bodies, which mlit the help of heat-insulating Packings in the channel walls are partially embedded in said channels and each a heat exchange between the medium of the one channel and the of the other channel. This calorimeter is characterized by those Parts of the one body, which are let into said channel, in sleeves Made of thermally conductive material are included, even with a stationary Medium are filled, with a thermocouple in each of the named sides Body is arranged, the one to the temperature difference between two. Points in Body produces proportional voltage, and these thermocouples being so in series are switched that they are counteract, willtrend the resulting Voltage is fed to an electrical measuring device; Two embodiments of the subject matter of the invention schematically illustrates the drawing.

Fig. I zeigt eine erste Ausführungsform, und Fig. 2 zeigt die zweite Ausführungsform; Fig. 3 zeigt Kurven der Beziechung zwischen der elektromotorischen Kraft, die von den Thermoelementen geliefert wird, und derjenigen Wärmemenge, die in der wärmeaufnehmenden oder wärmeabgebenden Anlage auf genommen oder abgegeben worden ist, bei zwei verschiedenen Wertend der Temperaturdifferenz zwischen dem Medium im Hinleitungskanal und dem Medium im Rückleitungskanal. Fig. I shows a first embodiment and Fig. 2 shows the second Embodiment; Fig. 3 shows curves of the relationship between the electromotive Power delivered by the thermocouples and the amount of heat that taken up or released in the heat-absorbing or heat-emitting system has been, at two different values of the temperature difference between the Medium in the feed duct and the medium in the return duct.

In den Fig. I und 2 sind zwei Kanäle I und 2 im Schnitt gezeichnet, durch die das Wärme; transportmedium fließt. Der eine Kanal ist ein integrieren der Bestandteil der Hinleitung und - der andere ein Teil der Rückleitung einer Anlage zur Wärmeaufnahme oder Wärmeabgabe. Zwischen den' beiden Kanälen befinden sich zwei wärme leitende Körper 3 und 4, die von den Kanal wänden mit Hilfe von Packungen 13, 14, I5 und 16 isoliert sind und die einen Wärmeaustausch zwischen dem Medium des einen Kanals und dem Medium des andern Kanals vermitteln. Dieser Wärmeaustausch ist natürlich unerheblich, verglichen mit dem in der Meßeinrichtung zu messenden Wärmeumsatz in der Anlage zur Wärmeabgabe oder Wärmeaufnahme. Die wärmeleitenden; Körper 3 und 4 sind hohl und enthalten jeder ein Thermoelement, das je aus einer Gruppe von Lötstellen 9 und 10 bzw. In Figs. I and 2, two channels I and 2 are drawn in section, through which the warmth; transport medium flows. One channel is an integrate the component of the outgoing line and - the other part of the return line of a system for heat absorption or heat emission. There are two between the two channels heat conductive body 3 and 4, which walls from the channel with the help of packings 13, 14, I5 and 16 are insulated and have a heat exchange between the medium of one channel and the medium of the other channel. This heat exchange is of course insignificant compared to that to be measured in the measuring device Heat turnover in the system for heat emission or heat absorption. The thermally conductive; Bodies 3 and 4 are hollow and each contain a thermocouple, each consisting of a Group of solder points 9 and 10 or

11 und I2 besteht. Die Lötstellen sind mit Bleiglätte oder irgendeinem anderen elektrisch isolie renden Material von guter Wärmeleifähigkeit verklebt, wodurch eine Verbindung guter Wörmeleitfähigkeit zwischen den Lötstellen und den. wärmeleitenden Körpern 3 und 4 entsteht. Diejenigen Teile des wärmeleitenden Körpers 3, die in die Kanäle eingelassen sind, haben die Form von niedrigen Zylindern; es hat sich erwiesen., daß diese Form eine im wesentlichen lineare Beziehung zwischen dem zu messenden Wärmeumsatz und der elektromotorischen Kraft d;es Thermoelementes der Meßeinrichtung ergibt. Unter Berücksichtigung dieser Tatsache sind die ebenen Oberflächen; der Zylinder mit Korkscheiben 5 und 6 bedeckt. Dieenigen Teile ds wärmeleitenden Körpers 4, die in die Kanäle eingelassen sind, sind beide in Kappen 7 bzw. 8 von wärmeleitendem Material eingeschlossen Diese Kappen sind mit einem stagbierenden Medium gefüllt. die beiden Thermoelemente 9-10 und 11-12 in Fig. 2 sind so geschaltet, daß sie sich eintgegenwirken, und die resultierende spannung ist zu einem Elektrolytzähler F geführt unter Zwischenschaltung eines Regulierwiderstand R, der so eingestellt ist, daß jeder Teilstrich der Skala des Elektrolytzählers einer bestimmten aufgenommenen oder abgegebenen Wärmemenge entspricht. Durch den Elektrolytzähler fließt dann ein Strom, der zum Teil mit der Temperaturdifferenz zwischen dem Medium des Hinleitungskanals und dem. Medium des Rückleitungskanals variiert, zum Teil mit der Geschwindigkeit des Mediums in den Kanälen. Die Kanäle sind gleich bemessen, und die gleiche Menge des Mediums durchfließt sie, weshalb die Geschwindigketit des Mediums in den beiden Kanälen immer dieselbe ist. Wenn bei bestimmter Temperaturdifferenz zwischen den Medien der beiden Kanäle die Geschwindigkeit -des Mediums sehr stark an.-wächst, wird die elektromotorische Kraft der Thermoelemente einen Grenzwert erreichen, dessen Größe proportional zur genannten Temperaturdifferenz ist. 11 and I2 exist. The soldering points are with sheet metal or some other electrically insulating material with good thermal conductivity is glued, whereby a connection of good thermal conductivity between the soldering points and the. heat-conducting bodies 3 and 4 is created. Those parts of the thermally conductive body 3, recessed in the channels, are in the form of low cylinders; it has been shown to have an essentially linear relationship between the heat conversion to be measured and the electromotive force of the thermocouple the measuring device results. With this in mind, the planes are Surfaces; the cylinder covered with cork washers 5 and 6. Those parts of the thermally conductive Body 4, which are let into the channels, are both in caps 7 and 8 of Thermally conductive material included. These caps come with a staging Medium filled. the two thermocouples 9-10 and 11-12 in Fig. 2 are connected so that they counteract each other, and the resulting voltage is to an electrolyte meter F performed with the interposition of a regulating resistor R, which is set in this way is that each graduation of the scale of the electrolyte counter recorded a certain one or the amount of heat given off. Then flows in through the electrolyte meter Current, partly with the temperature difference between the medium of the supply channel and the. The medium of the return duct varies, in part with speed of the medium in the channels. The ducts are sized and the same amount of the medium flows through it, which is why the speed of the medium in the two Channels is always the same. If at a certain temperature difference between the Media of the two channels the speed of the medium increases very strongly, the electromotive force of the thermocouples will reach a limit, its Size is proportional to the named temperature difference.

Die Kurven a und b in Fig. 3 zeigen die Beziehung zwischen dem durch das Wärmetransportmedium vermittelten Wärmeumsatz q in der Anlage zur Wärmeabgabe oder Wärmeaufnahme und der elektromotorischen Kraft, die von Thermoelementen 9-10 im Kalorimeter nach Fig. 1 oder 2 erhalten wird bei zwei verschiedenen Werten der Temperaturdifferenz zwischen dem - Medium des Hinleitungskanals und dem Medium dies Rückleitungskanals. In Fig. 3 zeigen T, und T2 diese Grenzen für die elektromotorische Kraft m an, die bei sehr hoher Geschwindigkeit im Medium. für zwei Werte der Temperaturdifferenz erreicht werden. Wie ersichtlich, verlaufen die Kurven parallel zueinander und sind im Bereich q = o bis q = q1 im wesentlichen gerade Linien. Der Grund dafür-, daß nicht die gleiche Kurve unabhängig von der Temperaturdifferenz erhalten wird, liegt teilweise darin daß die Wärmeleitzahl zwischen dem Medium und einem festen Körper mit dem absoluten Wert der Temperatur variiert, und teilweise darin, daß bei unbewegtem Medium kein Wärmeaustausch stattfindet, wobei jedoch die elektromotorische Kraft des Thermoelementes proportional ist zur Temperaturdifferenz zwischen dem Medium des Hinleitungkanals und dem Medium des Rückleitungskanals. Curves a and b in Fig. 3 show the relationship between the by the heat transfer medium mediated heat conversion q in the system for heat dissipation or heat absorption and electromotive force generated by thermocouples 9-10 in the calorimeter according to Fig. 1 or 2 is obtained with two different values of the Temperature difference between the medium of the supply duct and the medium dies Return duct. In Fig. 3, T, and T2 show these limits for the electromotive Force m at very high speed in the medium. for two values of the temperature difference can be achieved. As can be seen, the curves run parallel to each other and are essentially straight lines in the range q = o to q = q1. The reason for that- that the same curve is not obtained regardless of the temperature difference partly in that the coefficient of thermal conductivity between the medium and a solid body varies with the absolute value of the temperature, and partly in that when it is still Medium no heat exchange takes place, however the electromotive force of the thermocouple is proportional to the temperature difference between the medium of the feed channel and the medium of the return channel.

Um diese Variation der Meßeinrichtung auszugleichen, ist der wärmeleitende Körper 4 eingebaut.To compensate for this variation of the measuring device, the thermally conductive Body 4 built in.

Die Berührungsflächen zwischen Körper 4 und Medium sind in die erwähnten Kappen 7 und 8 eingeschlossen, weshalb sie sich immelr in einem stillstehenden Medium befinden. Das Thermoelement II-I2 ist so abgeglichen, daß seineelektromotorische Kraft a1 bzw. b1 in Fig. 3 die elektromotorische Kraft von Thermoelement 9-I0 gerade aufhebt, wenn das Medium in den Kanälen sich nicht beF wegt. Da sich die Wärmeübergangszahl zwischen dem Medium und den beiden wärmeleitenden Körpern 3 und 4 um den gleichen Betrag für jede Temperaturänderung im Medium ändert, zeigt die Meßeinrichtung immer q= o an, wenn sich das Medium nicht bewegt. In Fig. 3 entsprechen, die Kurven a und a1 den elektromotorischen Kräften des Thermoelementes 9-I0 bzw. II-I2 bei bestimmter Temperatur im Medium und die Kurven b und b1 denselben elektromotorischen Kräften bei einer anderen Temperatur. Die reusultierende elellçtrolmotorischle Kraft des Meßgerätes folgt in beiden Fällen der Kurve c, die als im wesentlichen linear zwischen den Werten q = 0 und q = q1 angenommen werden kann. Die Kurven a1 und b1 können hier als unabgängig von, der Geschwindigkeit des Mediums angesehen werden.The contact surfaces between the body 4 and the medium are in the ones mentioned Caps 7 and 8 included, which is why they are always in a stationary medium are located. The thermocouple II-I2 is adjusted so that its electromotive Force a1 or b1 in Fig. 3 is the electromotive force of thermocouple 9-I0 picks up when the medium does not move in the channels. Since the heat transfer coefficient between the medium and the two thermally conductive bodies 3 and 4 around the same The measuring device always shows the amount for every change in temperature in the medium q = o on when the medium is not moving. In Fig. 3 correspond to the curves a and a1 the electromotive forces of the thermocouple 9-I0 and II-I2 at certain Temperature in the medium and curves b and b1 have the same electromotive forces at a different temperature. The resulting electrical motor force of the Measuring device follows in both Cases of curve c, which are considered to be essentially linear between the values q = 0 and q = q1 can be assumed. The curves a1 and b1 can be viewed here as being independent of the speed of the medium will.

Praktisch wird immer eine kleine Temperaturdifferenz zwischen dem fließenden Medium und dem stillstehenden Medium in den Kappen 7 und S auf treten. Damit die Meßeinrichtung genau o zeigt, wenn das Medium in den Kanälen sich nicht bewegt, ist ein drittes Thermoelement 17-18 in Fig. 1 hinzugefügt worden. Die Lötstellen 17 und 18 und in Kupferhülsen mit einer Bleiglättefüllung angeordnet sind von den Kanalwänden mit Hilfe von PaCkUngen I9-20 isoliert und vom Medium in den Kanälen umspült, so daß sie die Temperatur des Mediums annehmen. Die elektromotorische Kraft des Thermoelementes 17-18 wächst proportional zur Temperaturdifferenz zwischen dem Medium des Kanals 1 und dem Medium des Kanals 2. Wenn die Temperaturdifferenz zwischen dem fließenden Medium in den Kappen 7 und 8 infolge des Wärmetransports durch den Nebenschluß 4 zwischen dem Medium von Kanal 1 und dem Medium von Kanal 2 zunimmt, kann das Thermoelement 17-18 so abgeglichen werden, daß seine elektromotorische Kraft zur Kompensation der Temperaturdifferenz zwischen dem fließenden und dem stillstehenden Medium verwendet werden kann. Die elektromotorische Kraft des Thermoelementes I7-I8 wirkt der resultrierenden elektromotorischen Kraft der Thermoelemente 9-10 und 11-12 entgegen und hebt die Abweichung auf, die infolge der Temperaturdifferenz zwischen dem fließenden Medium in den Kanälen und dem Medium in den Kappen 7-8 entsteht. In practice there will always be a small temperature difference between the flowing medium and the stagnant medium in the caps 7 and S occur. So that the measuring device shows exactly o when the medium is not in the channels moved, a third thermocouple 17-18 in Fig. 1 has been added. The solder joints 17 and 18 and are arranged in copper sleeves with a black lead filling of the Duct walls isolated with the help of packing I9-20 and from the medium in the ducts washed around so that they take on the temperature of the medium. The electromotive force of thermocouple 17-18 grows proportionally to the temperature difference between the Medium of channel 1 and the medium of channel 2. If the temperature difference between the flowing medium in the caps 7 and 8 as a result of the heat transport through the Shunt 4 between the medium of channel 1 and the medium of channel 2 increases, the thermocouple 17-18 can be adjusted so that its electromotive Force to compensate for the temperature difference between the flowing and the stationary Medium can be used. The electromotive force of the thermocouple I7-I8 acts on the resulting electromotive force of thermocouples 9-10 and 11-12 counteracts and cancels the deviation that occurs as a result of the temperature difference between the flowing medium in the channels and the medium in the caps 7-8.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Calorimeter, which on the one hand has two channels, one of which is an integral part of a feeder line and the second a component of a return line for a through a plant for heat absorption or Represents heat release flowing heat transport medium, and on the other hand two having thermally conductive body, which with the help of; heat insulating packs in the channel walls are partially embedded in the channels (1 and 2) and each a heat exchange between the medium of one channel and the medium of the second Canal cause, dad: characterized by that those parts of the one body (4), which are let into the named channels (1 and 2), in caps (7-8) thermally conductive material are included, with a stagnant. medium are filled, on the sides of which a thermocouple (9-IO, II-I2) in; any of the above Body is arranged, the one to the temperature difference between two points in the Body emits proportional voltage, and these thermocouples are so in series are connected so that they counteract each other while the resulting voltage is led to an electrical measuring device (F).

2. Calorimeter according to claim 1, characterized in that those Parts of said body that are let into said channels, the shape of low cylinders, the axis of which is perpendicular to the direction of movement of the Medium is.

3. Calorimeter according to claim I or 2, characterized in that a third thermocouple (17-18) is provided, one for the temperature difference proportional between the medium of one channel and the medium of the other channel Voltage generated with the resulting electromotive force of the two Thermocouples (9-10, II-I2) is connected in series so that it counteracts it. and is balanced so that the voltages of the three thermocouples are mutually exclusive cancel if the medium is not moving in the channels.

4. Calorimeter according to claim 1, 2 or 3, characterized in that that the soldering points of the thermocouples with an electrically non-conductive material are of good thermal conductivity, wpby the required connection of good thermal conductivity between the thermocouples (9-10, 11-12) and the heat-conducting bodies (3-4), in which they are arranged is achieved.