EP2786107A2 - Verfahren zur wärmemengenmessung mit einem ultraschall- durchflussmessgerät - Google Patents

Verfahren zur wärmemengenmessung mit einem ultraschall- durchflussmessgerät

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EP2786107A2
EP2786107A2 EP12781062.0A EP12781062A EP2786107A2 EP 2786107 A2 EP2786107 A2 EP 2786107A2 EP 12781062 A EP12781062 A EP 12781062A EP 2786107 A2 EP2786107 A2 EP 2786107A2
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EP
European Patent Office
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fluid
temperature
determined
ultrasonic
heat exchanger
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP12781062.0A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Achim Wiest
Oliver Brumberg
Andreas Berger
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Endress and Hauser Flowtec AG
Original Assignee
Endress and Hauser Flowtec AG
Flowtec AG
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Publication date
Application filed by Endress and Hauser Flowtec AG, Flowtec AG filed Critical Endress and Hauser Flowtec AG
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    • G01F1/668—Compensating or correcting for variations in velocity of sound

Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for
  • Measuring the heat quantity wherein the flow rate of a fluid, whose chemical composition is known, is determined by the lumen of a pipeline with an ultrasonic flowmeter which operates according to the transit time difference principle, and wherein the temperature of the fluid downstream and upstream of a heat exchanger is determined.
  • the flow of a measuring medium is determined by a pipeline and by means of the temperature sensor the values of the temperature of the fluid before and after the heat exchanger.
  • a measuring medium usually a fluid
  • Temperature difference is determined by the heat exchanger transferred heat or energy.
  • Ultrasonic flowmeters are widely used in process and process
  • ultrasonic pulses are sent at a certain angle to the pipe axis both with and against the flow.
  • the runtime difference can be used to determine the flow velocity and, with a known diameter of the pipe section, the volume flow rate.
  • ultrasonic waves are generated or received with the help of so-called ultrasonic transducers.
  • ultrasonic transducers in the pipe wall of the relevant Pipe section firmly attached.
  • Clamp-on ultrasonic flowmeters are also available. In these systems, the
  • Ultrasonic transducer from outside the measuring tube pressed against the pipe wall.
  • a big advantage of clamp-on ultrasonic flow measuring systems is that they do not touch the measuring medium and on an already existing pipeline
  • the ultrasonic transducers normally consist of an electromechanical transducer element, e.g. a piezoelectric element, and a coupling layer.
  • the ultrasonic waves are generated as acoustic signals and passed over the coupling layer to the pipe wall and passed from there into the liquid, in clamp-on systems, or they are coupled in inline systems via the coupling layer in the measuring medium.
  • the coupling layer is also called rare membrane.
  • a further coupling layer may be arranged, a so-called adaptation layer.
  • Adaptation layer assumes the function of transmission of the
  • the object of the invention is to propose a method for measuring the amount of heat, which is simple and inexpensive to perform.
  • FIG. 2 shows a device according to the invention for measuring the amount of heat in a second embodiment
  • FIG. 3 shows a device according to the invention for measuring the amount of heat in a third embodiment
  • FIG. 4 shows a device according to the invention for measuring the amount of heat in a fourth embodiment
  • Fig. 5 shows the course of the speed of sound in water applied over the
  • a device according to the invention for measuring the heat quantity is shown in a first embodiment.
  • the device comprises an ultrasonic flow meter 1, which operates in particular according to the transit time difference principle, for determining the flow of a fluid through a pipe 2, which ultrasonic flow meter 1 in the flow direction of the fluid at a first location on a first side of a heat exchanger 5 on or in of the
  • Pipe 2 is arranged.
  • a fluid is a gas or a liquid.
  • the ultrasonic flowmeter 1 is further developed to a clamp-on ultrasonic flowmeter, which at the surface of the
  • Pipe 2 is arranged.
  • the device according to the invention comprises a first temperature sensor 3 for determining a value of the temperature of the fluid in the pipeline, which is arranged at a second location on the other, second side heat exchanger 5. If the ultrasonic flowmeter 1 is located upstream of the heat exchanger 5, the first temperature sensor 3 is arranged downstream of the heat exchanger 5 on or in the pipeline 2. Is that the other way around Ultrasonic flow meter 1 downstream of the heat exchanger 5 on or arranged in the pipe 2, the first temperature sensor 3 is upstream of the heat exchanger 5.
  • the ultrasonic flow meter 1 is inventively designed to determine the speed of sound of the fluid in the pipe 2.
  • the device comprises a means, in particular a further, second temperature sensor 4, which is suitable for determining a value of the temperature outside the lumen of the pipeline 2 at the first location on the first side of the heat exchanger 5.
  • a heat exchanger 5 can be both heat sink and heat source. For example, heat is transferred from a heating system, such as a gas or oil burner or an electric heater to the fluid, or the fluid is removed through the heat exchanger heat, for example, in a radiator of the heating system or in an air conditioner. Further examples of heat exchangers are heat exchangers in the process industry or
  • Heat engines or heat pumps The device according to the invention finds the execution of the following
  • Flow of the fluid whose chemical composition is known determined by the lumen of the pipe 2.
  • values of the temperature of the fluid upstream and downstream of the heat exchanger 5, ie before and after the heat exchanger are determined. This is done according to the invention in that the sound velocity of the fluid with the ultrasonic flowmeter and a second value of the temperature outside the lumen of the pipeline 2 are determined for a first determination of a first value of the fluid at the first location on the first side of the heat exchanger ,
  • the first value of the temperature outside the lumen of the pipeline is determined, for example, with a second temperature sensor 4 arranged on the pipeline surface, in particular a resistance thermometer determined, for example, in a coupling element of an ultrasonic transducer of the ultrasonic flowmeter by transit time measurement.
  • a second temperature sensor 4 arranged on the pipeline surface, in particular a resistance thermometer determined, for example, in a coupling element of an ultrasonic transducer of the ultrasonic flowmeter by transit time measurement.
  • Ultrasonic signal from the ultrasonic transducer element to the reflection surface and back can be easily determine the temperature of the coupling element.
  • the second value of the temperature at the second location on the second side of the heat exchanger is determined, for example, with an ultrasonic transducer as an ultrasonic temperature sensor, which determines the speed of sound of the fluid and optionally determines a third value of the temperature outside the pipeline according to, for example, the above-mentioned ways or for determining the second value of the temperature at the second location on the second side of the heat exchanger serves a temperature sensor contacting the fluid, in particular a resistance thermometer, as illustrated in FIG. 2.
  • the device according to the invention is designed in each case accordingly, so has the corresponding temperature sensor.
  • Fig. 2 differs from Fig. 1 only in the manner of determining the value of the temperature at the second location.
  • a known dependence of the speed of sound on the temperature of the material, here the fluid is used. If the speed of sound of the fluid additionally depends on the pressure in the fluid, according to one embodiment of the invention, the pressure in the fluid is additionally determined and used to determine the temperature of the fluid.
  • Fig. 5 shows the dependence of the speed of sound in water of the
  • the invention requires a sensitive and therefore relatively expensive
  • Another advantage of the invention is the fact that the value of the flow can be corrected by means of the value of the temperature of the second temperature sensor and thus its accuracy is increased.
  • Another advantage of the determination of the temperature of the fluid by means of ultrasound is the integral determination of the temperature over the entire sound path and not only at the point of a temperature sensor. Thus, you can
  • the device according to the invention has, for example, a measuring transducer 6 in which, for the known fluid, curves of the speed of sound as a function of the temperature and optionally of the pressure and / or further
  • thermodynamic variables such as the state of aggregation, are stored and which transmitter 6 is suitable, from the value of the temperature of the fluid at the appropriate location, here
  • the device according to the invention has at least one pressure transducer 7 in order to measure the pressure, in particular the absolute pressure, in the fluid.
  • the invention comprises the
  • the heat quantity calculator can itself be part of the transmitter.
  • This embodiment of the invention is particularly advantageous for measuring the heat quantity of gases, by a simple measurement of the energy of the gas before and after the heat exchanger by means of the pressure transducer.
  • the invention relates to a temperature sensor to a flow meter, which is adapted to determine the temperature of the fluid, for example, an ultrasonic flowmeter, a thermal flowmeter or a Coriolis flowmeter.

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Abstract

Verfahren und Vorrichtung zur Wärmemengenmessung, wobei mit einem Ultraschall- Durchflussmessgerät, welches nach dem Laufzeitdifferenzprinzip arbeitet, der Durchfluss eines Fluids, dessen chemische Zusammensetzung bekannt ist, durch das Lumen einer Rohrleitung ermittelt wird, und wobei die Temperatur des Fluids vor und nach einem Wärmeübertrager ermittelt wird,wobei zu einer ersten Ermittlung der Temperatur des Fluids die Schallgeschwindigkeit des Fluids mit dem Ultraschall- Durchflussmessgerät und eine Temperatur außerhalb des Lumens der Rohrleitung ermittelt werden.

Description

Verfahren zur Wärmemengenmessung mit einem Ultraschall-
Durchflussmessgerät
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur
Wärmemengenmessung, wobei mit einem Ultraschall-Durchflussmessgerät, welches nach dem Laufzeitdifferenzprinzip arbeitet, der Durchfluss eines Fluids, dessen chemische Zusammensetzung bekannt ist, durch das Lumen einer Rohrleitung ermittelt wird, und wobei die Temperatur des Fluids stromab- und stromaufwärts eines Wärmeübertragers ermittelt wird.
Zur Wärmemengenmessung werden herkömmlicherweise ein Ultraschall- Durchflussmessgerät und je ein Temperaturfühler vor und nach einem
Wärmeübertrager verwendet. Mittels des Ultraschall-Durchflussmessgeräts wird der Durchfluss eines Messmediums, meist ein Fluid, durch eine Rohrleitung ermittelt und mittels der Temperaturfühler die Werte der Temperatur des Fluids vor und nach dem Wärmeübertrager. Über den Volumen- oder Massedurchfluss und die
Temperaturdifferenz wird die vom Wärmeübertrager übertragene Wärme- oder Energiemenge ermittelt. Ultraschall-Durchflussmessgeräte werden vielfach in der Prozess- und
Automatisierungstechnik eingesetzt. Sie erlauben in einfacher Weise, den
Volumendurchfluss und/oder Massendurchfluss in einer Rohrleitung zu bestimmen.
Die bekannten Ultraschall-Durchflussmessgeräte arbeiten häufig nach dem
Laufzeitdifferenz-Prinzip. Beim Laufzeitdifferenz-Prinzip werden die
unterschiedlichen Laufzeiten von Ultraschallwellen, insbesondere
Ultraschallimpulsen, so genannten Bursts, relativ zur Strömungsrichtung der
Flüssigkeit ausgewertet. Hierzu werden Ultraschallimpulse in einem bestimmten Winkel zur Rohrachse sowohl mit als auch entgegen der Strömung gesendet. Aus der Laufzeitdifferenz lässt sich die Fließgeschwindigkeit und damit bei bekanntem Durchmesser des Rohrleitungsabschnitts der Volumendurchfluss bestimmen.
Die Ultraschallwellen werden mit Hilfe so genannter Ultraschallwandler erzeugt bzw. empfangen. Hierfür sind Ultraschallwandler in der Rohrwandung des betreffenden Rohrleitungsabschnitts fest angebracht. Es sind auch Clamp-on-Ultraschall- Durchflussmesssysteme erhältlich. Bei diesen Systemen werden die
Ultraschallwandler von außerhalb des Messrohrs an dessen Rohrwand gepresst. Ein großer Vorteil von Clamp-On-Ultraschall-Durchflussmesssystemen ist, dass sie das Messmedium nicht berühren und auf eine bereits bestehende Rohrleitung
angebracht werden.
Die Ultraschallwandler bestehen normalerweise aus einem elektromechanischen Wandlerelement, z.B. ein piezoelektrisches Element, und einer Koppelschicht. Im elektromechanischen Wandlerelement werden die Ultraschallwellen als akustische Signale erzeugt und über die Koppelschicht zur Rohrwandung geführt und von dort in die Flüssigkeit geleitet, bei Clamp-On-Systemen, oder sie werden bei Inline- Systemen über die Koppelschicht in das Messmedium eingekoppelt. Dann wird die Koppelschicht auch seltener Membran genannt.
Zwischen dem piezoelektrischen Element und der Koppelschicht kann eine weitere Koppelschicht angeordnet sein, eine so genannte Anpassungsschicht. Die
Anpassungsschicht übernimmt dabei die Funktion der Transmission des
Ultraschallsignals und gleichzeitig die Reduktion einer durch unterschiedliche akustische Impedanzen verursachte Reflexion an Grenzschichten zwischen zwei Materialen.
Auch die Messung der Temperatur des Messmediums mittels Ultraschall- Durchflussmessgeräten ist dem Fachmann bekannt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Wärmemengenmessung vorzuschlagen, welches einfach und kostengünstig durchzuführen ist.
Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 . Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung finden sich in den Merkmalen der abhängigen Ansprüche wieder. Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Einige davon sind nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert werden. Gleiche Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen. Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Wärmemengenmessung in einer ersten Ausgestaltung,
Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Wärmemengenmessung in einer zweiten Ausgestaltung,
Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Wärmemengenmessung in einer dritten Ausgestaltung,
Fig. 4 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Wärmemengenmessung in einer vierten Ausgestaltung,
Fig. 5 zeigt den Verlauf der Schallgeschwindigkeit in Wasser aufgetragen über die
Temperatur.
In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Wärmemengenmessung in einer ersten Ausgestaltung dargestellt. Die Vorrichtung umfasst ein Ultraschall- Durchflussmessgerät 1 , welches insbesondere nach dem Laufzeitdifferenzprinzip arbeitet, zur Ermittlung des Durchflusses eines Fluids durch eine Rohrleitung 2, welches Ultraschall-Durchflussmessgerät 1 in Strömungsrichtung des Fluids an einer ersten Stelle auf einer ersten Seite eines Wärmeübertragers 5 an oder in der
Rohrleitung 2 angeordnet ist. Bei einem Fluid handelt es sich beispielsweise um ein Gas oder eine Flüssigkeit. Bei dem Ultraschall-Durchflussmessgerät 1 handelt es sich weitergebildet um ein Clamp-On-Ultraschall-Durchflussmessgerät, welches an der Oberfläche der
Rohrleitung 2 angeordnet ist.
Weiterhin umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung einen ersten Temperaturfühler 3 zur Ermittlung eines Werts der Temperatur des Fluids in der Rohrleitung, welcher an einer zweiten Stelle auf der anderen, zweiten Seite Wärmeübertragers 5 angeordnet ist. Befindet sich das Ultraschall-Durchflussmessgerät 1 stromaufwärts des Wärmeübertragers 5, so ist der erste Temperaturfühler 3 stromabwärts des Wärmeübertragers 5 an oder in der Rohrleitung 2 angeordnet. Ist umgekehrt das Ultraschall-Durchflussmessgerät 1 stromabwärts des Wärmeübertragers 5 an oder in der Rohrleitung 2 angeordnet, so befindet sich der erste Temperaturfühler 3 stromaufwärts des Wärmeübertragers 5. Das Ultraschall-Durchflussmessgerät 1 ist dabei erfindungsgemäß geeignet ausgestaltet zur Ermittlung der Schallgeschwindigkeit des Fluids in der Rohrleitung 2. Des Weiteren umfasst die Vorrichtung ein Mittel, insbesondere einen weiteren, zweiten Temperaturfühler 4, welches geeignet ist zur Ermittlung eines Werts der Temperatur außerhalb des Lumens der Rohrleitung 2 an der ersten Stelle auf der ersten Seite des Wärmeübertragers 5.
Ein Wärmeübertrager 5 kann dabei sowohl Wärmesenke als auch Wärmequelle sein. Beispielsweise wird Wärme von einer Heizungsanlage, beispielsweise einem Gasoder Ölbrenner oder einer elektrischen Heizung auf das Fluid übertragen, oder aber dem Fluid wird über den Wärmeübertrager Wärme entzogen, beispielsweise bei einem Radiator der Heizungsanlage oder in einer Klimaanlage. Weitere Beispiele für Wärmeübertrager sind Wärmetauscher in der Prozessindustrie oder
Wärmekraftmaschinen oder Wärmepumpen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung findet zur Ausführung des nachfolgend
beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens Verwendung. Zur
Wärmemengenmessung wird mit dem Ultraschall-Durchflussmessgerät 1 der
Durchfluss des Fluids, dessen chemische Zusammensetzung bekannt ist, durch das Lumen der Rohrleitung 2 ermittelt. Außerdem werden Werte der Temperatur des Fluids stromaufwärts und stromabwärts des Wärmeübertragers 5, also vor und nach dem Wärmeübertrager ermittelt. Dies geschieht erfindungsgemäß dadurch, dass zu einer ersten Ermittlung eines ersten Werts der Temperatur des Fluids an der ersten Stelle auf der ersten Seite des Wärmeübertragers die Schallgeschwindigkeit des Fluids mit dem Ultraschall-Durchflussmessgerät und ein zweiter Wert der Temperatur außerhalb des Lumens der Rohrleitung 2 ermittelt werden.
Der erste Wert der Temperatur außerhalb des Lumens der Rohrleitung wird beispielsweise mit einem an der Rohrleitungsoberfläche angeordneten, zweiten Temperaturfühler 4, insbesondere einem Widerstandsthermometer, ermittelt oder beispielsweise in einem Koppelelement eines Ultraschallwandlers des Ultraschall- Durchflussmessgeräts durch Laufzeitmessung ermittelt. Dieses Prinzip ist dem Fachmann u.a. bekannt aus der DE 10 2007 062 913 A1 , auf welche hiermit verwiesen wird. Bekannt sind der Werkstoff des Koppelelements und die Distanz bei einer vorgegebenen Temperatur, welche ein vorgegebenes Ultraschallsignal bis zu einer vorgegebenen Reflexionsfläche und zum Ultraschallwandlerelement zurück zurücklegt, ebenso wie das Verhalten der Schallgeschwindigkeit im Koppelelement über die Temperatur und das Verhalten der Distanz zwischen
Ultraschallwandlerelement und Reflexionsfläche. Aus der Laufzeit des
Ultraschallsignals vom Ultraschallwandlerelement zur Reflexionsfläche und zurück lässt sich leicht die Temperatur des Koppelelements ermitteln.
Der zweite Wert der Temperatur an der zweiten Stelle auf der zweiten Seite des Wärmeübertragers wird beispielsweise mit einem Ultraschallwandler als Ultraschall- Temperaturfühler ermittelt, welcher die die Schallgeschwindigkeit des Fluids ermittelt und gegebenenfalls einen dritten Wert der Temperatur außerhalb der Rohrleitung nach beispielsweise den oben genannten Weisen ermittelt oder zur Ermittlung des zweiten Werts der Temperatur an der zweiten Stelle auf der zweiten Seite des Wärmeübertragers dient ein das Fluid berührender Temperaturfühler, insbesondere ein Widerstandsthermometer, wie in Fig. 2 veranschaulicht. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist jeweils entsprechend ausgestaltet, also weist die entsprechenden Temperaturfühler auf. Fig. 2 unterscheidet sich von Fig. 1 lediglich in der Art der Ermittlung des Werts der Temperatur an der zweiten Stelle. Zur Ermittlung eines Werts der Temperatur mittels der Schallgeschwindigkeit in einem Werkstoff, hier insbesondere im Fluid, wird beispielsweise eine bekannte Abhängigkeit der Schallgeschwindigkeit von der Temperatur des Werkstoffs, hier des Fluids, herangezogen. Ist die Schallgeschwindigkeit des Fluids zusätzlich vom Druck im Fluid abhängig, wird gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zusätzlich der Druck im Fluid ermittelt und zur Ermittlung der Temperatur des Fluids herangezogen. Fig. 5 zeigt die Abhängigkeit der Schallgeschwindigkeit in Wasser von der
Temperatur des Wassers bei verschiedenen Drücken. Die Erfindung benötigt einen empfindlichen und damit vergleichsweise teuren
Temperaturfühler weniger als der Stand der Technik, da der zweite Temperaturfühler kostengünstig ausgestaltet sein kann. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass der Wert des Durchflusses mittels des Werts der Temperatur des zweiten Temperaturfühlers korrigiert werden kann und damit seine Genauigkeit gesteigert wird. Ein weiterer Vorteil der Bestimmung der Temperatur des Fluids mittels Ultraschall ist die integrale Bestimmung der Temperatur über den gesamten Schallweg und nicht nur am Punkt eines Temperaturfühlers. Somit können
inhomogene Temperaturverteilungen im Medium besser berücksichtigt werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist beispielsweise einen Messumformer 6 auf, in welchem für das bekannte Fluid Kurven der Schallgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Temperatur und gegebenenfalls vom Druck und/oder weiteren
physikalischen, insbesondere thermodynamischen, Größen, wie beispielsweise dem Aggregatszustand, hinterlegt sind und welcher Messumformer 6 geeignet ist, daraus den Wert der Temperatur des Fluids an der entsprechenden Stelle, hier
insbesondere der ersten Stelle, in Strömungsrichtung des Fluids durch die
Rohrleitung vor und/oder nach dem Wärmeübertrager zu ermitteln. In Fig. 3 ist eine weitere Ausgestaltung der Erfindung gezeichnet. Gemäß der dargestellten Weiterbildung der Erfindung weist die erfindungsgemäße Vorrichtung zumindest einen Druckwandler 7 auf, um den Druck, insbesondere den Absolutdruck, im Fluid zu messen. In der skizzierten Variante der Erfindung umfasst die die erfindungsgemäße
Vorrichtung zwei Druckwandler 7 oder einen Differenzdruckaufnehmer zur Ermittlung des Differenzdrucks des Fluids vor und nach dem Wärmeübertrager 5, also an der ersten und an der zweiten Stelle. Wie bereits beschrieben, werden die, die Werte der Laufzeiten bzw. der
Laufzeitdifferenz der vom Ultraschalldurchflussgerät ausgesendeten und
empfangenen Ultraschallsignale, der Temperaturen an erster und zweiter Stelle und gegebenenfalls des Drucks oder gar des Differenzdrucks, repräsentierenden Signale dem Messumformer zugeführt, welcher daraus den Wert der Temperatur an der ersten und an der zweiten Stelle und den Volumen- oder Massedurchfluss des Fluids durch die Rohrleitung errechnet und einem Wärmemengenrechner 8 weitergibt, welcher anschließend die vom Wärmeübertrager verbrauchte Wärme- oder
Energiemenge errechnet. Der Wärmemengenrechner kann dabei selbst Bestandteil des Messumformers sein.
Diese Ausgestaltung der Erfindung ist insbesondere zur Wärmemengenmessung von Gasen vorteilhaft, durch eine einfache Messung der Energie des Gases vor und nach dem Wärmeübertrager mittels der Druckaufnehmer.
Vorteilhaft ist weiterhin ein weiteres, zweites Durchflussmessgerät auf der zweiten Seite des Wärmeübertragers, wie es Fig. 4 , um eine höhere Genauigkeit der
Messungen zu erzielen, z.B. bei Fernwärme mit Dampf oder insbesondere bei Aggregatszustandsänderungen des Fluids stromabwärts des ersten
Durchflussmessgeräts. Daher handelt es sich gemäß einer Ausgestaltung der
Erfindung beim Temperaturfühler, um ein Durchflussmessgerät, welches geeignet ist, die Temperatur des Fluids zu bestimmen, beispielsweise ein Ultraschall- Durchflussmessgerät, ein thermisches Durchflussmessgerät oder ein Coriolis- Durchflussmessgerät.
Bezugszeichenliste
1 Ultraschall-Durchflussmessgerät
2 Rohrleitung
3 Erster Temperaturfühler
4 Zweiter Temperaturfühler
5 Wärmeübertrager
6 Messumformer
7 Druckaufnehmer
8 Wärmemengenrechner

Claims

Patentansprüche Verfahren zur Wärmemengenmessung, wobei mit einem Ultraschall-
Durchflussmessgerät, welches nach dem Laufzeitdifferenzprinzip arbeitet, der Durchfluss eines Fluids, dessen chemische Zusammensetzung bekannt ist, durch das Lumen einer Rohrleitung ermittelt wird, und wobei die Temperatur des Fluids vor und nach einem Wärmeübertrager ermittelt wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass zu einer ersten Ermittlung der Temperatur des Fluids die
Schallgeschwindigkeit des Fluids mit dem Ultraschall-Durchflussmessgerät und eine Temperatur außerhalb des Lumens der Rohrleitung ermittelt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass es sich bei dem Ultraschall-Durchflussmessgerät um ein Clamp-On- Ultraschall-Durchflussmessgerät handelt, welches an der Oberfläche der Rohrleitung angeordnet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Temperatur außerhalb des Lumens der Rohrleitung mittels eines an der Messrohroberfläche angeordneten Temperaturfühlers, insbesondere eines Widerstandsthermometers, ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Temperatur außerhalb des Lumens der Rohrleitung mittels einer Laufzeitmessung in einem Koppelelement eines Ultraschallwandlers des Ultraschall-Durchflussmessgeräts ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass zu einer zweiten Ermittlung der Temperatur des Fluids die
Schallgeschwindigkeit des Fluids mit einem Ultraschall-Temperaturfühler ermittelt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass zu einer zweiten Ermittlung der Temperatur des Fluids die Temperatur des Fluids mit einem das Fluid berührenden Temperaturfühler, insbesondere Widerstandsthermometer, ermittelt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Druck im Fluid gemessen wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Differenz zwischen einem ersten Druck im Fluid vor und einem zweiten Druck im Fluid nach dem Wärmeübertrager ermittelt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass zur Ermittlung der Temperatur des bekannten Fluids eine bekannte Abhängigkeit der Schallgeschwindigkeit von der Temperatur herangezogen wird.
10. Vorrichtung zur Wärmemengenmessung mit einem Ultraschall- Durchflussmessgerät (1 ) zur Ermittlung des Durchflusses eines Fluids durch eine Rohrleitung (2), welches Ultraschall-Durchflussmessgerät (1 ) in
Strömungsrichtung des Fluids auf einer ersten Seite eines Wärmeübertragers (5) angeordnet ist, und mit einem Temperaturfühler (3) auf einer anderen, zweiten Seite des Wärmeübertragers (5),
dadurch gekennzeichnet,
dass das Ultraschall-Durchflussmessgerät (1 ) zur Ermittlung der
Schallgeschwindigkeit des Fluids geeignet ausgestaltet ist, wobei die Vorrichtung ein Mittel umfasst, geeignet zur Ermittlung einer Temperatur außerhalb des Lumens der Rohrleitung auf der ersten Seite des
Wärmeübertragers (5).
EP12781062.0A 2011-11-28 2012-10-24 Verfahren zur wärmemengenmessung mit einem ultraschall- durchflussmessgerät Withdrawn EP2786107A2 (de)

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DE102011087215A DE102011087215A1 (de) 2011-11-28 2011-11-28 Verfahren zur Wärmemengenmessung mit einem Ultraschall-Durchflussmessgerät
PCT/EP2012/070998 WO2013079264A2 (de) 2011-11-28 2012-10-24 Verfahren zur wärmemengenmessung mit einem ultraschall- durchflussmessgerät

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