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Einrichtung zur Bestimmung der relativen Dichte von Gasen unter Verwendung
eines von Hand betätigten Kalorimeters Zusatz zum Patent 901002
Die Erfindung betrifft
eine Einrichtung zur Bestimmung der relativen Dichte von Gasen unter Verwendung
eines von Hand betätigten Kalorimeter gemäß Patent 90I 002.
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Bei der Bestimmung der Dichte von Gasen ist es bereits bekanntgeworden,
vergleichende Messungen vorzunehmen zwischen dem zu untersuchenden Gas und einem
Vergleichsgas, beispielsweise Luft. Bei den bekannten Einrichtungen werden hierzu
zwei Behälter verwendet, von denen der eine mit dem zu untersuchenden Gas, der andere
mit dem Vergleichsgas gefüllt ist. Man läßt unter gleichen Bedingungen die in den
Behältern befindlichen Gase über eine Drosselstelle und unter Wirkung des Druckes
einer Wassersäule ausströmen.
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Hierbei kann so gearbeitet werden, daß die Drücke von Gas und Luft
gleichgehalten werden. Dann unterscheiden sich die Ausfiußgeschwindigkeiten entsprechend
den Dichten. Die Ausflußgeschwindigkeiten erhält man entweder aus der Ausströmdauer
oder durch Abstoppen gleicher Ausflußzeiten. Man kann aber auch die Ausströmgeschwindigkeiten
gleichhalten, dann treten die Drücke als veränderliche Größen auf und können als
Maß für die Dichte dienen.
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Im letzteren Fall besteht jedoch die Schwierigkeit darin, daß es
nicht mögLich ist, wie bei anderen Verfahren das Bernoullische Gesetz
in
einfacher Form auf die Ausströmung anzuwenden.
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Die vorliegende Einrichtung zur Messung der relativen Dichte von
Gasen geht einen anderen Weg, indem sie ein von Hand betätigtes Kalorimeter benutzt,
wie es in dem Hauptpatent 90'I 002 unter Schutz gestellt ist. Bei diesem Kalorimeter,
das der Bestimmung des Heizwertes von gasförmi-. gen oder flüssigen Brennstoffen
dient, wird einem Meßzylinder durch Betätigung entsprechender Absperrhähne von unten
her Wasser zugeführt. Die in dem Meßzylinder enthaltene Luft wird über die Brennstoffleitung
und dem Brenner entleert. Nach Füllung des Meßzylinders mit Wasser wird durch erneute
Umstellung der Absperrhähne die Wasserzufuhr unterbrochen und die Brennstoffzufuhr
zum Brenner und zum Meßzylinder freigegeben.
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Nach Erreichung eines Beharrungszustandes im Wärmeaustauscher wird
durch Ablassen des Wassers aus dem Meßzylinder Brennstoff in diesen, hineingesaugt.
Sobald der Meßzylinder mit Brennstoff gefüllt ist, wird durch erneute Umstellung
der Absperrhähne d;urch das dem Meßzylinder wiederum zuströmende Wasser der in ,ihm
enthaltene Brennstoff über den Brenner entleert. Durch Temperaturmessungen und Messungen
des aus dem Wärmeaustauscher austretenden Wassers bei einem bestimmten, durch Meßmarken
im Meßzylinder gekennzeichneten Volumen läßt sich der Heizwert bestimmen.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung verwendet ein solches von Hand betätigtes
Kalorimeter.
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Die relative Dichte x eines Gases wird bestimmt nach der Formel:
y 7 Gas Ap Gas T Gas x = = . . y Luft Ap Luft T Luft Es müssen demnach zur Bestimmung
der Dichte die Drücke p und die Temperaturen T des zu bestimmenden Gases und des
Bezugsmediums- Luft unter gleichen Bedingungen gemessen wer den.
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(y = Dichte bei Zimmertemperatur.) Um dieses Kalorimeter für die
Bestimmung der relativen Dichte vonGasen geeignet zu machen, werden erfindungsgemäß
zusätzlich in derAbleitung ein Absperrhahn und ein Manometer angeordnet und an dem
zwischen dem Gasabsperrhahn und dem Meßzylinder liegenden Teil der Brennstoffleitung
ein mit einem Absperrhahn ausgestatteter, die Ausströmdüse tragender Rohrstutzen
angeordnet. Weiterhin wird erfindungsgemäß nach Abtrennung der zum Brenner führenden
Ableitung der Meßzylinder nacheinander mit dem seiner Dichte nach zu bestimmenden
Gas und mit Luft beschickt. Nach vollzogener Beschickung wird der Meßzylinder unter
Ider Einwirkung des über das Einlaufrohr dem Boden des Meßzylinders zuströmenden
Wassers durch eine Ausströmdüse entleert, wobei der Druck und die Temperatur an
einem bestimmten Punkt Ides Meßzylinders gemessen werden. Diese Messungen werden
sowohl für das zu bestimmende Gas als auch für die Luft als Bezugsmedium durchgeführt.
Die relative Dichte des Gases läßt sich dann an Hand der vorstehend allgegebenen
Formel errechnen.
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Das zur Druckmessung,erfordterliche Manometer ist in Ider Brennerleitung
vor dem Absperrhahn angeordhet. Der in der Brennerleitung liegende Absperrhahn trennt
bei der Dichtemessung den Brenner ab, und der in dem Rohrstutzen liegende Absperrhahn
ermöglicht in seiner Schließstellung eine Füllung des Meßzylinders mit Gas über
die Brennstoffleitung, ohne daß zusätzliche Luft durch die Ausströmdüse eintreten
kann, während er in seiner Offenstellung die Füllung des MeßzylincFere mit Luft
ermöglicht.
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Erfindungsgemäß ist der in der zum Brenner führenden Ableitung angeordnete
Absperrhahn in der Nähe der. zum Meßzylinder führenden -Brennstoffleitung angeordnet.
Durch diese Anordnung wird erreicht, daß keine in der Ableitung verbliebenen Gasreste
in den Meßzylinder gelangen könv nen, wenn dieser mit Luft gefüllt wird, oder umgekehrt
kein unerwünschter Luftzutritt bei der Füllung Ides Meßzylinders mit Gas erfolgen
kann.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung lermöglicht die Benutzung des gleichen
Kalorimeters sowohl für Heizwert- als auch für Dichtemessungen, wobei lediglich
die zusätzliche Anordnung zweier Absperrhäkne, eines Manometers und einer Ausströmdüse
terforderlich ist. Da weiterhin bei dem erfindungsgemäßenVerfahren mit konstanter
Geschwindiigkeit in der Ausströniffüse gearbeitet wird, sind die Durchflußbeiwerte
konstant und ohne Einfluß auf das Meßergebnis.
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Die Zeichnung zeigt eine beispielsweise Ausführung des Kalorimeters
nach dem Hauptpatent mit den für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
erforderlichen zusätzlichen Elementen.
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Die Funktionsweise des Kalorimeters bei der Dichtemessung ist folgende:
Vor Beginn der Dichtemessung wird der Hahn z geschlossen. Dann wird der Hahn c geöffnet,
der Hahn z' geschlossen, der Hahns geöffnet. Durch das über den Hahn f aus dem Meßzylinder
d abfließende Wasser wird das in seiner Dichte zu bestimmendie Gas über die Breunstoffieftung
in den Meßzylinder d gesaugt.
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Nachdem der Meßzylinder mit Gas gefüllt ist, werden die Hähne f und
c geschlosselrl und der Hahn z' geöffnet, das Wasser strömt über die Leitung g in
den Meßzylinder d und zwingt das Gas, durch die Düse h auszuströmen. Wenn das ansteigende
Wasser die Meßmarkee' erreicht, wird die Temperatur an dem Thermometer x und der
Druck an dem Manometer U abgelesen. Zu Kontrollzwecken kann die gleiche Messung
wiederholt werden. Es ist zweckmäßig, bei der letzten Messung das Gas möglichst
vollständig aus dem Meßzylinder zu verdrängen, indem dieser ganz mit Wasser aufgefüllt
wird. Danach wird nach Abtrennung der zum Kalorimeter führenden Gasanschlußleitung
in gleicher Weizen wie oben beschrieben, Luft statt Gas in den Meßzylinder gesaugt.
Um auch die geringen in dem Meßzylinder von der vorhergehenden Messung verbliebenen
Gasreste zu entfernen, wird zweckmäßigerweise
ein paar Mal mit Luft
durchgespült und dann in der oben beschriebenen Weise erneut mit Luft beschickt.
Bei der erneuten Auffüllung des Meßzylinders mit Wasser wird an der Marke e' die
Messung der Temperatur und des Druclçes für das Bezugs medium Luft Idurchgeführt.
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An Hand der ermittelten Werte kann dann die relative Dichte des Gases
errechnet werden.
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Es ist selbstverständlich, daß auch zunächst die Messung mit Luft
und dann die Messung mit Gas durchgeführt werden kann.
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Durch Schließen des Hahnes 2' und Öffnen des Hahnes z ist das Kalorimeter
für Heizwertbestimmungen geeignet.