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Verfahren und Vorrichtung zur Messung des relativen Wärmeinhaltes
strömender Mittel
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, den Wärmeinhalt mit
Bezug auf eine beliebig gewählte Vergleichstemperatur in einem durch eine Leitung
strömenden Mittel, besonders Warmwasser, zu bestimmen. Verschiedene Vorrichtungen
für diesen Zweck sind vorgeschlagen worden, haben sich aber entweder zu kompliziert
oder auch zu leicht durch für die Messung nicht betreffenden Faktoren beeinflußbar
gezeigt. Die vorliegende Erfindung bezweckt, diese Nachteile zu beseitigen, und
wird hauptsächlich dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des in der Leitung oder
in einer Nebenleitung strömenden Mittels abgezweigt und im wesentlichen auf die
gewählte Vergleichstemperatur abgekühlt und danach wieder mit dem strömenden Mittel
vermischt wird und daß der Unterschied zwischen der ursprtnglichen Temperatur des
Mittels und der Temperatur der Mischung zur Einwirkung auf eine Vorrichtung zur
Summierung oder Integration des aufgenommenen Temperaturunterschiedes über ein gewünschtes
Zeitintervall gebracht wird, welche einen Wert angibt, der proportional dem Wärmeinhalt
der durch die Leitung während des Zeitintervalls strömenden Menge des Mittels ist.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand verschiedener Ausführungsformen
einer zur Durchführung des Verfahrens vorgesehenen Vorrichtung beschrieben, aus
denen sich weitere, die Erfindung kennzeichnende Merkmale ergeben. In den Zeichnungen
zeigen Fig. I und 2 schematisch das Grundprinzip der Erfindung, Fig. 3 und 7 zwei
Ausführungsbeispiele einer für praktische Zwecke geeigneten Vorrichtung gemäß der
Erfindung, Fig. 4 eine Hilfsvorrichtung zur Messung von besonderen Konstanten, Fig.
5 und 6 verschiedene Einzelheiten der Vorrichtung.
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Durch die in Fig. 1 gezeigte Leitung 14 strömt Ävarmwasser. In dieser
Leitung ist eine Drosselscheibe 11 oder ein anderes Drosselteil angeordnet.
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Auf jeder Seite der Scheibe ist ein Ende einer Kapillarleitung 12
an die Leitung 14 angeschlossen.
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Die Drosselung II ist derart dimensioniert und ausgeführt, daß der
Flüssigkeitsstrom M kg je Zeiteinheit, der durch die Leitung 14 strömt, hauptsächlich
proportional der Quadratwurzel aus dem Druckabfall dp zwischen den beiden Seiten
der Scheibe wird, während die Flüssigkeitsmenge nt kg je Zeiteinheit, die durch
das Kapillarrohr 12 strömt, im wesentlichen direkt proportional dem genannten Druckabfall
dp wird. Zwischen den beiden Punkten 12 und I7 wird der Flüssigkeitsstrom m derart
abgekühlt, daß in dem Punkt 17 die Vergleichstemperatur to erreicht wird. Der bis
auf t0 durch die Kapillarleitung 12 gekühlte Flüssigkeitsstrom wird dann mit dem
Hauptstrom M bei 15 vermischt, so daß eine Mischtemperatur tb erhalten wird, die
niedriger als die ursprüngliche Temperatur tv der warmen Flüssigkeit ist. Da der
durch die Kapillarleitung 12 bis I7 fließende Strom m klein im Verhältnis zu dem
durch die Scheibe II strömenden Hauptstrom M ist, ist die Wärmemenge des in der
Leitung 14 passierenden Stromes, von 0° C gerechnet, M # c # tv , (1) wobei c die
spezifische Wärme der Flüssigkeit ist.
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Relativ zu einer anderen Referenztemperatur als 0° C, beispielsweise
t0° C, wird die durch die Leitung 14 strömende Wärmemenge hauptsächlich M # c #
(tv - t0). (2) Hierbei wird nur die Wärme der unbedeutenden Flüssigkeitsmenge m
verloren, die durch das Kapillarrohr I2 bis I7 strömt, und da die Wärme dieses Teilstromes
über to weggekühlt wird, kann dieser Teil des Wärmeflusses vernachlässigt werden.
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Eine Funktion wird nun zwischen M c (tv (tv - t0) und der Mischtemperatur
tb gesucht. Man kann angenähert annehmen, daß die Wärme, die zwischen den Punkten
12 und I7 abgeführt wird, gleich dem Wärmeverlust sein muß, der in dem Hauptstrom
M, der durch die Scheibe II strömt, entstanden ist. Ist die spezifische Wärme der
Flüssigkeit c, erhält man für die zwischen den Punkten I2 und I7 abgeführte Wärme
m # c # (tv - t0), (3) während der Wärmeverlust in dem Hauptstrom M nach der Mischung
in Punkt 15 M # c # (tv - tb) (4) ist. Daraus wird M # c # (tv - tb) = m # c # (tv
- t0) (5) oder umgeschrieben M # (tv - t0) = M2/m # (tv - tb). (6) Der Wärmestrom
durch die Leitung 14 ist somit M # c # (tv - tc) = M2/m # c # (tv - tb). (7) Theoretisch
entspricht, wie schon angegeben, diese Formel nicht ganz dem richtigen Verhältnis,
doch kann anfangs angenommen werden, daß die Gleichung für praktische Zwecke ausreicht.
Ferner ist M etwa proportional der Wurzel aus dp, aber nu im wesentlichen proportional
dp, weshalb somit das Verhältnis I2 Konstante dp = Konstante. (8) fll Man erhält
unter diesen Voraussetzungen den folgenden Ausdruck für den Wärmestrom: M # c #
(tv - t0) = Konstante # (tv - tb), (9) was bedeutet, daß der Temperaturunterschied
tv -ein direktes Maß auf den Wärmestrom durch die Leitung 14 von der Temperatur
to gerechnet ausmacht.
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Um den Temperaturunterschied, der zum Messen dient, für praktische
Zwecke mit geeigneten Instrumenten meßbar zu machen, wird es nötig, daß die Flüssigkeitsmenge
m, die durch die Kapillarleitung I2 bei gewöhnlich vorkommendem Durchlaß von Flüssigkeit
strömt, etwa ein Zehntel der Flüssigkeitsmenge ist, die gleichzeitig durch die Leitung
14 strömt. Nun ist vielleicht der Warmwasserbedarf beim Abzapfen von der Größe etwa
I000 kglh, was erfordern würde, daß durch die Kapillarröhre etwa I00 l/h durchgelassen
werden. Diese 100 l/h müßten bis auf die Kaltwassertemperatur t0 abgekühlt und die
Wärmeverluste äußerst bedeutend werden. Große Schwierigkeiten würden ferner entstehen,
eine ausreichende Abkühlung dieser großen Warmwassermengen zu erreichen. Um diesen
Nachteil zu beseitigen, kann man deshalb gemäß der Erfindung, wie aus Abb. 2 ersichtlich,
die Leitung 14 als Nebenleitung zur Hauptleitung 10 der Anlage ausführen, dadurch,
daß man in diese Leitung eine Drosselvorrichtung I3 einsetzt und die Leitung 14
an zwei Punkte auf je einer Seite der Drosselscheibe I3 anschließt. Es werden dann
Abmessungen für die beiden Leitungen 10 und 14 und die
eingesetzten
Drosselteile I3 und II gewählt, derart, daß der Flüssigkeitsstrom durch die Leitung
14 immer einen bestimmten Teil der durch die Leitung 10 gleichzeitig strömenden
Flüssigkeit ausmacht. Dieses Verhältnis wird bei der Gradteilung oder Ablesung der
für die Temperaturmessungen erforderlichen Instrumente berücksichtigt.
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In Fig. 3 ist eine Vorrichtung schematisch gezeigt, bei der das bezüglich
Fig. 1 und 2 beschriebene Prinzip angewendet worden ist. Die Bezeichnungen in Fig.
3 entsprechen denen der Fig. I und 2. Somit bezeichnet 10 die Warmwasserleitung,
beispielsweise die Dienstleitung einer Anlage, für welche Messung des Wärmeverbrauches
stattfinden soll und durch welche Warmwasser in der Richtung des Pfeiles strömt.
In der Leitung ist ein Verbindungsrohr 20 in der Form eines Gußstückes mit den für
die Einschaltung erforderlichen Verschraubungen eingeschaltet. In dem Verbindungsrohr
ist das Drosselorgan I3 angeordnet, das die Form eines in dem Rohr eingeschraubten
Mundstückes der in der Figur gezeigten Ausführung hat. Auf jeder Seite des Mundstückes
13 sind in dem Verbindungsteil 20 Anschlußnippel 21 und 22 angeordnet, die den Anschlußpunkten
in Fig. 2 für die Zweigleitung entsprechen. Diese Leitung ist, wie in Fig. 2, mit
14 bezeichnet und besteht außerdem aus den beiden Gefäßen 23 und 24. In den Deckeln
derselben sind Meßtaschen 25 bzw. 26 zur Messung der Temperatur des durch das betreffende
Gefäß strömenden Mittels angeordnet. Das Gefäß 23 hat die Form eines Rohrstückes,
das mit einem Anschlußnippel an der Öffnung 2I am Verbindungsrohr 20 angeschlossen
ist. Die Meßtasche 25 ist in der oberen Mündung des Rohres eingeschraubt und hat
die in der Figur gezeigte Ausführung. Sie weist eine Thermometertasche 27 und einen
korkzieherähnlichen Mischer 29 auf. Analog und möglichst gleichartig ist das Gefäß
24 mit Th ermometert asche 28 und Mischer 30 versehen. In die Taschen 27 und 28
werden die temperaturempfindlichen Teile der für die Temperaturmessungen vorgesehenen
Instrumente eingesetzt. In der Tasche 27 wird die Temperatur des durch das Gefäß
23 strömenden Warmwassers gemessen und in der Tasche 28 die Temperatur der Mischung,
die entsteht, wenn das durch das Kapillarrohr 12 von dem Gehäuse 23 zum Gehäuse
24 strömende und bei 33 bis auf die Temperatur t0 abgekühlte Wasser mit dem Warmwasser
vermischt wird. In dem Gefäß 23 kommt tatsächlich keine Mischung von Mitteln verschiedener
Temperatur vor, weshalb dieses eigentlich nur die Aufgabe hat, als Themometertasche
zu dienen, aber aus bestimmten, nachfolgend angegebenen Gründen soll es dieselbe
Ausfiihrung und vor allem denselben Inhalt wie das Mischgefäß 24 haben. Das Warmwasser
strömt somit durch das Verbindungsrohr 20 und das Mundstück 13 weiter zum Verbraucher.
Von dem Verbindungsrohr strömt aber ein gewisser Teil des Wassers zuerst in das
Gefäß 23, ferner durch die Leitung 14 und das darin eingeschaltete Mischgefäß 24
zurück zum Verbindungsrohr 20, nämlich durch den Anschlußnippel 22 des Rohres 14.
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Nach Fig. 2 soll aber in der Leitung 14 die Scheibe 11 angeordnet
sein. Sie ist in dem Anschlußnippel3I eingesetzt, an welchen der zwischen den beiden
Gefäßen 23 und 24 gelegene Teil der Leitung 14 angeschlossen ist. Die Kapillarleitung
12, durch welche ein Teil des Warmwassers unter laminarer Strömung und unter Abkühlung
bis auf die Temperatur t0 passieren soll, ist an die beiden Kammern 23 und 24 angeschlossen.
Die laminare Strömung der Flüssigkeit findet also durch das Kapillarrohr 12 statt,
von dem Gefäß 23 zu dem Mischgefäß 24. Die Temperatur des von der Kammer 23 abfließenden
Wassers ist im großen und ganzen gleich der Temperatur des durch das Verbindungsstück
20 strömenden Wassers, sinkt aber während des Durchtritts durch die Kapillarrohre
12 derart, daß sie, wenn die Flüssigkeit in das Mischgefäß 24 eintritt, den Wert
t0 hat.
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Um eine einigermaßen bestimmte Temperatur der durch die Kapillarleitung
strömenden Flüssigkeit zu erhalten, ist diese Leitung in einem Metallkörper 33,
beispielsweise einem Aluminiumstück, eingegossen, das an einer Kaltwasserleitung
34 festgebunden ist, deren Temperatur anfangs als konstant angesehen werden kann.
In dem Mischgefäß 24 findet nun eine Mischung des durch die Leitungen 14 und I2
einströmenden Wassers statt, dessen Mischtemperatur in der Thermometertasche 28
gemessen wird.
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Gemäß den Ausführungen zu Fig. I und 2 wird der Temperaturunterschied
zwischen den Meßtaschen 27 und 28 ein direktes Maß für das Produkt der Flüssig keitsmenge
durch die Leitung 20 und der die gewählte Vergleichstemperatur übersteigenden Temperatur,
d. h. die Temperatur im Aluminiumkörper 33 ausmachen. Um eine Wärmeübertragung zwischen
den beiden Meßtaschen zu verhindern, sind Leitungen, die die Taschen verbinden,
aus dünnwandigen Rohren hergestellt. Um ferner auch beim Wasserabzapfen von kurzer
Dauer zuverlässige Werte zu erhalten, sind die beiden Thermometertaschen und Gefäße,
wie schon angegeben, so ähnlich wie möglich ausgeführt, weil andernfalls die Erwärmungsgeschwindigkeiten
der beiden Gefäße und damit der Taschen auch während einer gewissen Zeitdauer am
Anfang des Abzapfens verschieden werden würden. Es ist ferner zweckmäßig, das Zwischenstück
zwischen 21 und 23 aus schlecht wärmeleitendem Material herzustellen, so daß das
Gehäuse 23 sowie das Gehäuse 24 hauptsächlich von dem strömenden Wasser erwärmt
werden. Um ferner Verstopfung des Drosselorgans II und der Kapillarleitung 12 zu
verhindern, ist an dem Einlaß zum Gefäß 23 ein Filter 35 angeordnet in der Form
eines feinmaschigen Netzes od. dgl., das derart aufgewickelt ist, daß es evtl. vorkommende
Partikeln, wie Rostschuppen u. dgl., aus dem Wasser, das in das Gefäß 23 einströmt,
auffängt.
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Es wurde zunächst angenommen, daß die gewählte Vergleichstemperatur
t0 konstant ist. Dies ist aber selbstverständlich nicht immer der Fall, sondern
sie ist kleinen Veränderungen unterworfen. Es hat sich aber in der Praxis gezeigt,
daß, wenn das Kapillarrohr in einen Metallkörper mit großer Wärmekapazität eingebettet
wird, die Einwirkung der Temperaturänderungen auf das Meßergebnis gering wird. Beim
Wasserabzapfen von kurzer Dauer wird die Temperatur des Metallkörpers 33 äußerst
wenig verändert, da nur
eine geringe Wassermenge dabei durch die
Kapillarleitung 12 strömt. Auf der anderen Seite kommt Warmwasserabzapfen von langer
Dauer selten vor ohne ein gleichzeitiges Abzapfen von Kaltwasser durch die Leitung
34, das der Wärmezufuhr durch die Leitung 12 entgegenwirkt oder diese ganz kompensiert.
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Durch zweckmäßige Wahl der Größe des Körpers 33 sowie des eingegossenen
Teiles des Kapillarrohres kann man es derart einrichten, daß die Abkühlung des Wassers
im Kapillarrohr der Kaltwassertemperatur weitgehend entspricht, weshalb die Mischtemperatur
sich automatisch korrigiert, wenn die Kaltwassertemperatur steigt oder fällt. Der
Messer soll selbstverständlich hauptsächlich die Kalorien des vorhandenen Kaltwassers
angeben, was bei der beschriebenen Vorrichtung erreicht wird.
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Schließlich soll das ganze Meßaggregat gemäß Fig. 3 zweckmäßigerweise
in ein schematisch angedeutetes Isolationsgehäuse 36 eingebaut werden, das in gewissen
Fällen auch die Kaltwasserleitung 34 und den daran befestigten Metallkörper 33 aufnehmen
soll.
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Es wurde oben erwähnt, daß die im Zusammenhang mit den Fig. I und
2 abgeleiteten Gleichungen zwischen Temperaturunterschieden und Wärmemengen nicht
genau sind. Es ergibt sich nämlich aus Fig. I, daß die Wärme in der eingeführten
Flüssigkeit abzüglich der in der Kapillarleitung abgeführten Wärme gleich der Wärme
in der abfließenden Flüssigkeit ist, oder c # (M + m) # tv - c # m # (tv - t0)=
c # (M + m) # tb (10) bzw. reduziert: c M (tv - tb) = cm (tb-to) (11) oder c # M²
# (tv - tb) = c # M # (tb - t0). (12) m Bei einem konstanten Verhältnis zwischen
M2/m, das bei den angenommenen Strömungswiderständen in der Scheibe II und der Kapillarleitung
12 erhalten wird, wird somit der Temperaturunterschied tv - tb nicht, wie oben angenommen,
ein Maß des Wärmestroms c # M # (tv - t0), sondern statt dessen ein Maß auf dem
Wert c # M # (tb - t0). Der Fehler ist also, daß der von der Meßvorrichtung (tv
- tb) etwas zu niedrig für den beabsichtigten Zweck ist. Der absolute Fehler wird
c # M # (tv - t0) - c # M (tb - t0) = c # M # (tv - tb), (13) während der relative
Fehler c # M # (tv - tb) tv - tb = . (14) c # M # (tv - t0) tv - t0 Dadurch, daß
dann ein niedriger Wert für den Temperaturunterschied tv - tb im Verhältnis zu tv
- t0 maßgeblich ist, wird der Fehler unbedeutend.
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Die Vorrichtung kann ohne Schwierigkeit derart dimensioniert werden,
daß der Unterschied höchstens 4° C beträgt. Da das Wasser in der Warmwasserleitung
oft weniger als 40° wärmer als das Kaltwasser in der Leitung 34 ist, entsteht ein
Fehler von höchstens 10 0Io, wenn man tv - tb als direktes Maß des Wärmestromes
verwendet.
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In Fig. 2 ist angenommen, daß durch die Scheibe I3 in der Hauptleitung
I6 der Hauptstrom M, strömt.
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Durch die Drosselstelle II der Zweigleitung fließt der Strom M durch
das Kapillarrohr 12 bis I7 wie früher der Strom m. Für die Zweigleitung 14 gilt
dann wie vorstehend die Gleichung c # M2 c # M # (tb - t0) = # (tv - tb). (15) Somit
ist tb - t0 = M/m # (tv - tb), (16) was nach Multiplikation mit c (Mh t M) wie folgt
geschrieben werden kann: c(Mh + M) c # (Mh + M) # (tb - t0) = # M2/m # (tv - tb).
(17) M Es wird die folgende Bezeichnung eingeführt: A = c # (Mh + M) # (tb - t0).
(18) Hier kann, ebenso wie bei den Verhältnissen nach Fig. I, leicht gesetzt werden:
M = Konstant. Ferner kann durch zweckmäßige Ausführung und Wahl der Drosselscheibe
I3 bzw. 11 der Wert Mh konstant gehalten werden. Man hat dann A = c # (Mh + M) #
(tb - t0) = konst. # (tv - tb), 19 was bedeutet, daß tv - tb in einem gewissen Maßstab
den Wert von A angibt. Es soll aber der Wert des ganzen WärmestromesQ erhalten werden:
Q = c (Mh + M + m) # (tv - t0). (20) Dividiert man Q durch A, welch letzterer Wert
nach dem Obigen einen gewissen Maßstab von t, - t, darstellt, so erhält man
was reduziert werden kann
Wird hier gemäß b eingetragen, daß m = tv - tb (23) M tb - t0 sowie
daß tv - t0 = tv - tb + tb + t0, (24) ergibt sich folgende Gleichung:
Aus dieser Gleichung geht hervor, daß, wenn m auf einer Größe von höchstens 1/100
von Mh, d. h. die durch die Hauptleitung 16 pro Zeiteinheit vorströmende Wassermenge,
gehalten wird, das Glied m M +M vernachlässigt werden kann, weshalb, wenn tv - tb
maximal 4° wird, der Fehler wie oben dargelegt keine 10% überschreiten wird. Dieser
Fehler kann jedoch dadurch korrigiert werden, daß man zu dem abgelesenen Wert z.
B. 5 01o addiert. Wird somit festgelegt, daß der Temperaturunterschied v - tb 4°C
nicht übersteigt und daß der Temperaturunterschied tv - t0 40° übersteigt, so ergibt
sich, daß der Höchstwert von M nur 0,I nach der Gleichung (I6) wird. Wird ferner
festgelegt, daß m höchstens 3 ich betragen darf, kann M 30 ich betragen. Die Wassermenge
Ma beträgt oft etwa I000 1 oder mehr, und alsdann braucht nur das Verhältnis zwischen
den Durchgängen 13 und II derart gewählt zu werden, daß die gewünschten Mengenverhältnisse
erreic sind.
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In der Beschreibung zu den Fig. I und 2 ist angenommen worden, daß
die Wassermenge, die durch die beiden Nebenleitungen fließt, etwa proportional der
Wurzel aus dem Druckgefälle bzw. direkt proportional dem genannten Druckfall ist.
Praktisch ist es selbstverständlich schwer, genaue Übereinstimmung zwischen diesen
gedachten Funktionen zwischen Menge und Druckabfall zu erzielen. Besonders die Druckverluste
beim Einströmen in die Kapillarleitung sowie beim Einströmen in die Mischkammern
verursachen einen gewissen Fehlwert, so daß das Verhältnis M2 über einem größeren
Meßbereich nicht m konstant wird, sondern bei größeren Druckabfällen wächst. Durch
zweckmäßige Formgebung der Mündungen des Kapillarrohres, wie schematisch in Fig.
6 gezeigt, werden die beim Ein- und Auslaß des Kapillarrohres entstehenden besonderen
Druckverluste hauptsächlich kompensiert, so daß M2 konstant In innerhalb eines größeren
Meßgebietes verhältnismäßig konstant gehalten werden kann. Die Abrundung der Mündungen
wird sowohl beim Einlaß als auch an dem Auslaß der Leitungen angeordnet.
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Es ergibt sich, daß beim Messen größerer Wärmemengen entweder diese
das Meßgerät mit größeren Wärmemengen von niedriger Temperatur oder mit kleineren
Wassermengen von hoher Temperatur durchsetzen, in denen ein gewisser Fehler auftritt.
Um diesen Fehler so klein wie praktisch möglich zu halten muß, wenn größere Wassermengen
durch die Leitungen gezapft werden, eine größere Wassermenge durch das Kapillarrohr
strömen, als der linearen Funktion zwischen Druckabfall und Wassermenge im Verhältnis
zum Wasserstrom durch das Mundstück 11 entspricht. Um größere Werte der Wassermenge
m bei höherer Wassertemperatur zu erhalten, brauchen keine besonderen Maßnahmen
getroffen zu werden. Die Länge der Kapillarleitung 12 muß zweckmäßig gewählt werden.
Der Flüssigkeitsstrom durch diese Leitung ist teils proportional dem Druckabfall,
teils umgekehrt proportional der Viskosität des strömenden Mittels. Da aber die
Viskosität beinahe aller Mittel mit steigender Temperatur abnimmt, wird der Widerstand
in dem wärmeren Teil des Kapillarrohres automatisch bei höherer Temperatur herabsinken,
weshalb somit eine relativ größere Wassermenge bei der höheren Temperatur in dem
wärmeren Teil des Kapillarrohres durchgelassen wird.
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Somit wird bei höheren Werten auf t, der Flüssigkeitsstrom m größer
als bei niedrigeren Werten von t, bei konstantem Druckabfall, auch wenn eine Abkühlung
der Flüssigkeitsmasse m bis auf den unveränderten Wertet, stattfindet. Hierdurch
wird die erforderliche Korrektur bei größeren Werten des Temperaturunterschiedes
tv - t0 erhalten.
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Um die Fehlangabe bei größeren Werten der Flüssigkeitsmaße M oder
größeren Druckunterschieden oder größeren Werten der Flüssigkeitsmaße Mh zu beseitigen,
kann die Vorrichtung derart ausgebildet sein, daß der Widerstand im Mundstück 11
teils aus einem Ma proportionalen Teil und teils aus einem M proportionalen Teil
besteht. Das Prinzip einer solchen Vorrichtung ist schematisch in Fig. 5 gezeigt,
in der die Bezeichnungen denen der Fig. 3 entsprechen. Die Drosselvorrichtung II
in Fig. 3 ist durch ein Mundstück 40 ersetzt. Dieses besteht aus einem längeren
oder kürzeren Rohr. In dem Einlaßende des Rohres ist der Widerstand M2 proportional,
während man einfach das Rohr derart formen kann, daß der Widerstand in dem anderen
Längenabschnitt einer lamineren Strömung mit dem Widerstand proportional M entspricht.
Durch zweckmäßige Formung dieses zweiten Teiles kann der Strömungswiderstand an
dem Ein- und Ablauf des Kapillarrohres 12 kompensiert werden.
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Der Proportionalitätsfaktor zwischen Druckabfall und Mengenverhältnis
in den verschiedenen Strömungswegen ist entscheidend für die Größe der Meßbereiche,
für welche eine gewisse Formung der Vorrichtung anwendbar ist. Es ist wünschenswert,
daß bei Anlagen, die in der einen oder anderen Hinsicht besondere Schwierigkeiten
bieten, zweckmäßige Eigenschaften der verschiedenen Strömungswege ausprobiert bzw.
eingestellt werden können, so daß die Vorrichtung gerade innerhalb desjenigen Meßbereiches
verwendbar wird, der für einen besonderen
Fall in Betracht kommt.
In Fig. 4 wird schematisch eine Vorrichtung zur Messung des Verhälinisses M2 In
sowie das Verhältnis MMh gezeigt. Die Bezeichnungen in Fig. 4 entsprechen denen
in Fig. 2. Ferner bezeichnet 51 einen Hahn, der in ganz geöffneter Stellung einen
geringen Strömungswiderstand hat im Vergleich zu dem Druck in dem Meßpunkt 56, der
als konstant angesehen wird. In der Nebenleitung 14 ist eine Ventilnadel 46 eingeschraubt,
deren Spitze mehr oder weniger in die Öffnung der Drosselung II eingeschraubt werden
kann. Ist der gewünschte Wert an Strömungswiderstand eingestellt, so kann das Ventil
durch eine eingeschraubte Hülse 48 geschlossen werden. Die Hülse kann gegebenenfalls
verriegelt werden, damit Unbefugte die Einstellung der Nadel nicht ändern können.
In ähnlicher Weise ist in der Hauptleitung 10 eine Ventilspindel 45 mit einem Teller
49 eingeschraubt, die gegen die Scheibe I3 gedrückt werden kann. Auch diese Ventilspindel
kann mit einer Hülse 47 verriegelt werden. Zur Durchführung der Messungen wird zuerst
der Flüssigkeitsstrom durch die Drosselung I3 mittels des Ventils 45 gesperrt, wonach
der Ablaufhahn 51 geöffnet und die Wassermengen durch die beiden Strömungswege 14
und 12 gemessen werden. Danach wird auch der Strömungsweg in der Drosselung II gesperrt
und die Wassermenge durch den letzten Strömungsweg 12 gemessen. Aus den gemessenen
Werten wird dann leicht das Verhältnis M2 berechnet. Danach werden In die Ventile
45 und 46 wieder in ihre ursprüngliche Lage gebracht, und der ganze Wasserstrom
durch den Hahn 51 wird gemessen. Aus den erhaltenen Werten wird das Verhältnis M7
berechnet. Dieses Verhältnis In wird aber nur dann richtig, wenn der Strömungswiderstand
durch den Hahn 5I gering im Verhältnis zum Druck in dem Meßpunkt 56 ist. Wäre das
nicht der Fall, müßte ein Differentialmanometer 52 eingeschaltet werden, das mit
Leitungen 53 und 54 an beiden Seiten der Drosselung 13 angeschlossen ist.
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In Fig. 7 wird gezeigt, wie Teil 20 in Fig. 3 von den beiden Gefäßen
23 und 24 getrennt angeordnet werden kann. Die Gefäße können in ein besonderes,
isoliertes Gehäuse in einer gewissen Entfernung von der Dienstleitung angebracht
werden. Ferner ist aus Fig. 7 ersichtlich, daß die beiden Gefäße vollkommen gleich
ausgeführt sind.
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In den Thermometertaschen in den Deckeln der beiden Gehäuse werden
die temperaturempfindlichen Teile, mit welchen tv - tb gemessen oder integriert
werden soll, eingeführt.
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PATENTANSPROCHE: I. Verfahren zur Bestimmung des Wärmeinhaltes eines
in einer Leitung strömenden Mittels, besonders Warmwassers unter beliebiger Vergleichstemperatur,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des in der Leitung oder in einer Nebenleitung
hierzu strömenden Mittels abgezweigt und im wesentlichen auf die gewählte Vergleichstemperatur
abgekühlt und danach wieder mit dem strömenden Mittel vermischt wird, und daß der
Unterschied zwischen der ursprünglichen Temperatur des Mittels und der Temperatur
der Mischung zur Einwirkung auf eine Vorrichtung zur Summierung oder Integration
des aufgenommenen Temperaturunterschiedes über ein gewünschtes Zeitintervall gebracht
wird, welche einen Wert angibt, der proportional dem Wärmeinhalt der durch die Leitung
während des Zeitintervalls strömenden Menge des Mittels ist.
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2. Verfahren nach Anspruchs, dadurch gekennzeichnet, daß von dem
Hauptstrom oder einem Nebenstrom ein Teilstrom abgeschieden wird, in welchem die
strömende Flüssigkeitsmenge pro Zeiteinheit im wesentlichen proportional der Quadratwurzel
der Flüssigkeitsmenge in dem Hauptstrom bzw. dem genannten Nebenstrom ist.