DE3224761A1

DE3224761A1 - Verfahren und vorrichtung zur bestimmung des mischungsverhaeltnisses der komponenten in einem gas-gemisch

Info

Publication number: DE3224761A1
Application number: DE19823224761
Authority: DE
Inventors: Alfred 8374 Viechtach Böhm
Original assignee: ULTRAKUST GERAETEBAU
Current assignee: Ultrakust Electronic GmbH
Priority date: 1982-07-02
Filing date: 1982-07-02
Publication date: 1984-01-05
Also published as: DE3224761C2

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung des Mischungsverhältnisses
der Komponenten in einem Gas-Gemisch Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Mischungsverhältnisses der Komponenten in einem Gas-Gemisch, insbesondere der spezifischen Feuchtigkeit in einem Wasserdampf-Luft-Gemisch.
Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Es sind zwar vielfältige Verfahren zur Messung der ssezifischen gemessen wird und daß das Mischungsverhältnis über die Beziehung, nach welcher die Geschwindigkeit sich wie die Dichten der Komponenten des Gas-Gemisches verhalten, aus dem Dichteverhältnis zwischen den Komponenten des Gas-Gemisches rechnerisch bestimmt wird.
Vorteilhafte Weiterbildungen und bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Somit ist vorzugsweise vorgesehen, daß die Temperatur des Gas-Gemisches auf einem konstanten Wert gehalten wird, während das Gas-Gemisch über die Drosselstelle geleitet und die Druckdifferenz gemessen wird. Dabei ist es zweckmäßig, daß die Temperatur des Gas-Gemisches während der Messung der Druckdifferenz auf einem hinreichend hohen Wert gehalten wird, um ein Kondensieren einer Komponente des Gas-Gemisches auszuschließen.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich weiterhin dadurch aus, daß die Temperatur des aus einem Prüfraum entnommenen Gas-Gemisches gemessen wird und daß das Gas-Gemisch vor der Rückführung in den Prüfraum wieder auf dieselbe Temperatur gebracht wird, die es bei seiner Entnahme aus dem Prüfraum hatte.
Die oben angegebene Alternativ-Lösung unterscheidet sich von der an erster Stelle genannten Lösung im wesentlichen dadurch, daß nicht das gleiche Volumen pro Zeiteinheit durch ein Meßsystem gefördert wird, sondern die gleiche Masse pro Zeiteinheit.
Natürlich basieren beide erfindungsgemäßen Lösungen auf demselben physikalischen Zusammenhang, mit dem Unterschied, daß im einen Fall pro Zeiteinheit ein konstantes Volumen und im anderen Fall eine konstante Masse eines Gas-Gemisches über eine Meßstrecke geführt wird, wobei im einen Fall eine variable Druckdifferenz und im anderen Fall eine veränderbare Geschwindigkeit gemessen wird.
Die vorteilhaften Weiterbildungen und bevorzugten Ausführungsformen der Alternativlösung ergeben sich aus den an erster Stelle genannten Lösungsschritten- und Merkmalen durch analoge Anwendung der analogen beschrieben grundsätzl ihen Zusammenhänge.
Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt die einzige Figur eine in Form eines Blockschaltbildes schematisch dargestellte Meßanordnung.
Gemäß der Darstellung in der Zeichnung wird mit Hilfe einer Pumpe 10 aus einem Prüfraum 11 ein stets gleichbleibendes Gasvolumen durch eine beheizte Leitung 12 zu einem ebenfalls beheizten Venturirohr 13 gefördert. Es wird angenommen, daß sich in dem Prüfraum 11 ein Luft-Wasserdampf-Gemisch befindet. Die Temperatur dieses Gas-Gemisches, welches das Meßobjekt darstellt, wird konstant gehalten. Außerdem wird diese Temperatur so hoch gewählt, daß kein Wasser kondensieren oder bei einem anderen Gasgemisch kein anderer Stoff ausfallen konnte.
Die Temperatur des Gas-Gemisches, welches dem Venturirohr 13 über die Leitung 12 zugeführt wird, die auch als Vorlauftemperatur zu bezeichnen ist, wird über einen Temperaturfühler 14 erfaßt, der am Ausgang des Venturirohres 13 angeordnet ist. Dieser Temperatur-Meßwert wird einem Regler 15 zugeführt, der über eine Heizeinrichtung 16 die Leitung 12 beheizt und auf diese Weise sicherstellt, daß die Vorlauftemperatur konstant gehalten wird.
In Abhängigkeit von der Dichte, d.h. von dem Wasserdampfgehalt des Meßobjektes ändert sich der Differenzdruck im Bereich des Venturirohres 13. Dieser Differenzdruck wird über einen Differenzdruckmesser 17 erfaßt. Das Ausgangssignal des Differenzdruckmessers 17 wird einer Auswertestufe 18 zugeführt. An die Auswertestufe 18 ist entweder eine Anzeigeeinrichtung und/oder ein Regler 19 angeschlossen, über welchen der Feuchtegehalt im Prüfraum 11 geregelt werden kann.
Ansatt eines Venturirohres könnte natürlich auch ein Pitot-Rohr oder ein Stau-Rohr (nach Prandtl) verwendet werden. In Abhängigkeit von den Umständen des Einzelfalles kann das Meßobjekt, nämlich das aus dem Prüfraum 11 entnommene Gas-Gemisch, entweder über einen Auslaß 25 in die freie Umgebung abgelassen oder aber über eine Rückführleitung 26 dem Prüfraum 11 wieder zugeführt werden.
Um bei verhältnismäßig kleinen Prüfräumen durch die Rückführung des Gas-Gemisches keine unerwünschten Temperaturveränderungen herbeizuführen, wird zweckmäßigerweise die Temperatur des rückzuführenden Gas-Gemisches über einen Temperaturfühler 20 gemessen und dieser Meßwert einem Regler 21 als Istwert zugeführt. Den Sollwert bildet entweder eine über einen Temperaturfühler 22 ermittelte Prüfraum-Temperatur oder ein frei wählbarer Sollwert SW.
Grundsätzlich könnte die Prüfraumtemperatur auch über den Regler 21 geregelt werden.
Der Regler 21 beaufschlagt eine Heizeinrichtung 23, welche die Rückführleitung 26 beheizt.
Durch die oben beschriebene Heizung in Verbindung mit der zugehörigen Regelung kann sichergestellt werden, daß die Temperatur in dem Prüfraum 11, dessen Prüfraumwand 24 nur teilweise und rein schematisch dargestellt ist, prkatisch konstant bleibt.
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Claims

Patentansprüche Verfahren zur Bestimmung des Mischungsverhältnisses der Komponenten in einem Gas-Gemisch, insbesondere der spezifischen Feuchtigkeit in einem Wasserdampf-Luft-Gemisch, dadurch g e k e n n z e i c h ii e t, daß das Gas-Gemisch bei einer bekannten Temperatur, die gemessen wird, mit konstantem Volumen pro Zeiteinheit über eine Drosselstelle geleitet wird, daß der statische Druck vor oder nach und an der Drosselstelle gemessen wird, daß aus den beiden Druckmeßwerten die Druckdifferenz gebildet wird und daß das Mischungsverhältnis über die Beziehung, nach welcher die Differenzdrücke sich wie die Dichten der Komponenten des Gas-Gemisches verhalten, aus dem Dichteverhältnis zwischen den Komponenten des Gas-Gemisches rechnerisch bestimmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n ii z e i c h -n e t, daß die Temperatur des Gas-Gemisches auf einem konstanten Wert gehalten wird, während das Gas-Gemisch über die Drosselstelle geleitet und die Druckdifferenz gemessen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Temperatur des Gas-Gemisches während der Messung der Druckdifferenz auf einem hinreichend hohen Wert gehalten wird, um ein Kondensieren einer Komponente des Gas-Gemisches auszuschließen.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Temperatur des aus einem Prüfraum entnommenen Gas-Gemisches gemessen wird und daß das Gas-Gemisch vor der Rückführung in den Prüfraum wieder auf dieselbe Temperatur gebracht wird, die es bei seiner Entnahme aus dem Prüfraum hatte.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t, daß eine Pumpe ( 10) vorgesehen ist, durch welche aus einem Prüfraum (11 ) ein konstant es Volumen des Gas-Gcmischcs pro Zeiteinheit gefördert wird, daß ein Venturirohr (13 ) vorhandelt ist, durch welches das Gas-Gemisch hindurchgefördert wird, daß im Bereich des Venturirohres (13 ) ein Temperaturfühler ( 14 ) zur Messung der Temperatur des Gas-Gemisches angeordnet ist, daß ein Differenzdruckmesser (17 ) zur Messung der im Venturirohr (13 ) auftretenden Druckdifferenz vorgesehen ist und daß eine Auswertestufe (18 ) vorhanden ist, in welcher der gemessene Differenzdruck in das gesuchte Mischungsverhältnis umgerechnet wird.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t, daß an den Temperaturfühler (14 ) ein Regler (15 ) angeschlossen ist, über den eine im Bereich der Leitung (12 ) zwischen dem Prüfraum ( 11 ) und dem Venturirohr (13 ) angeordnete Heizeinrichtung ( 16) einstellbar ist, durch welche die Temperatur des aus dem Prüfraum (11 ) entnommenen Gas-Gemisches auf einem vorgebbaren Wert zu halten ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, daß an das Venturirohr (13 ) eine Rückführleitung (26 ) angeschlossen ist, durch welche das Gas-Gemisch wieder in den Prüfraum (11 ) zurückführbar ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch g e k e ii n z e i c h -n e t, daß in der Rückfühtléitung (26 ) ein Temperaturfühler (20 ) angeordnet ist, durch welchen über einen Regler (21 ) eine im Bereich der Rückführleitung .(26 ) angeordnete Heizeinrichtung ( 23) einstellbar ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch g e. k e n n z e i c h -n e t, daß im Prüfraum (11 ) ein Temperaturfühler (22 ) angeordnet ist, durch den der Regler (21 ) für die im Bereich der Rückführleitung ( 26) angeordnete Heizeinrichtung beaufschlagbar ist.
10. Verfahren zur Bestimmung des Mischungsverhältnisses der Komponenten in einem Gas-Gemisch, insbesondere der spezifischen Feuchtigkeit in einem Wasserdampf-Luft-Gemisch, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, daß das Gas-Gemisch bei einer bekannten Temperatur, die gemessen wird, mit konstanter Masse pro Zeiteinheit über eine Meßstelle geleitet wird, daß die Strömungsgeschwindigkeit gemessen wird und daß das Mischungsverhältnis über die Beziehung, nach welcher die Geschwindigkeit sich wie die Dichten der Komponenten des Gas-Gemisches verhalten, aus dem Dichteverhältnis zwischen den Komponenten des Gas-Gemisches rechnerisch bestimmt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t, daß die Temperatur des Gas-Gemisches auf einem konstanten Wert gehalten wird, während das Gas-Gemisch über die Meßstelle geleitet wird und die Störmungsgeschwindigkeit gemessen wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Temperatur des Gas-Gemisches während der Messung der Strömungsgeschwindigkeit auf hinreichend hohem Wert gehalten wird, um ein Kondensieren einer Komponente des Gas-Gemisches auszuscheiden.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, daß die Temperatur des aus einem Prüfraum entnommenen Gas-Gemisches gemessen wird und daß das Gas-Gemisch vor der Rückführung in den Prüfraum wieder auf dieselbe Temperatur gebracht wird, die es bei seiner Entnahme aus dem Prüfraum hatte.
14. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß eine Pumpe vorgesehen ist, durch welche aus einem Prüfraum eine konstante Masse des Gas-Gemisches pro Zeiteinheit gefördert wird, daß an der Meßstelle ein Meßrohr mit bekanntem Querschnitt vorhanden ist, durch welches das Gas-Gemisch hindurchgefördert wird, daß im Bereich der Meßstelle ein Temperaturfühler zur Messung der Temperatur des Gas-Gemisches angeordnet ist, daß ein Geschwindigkeitsmesser zur Messung der auftretenden Strömungsgeschwindigkeit vorgesehen ist und daß eine Auswertestufe vorhanden ist, in welcher die gemessene Strömungsgeschwindigkeit in das gesuchte Mischungsverhältnis umgerechnet wird.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t, daß an den Temperaturfühler ein Regler angeschlossen ist, über den eine im Bereich der Leitung zwischen dem Prüfraum und der Meßstelle angeordnete Heizeinrichtung einstellbar ist, durch welche die Temperatur des aus dem Prüfraum entnommenen Gas-Gemisches auf einem vorgebbaren Wert zu halten ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, daß an das Meßrohr eine Rückführleitung angeschlossen ist, durch welche das Gas-Gemisch wieder in den Prüfraum zurückführbar ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t, daß in der Rückführleitung ein Temperaturfühler angeordnet ist, durch welchen über einen Regler eine im Bereich der Rückführleitung angeordnete Heizeinrichtung einstellbar ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t, daß im Prüfraum (ein) Temperaturfühler angeordnet ist, durch den der Regler für die im Bereich der Rückführleitung angeordnete Heizeinrichtung beaufschlagbar ist.