DE2629051C2

DE2629051C2 - Wärmeübergangsmeßgerät

Info

Publication number: DE2629051C2
Application number: DE19762629051
Authority: DE
Inventors: Günther Dipl.-Ing. 2201 Kollmar Weber
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-06-29
Filing date: 1976-06-29
Publication date: 1985-07-18
Also published as: DE2629051A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung eines Wärmeüberganges zwischen einem Meßmedium einerseits und einem festen als Wärmeleiter ausgebildeten und beheizten Körper andererseits durch Vergleich mit einem vorbekannten Wärmeübergang zwischen einem festen als Wärmeleiter ausgebildeten und beheizten Körper einerseits und einem Vergleichsmedium andererseits, das die gleiche Temperatur wie das McBmedium besitzt.

Diese Vorrichtung wird den Anforderungen, die die Praxis an derartige Meßgeräte stellt, nicht gerecht. Sie besteht im wesentlichen aus mindestens einer Meßkammer sowie mindestens einer Vergleichskammer. Die Meßkammer und die Vergleichskammer sind in einem massiven Metallbock wärmeleitend miteinander verbunden. Sowohl in der Meßkammer als auch in der Vcrgleichskammer ist ein Heizdraht vorgesehen, der einen von der Temperatur abhängigen Widerstand besitzt. Die Heizdrähte liegen mit weiteren Widerständen in einer BrUckenschaltung, in der die Widerstände der Heizdrähte miteinander verglichen werden. Die Widerstandsänderung des Heizdrahtes, der sich durch die Meßkammer erstreckt, wird mit der Widerstandsänderung des sich durch die Vergleichskammer erstreckenden Widerstandsdrahtes verglichen und stellt ein Maß für den Unterschied des Wärmeleitvermögens dar, den das in der Meßkammer befindliche Gas einerseits und das in der Vergleichskammer befindliche Gas andererseits besitzt.

Um diese Widerstandsänderungen feststellen zu können, muß die Temperatur der Heizdrähte sehr hoch gewählt werden. Darüber hinaus muß der Feuchtigkeitsgehalt der Gase eliminiert werden, um einwandfreie Messungen durchführen zu Können. Schließlich tritt

bo durch thermische Akkomodation an der Oberfläche der Heizelemente ein wertverfälschender Temperatursprung auf, der nur durch eine relativ aufwendige Oberflächenbehandlung des Heizelementes beseitigt werden kann. Schließlich muß die Brückenschaltung aufgrund

b5 ihrer sehr hohen Strom- und Temperaturr.bhängigkeit mit aufwendigen Kompensationsschaltungen und einer Konstanthaltung der Versorgungsspannung versehen werden. Alle diese Maßnahmen sind nicht geeignet, cl;is

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vorbekannte Meßprinzip für die praktische Anwendung dium 2. Die Heizwiderstünde 5,6 bestehen aus auf dem nutzbar zu machen. Wärmeleiter 3 flächenhaft verteilt aufgebrachtem Heiz-

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die widerstandsmaterial 7. Außerdem ist der Wärmeleiter? Vorrichtung der eingangs genannten Art so zu verbes- mit vier Meßwiderständen 8, 9 versehen, nämlich mit sern, daß sie den von der praktischen Anwendung ge- 5 zwei Meßwiderständen 8 für das Meßmedium 1 und mit stellten Forderung gerecht wird und damit billig in der zwei Meßwiderständen 9 für das Vergleichsmedium Herstellung und genau bezüglich ihrer Meßergebnisse Auf die Ausführung der Meßwiderstände 8, 9 ist die ist. Lehre angewandt worden, die auch auf die Ausführung

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst. der Heizwiderstände 5,6 angewandt worden ist. d. h. die daß am Wärmeleiter, der sich zur ausschließlichen War- io Meßwiderstände 8, 9 bestehen aus auf den Heizwidermeleitung vom Meßmedium zum Vergleichgsmedium ständen 5,6 flächenhaft verteilt aufgebrachtem MeSwierstreckt und dabei vom Meßmedium am einen Ende derstandsmaterial 10. Im einzelnen sind auf dergleichen und vom Vergleichsmedium am anderen Ende umspült Seite des Wärmeleiters 3 zuerst das Heizwiderstandsist, mindestens ein Heizelement angeordnet ist, das den material 7, darauf eine elektrisch isolierende Zwischen-Wärmeleiter über die Temperatur der Medien erwärmt, 15 schicht 11 und darauf das Meßwiderstandsmaterial sowie Meßinstrumente, die zur Bestimmung des War- aufgebracht.

meflusses die Oberflächentemperatur des Wärmeleiters Schließlich ist dafür gesorgt, daß die Wärmeüber-

sowohl im Bereich des Meßmediums als auch im Be- gangswiderstände zwischen dem Wärmeleiter 3 und reich des Vergleichsmediums messen. dem Meßmedium 1 einerseits sowie dem Wärmeleiter

Mit dieser Vorrichtung kann der Wärmeübergang 20 und dem Vcrgleichsmedium 2 andererseits untereinanvom Wärmeleiter auf das zu messende Medium genau der etwa gleich sind und in der G r/iienordnung des und umfassend gemessen werden, unabhängig davon. Wärmewiderstandes des Wärmeleiters 3l^;:gen.

ob der Wärmeübergang durch Konvektion, durch

Strahlung oder durch Leitung stattfindet. Darüber hin- Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

aus ist diese Vorrichtung sehr einfach und kann mit billigen Mitteln hergestellt werden. Sie ist darüber hinaus einfach in der Anwendung und kann leicht installiert werden, so daß mit ihrer Hilfe die Wärmeleitfähigkeit des Mediums leicht ermittelt werden kann. Diese gibt im übrigen ein Maß für die Strömungsgeschwindigkeit und jo die Gaskonzentration.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die beiden Medien in von einander getrennten Räumen angeordnet und die Isolation zwischen diesen beiden Räumen ist sehr groß gegenüber dem Wärmeleitvermögen des Wärmeleiters. Bei großem Isolationswiderstand zwischen den Räumen wird verhindert, daß ein für die Messung erheblicher Wärmestrom zustande kommt, der nicht über den Wärmeleiter fließt. Auf Hiese Weise kommt ein kräftiger Wärmeslrom zustande, der zu besonders guten Meßergebnissen führt, die durch einen anderen zwischen den Räumen siattfindendcn Wärmestrom kaum verfälscht wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert; die einzige Figur zeigt schematisch einen Teil einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wärmeübergangsmeßgerätes.

Das in der Figur nur teilweise dargestellte Wärmeübergangsmeßgcrät die~>t zur Messung des Wärme-Überganges in einem Meßmedium 1 unter Berücksichtigung des bekannten Wärmeüberganges in einem Vergleichsmedium 2 und weist zunächst einen Wärmeleiter 3 auf, der sich teilweise innerhalb des Meßmediums 1 und teilweise innerhalb des Vergleichsmediums 2 befindct. Außerdem ist eine das Meßmedium 1 von dem Verglcichsmedium 2 trennende Zwischenwand 4 vorgesehen, durch die der Wärmeleiter 3 hindurcligeführt ist. Um das mit Hilfe des erfindungsgemäßen Wärmeübergungsmeßgcrätcs erreichbare Meßergebnis nicht zu μ verfälschen, weisl die Zwischenwand 4 einen großen Wärniewiderstand auf und ist zwischen dem Wärmeleiter 3 und der Zwischenwand 4 ein großer Wärmeübergangswiderstand wirksam.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Wärmeleiter 3 mit vier Heizwidersländen 5, 6 versehen, nämlich mit zwei Heizwider.iänden 5 für das Meßmedium 1 ur d mit zwei Heizwiderständen 6 für das Vergleichsme-

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Messung eines Wärmeüberganges zwischen einem Meßmedium einerseits und einem festen als Wärmeleiter ausgebildeten und beheizten Körper andererseits durch Vergleich mit einem vorbekannten Wärmeübergang zwischen einem festen als Wärmeleiter ausgebildeten und beheizten Körper einerseits und einem Vergleichsmedium andererseits, das die gleiche Temperatur wie das Meßmedium besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß am Wärmeleiter (3), der sich zur ausschließlichen Wärmeleitung vom Meßmedium (1) zum Vergleichsmedium (2) erstreckt und dabei vom Meßmedium (1) am einen Ende und vom Vergleichsmedium (2) am anderen Ende umspült ist mindestens ein Heizelement (5,6) angeordnet ist, das den Wärmeleiter (3) über die Temperatur der Medien (1, 2) erwärmt, sowie Meßinstrumente (8, 9), die zur Bestimmung des Wärmeflusses die Oberflächentemperatur des Wärmeleiters sowohl im Bereich des Meßmediums als auch im Bereich des Vergleichsmediums messen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Medien (1,2) in voneinander getrennten Räumen angeordnet sind und die Isolation zwischen diesen Räumen sehr groß gegenüber dem Wärmeleitvermögen des Wärmeleiters (3) ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Heizungselemente elektrisch en.; ärmbare Heizwiderstände (5, 6) vorgesehen sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß je ein Hf-'?widerstand (5, 6) auf dem in das Meßmedium (t) und dem in das Vergleichsmedium (2) ragenden Teil des Wärmeleiters (3) vorgesehen sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizwiderstände (5,6) aus auf den Wärmeleiter (3) flächenhaft verteilt aufgebrachtem Heizwiderstandsmaterial (7) bestehen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßinstrumente auf dem Wärmeleiter (3) Meßwiderständen (8, 9) sind, von denen ein Meßwiderstand (8) in das Meßmedium (1) und ein Meßwiderstand (9) in das Vergleichsmedium (2) ragt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6. dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwiderstände (8,9) aus auf dem Wärmeleiter (3) und/oder auf den Heizwiderständen (5, 6) flächenhaft verteilt aufgebrachten Meßwidcrstandsmaterial (10) bestehen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf jeden der beiden in das Meßmedium (1) einerseits und das Vergleichsmedium (2) andererseits hineinragenden Teilen des Wärmeleiters (3) der jeweilige Heizwiderstand (5, 6) auf der einer Fläche des Wärmeleiters (3) und der jeweilige Meßwiderstand (8,9) auf der anderen Fläche des Wärmeleiters (3) aufgebrach! ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch I bis 8. dadurch gekennzeichnet, daß auf der gleichen Fläche des Wärmeleiters (3) der Heizwiderstand (5,6) und der Meßwiderstand (8,9) untereinander durch eine elektrisch isolierte Zwischenschicht (II) voneinander isoliert angebracht sind.

10. Vorrichtung n;ich Anspruch 1 bis 9, dadurch

gekennzeichnet, daß auf der gleichen Fläche des Wärmeleiters (3) erst das Heizwiderstandsmaterial (7), darauf eine elektrisch isolierende Zwischenschicht (11) und darauf das Meß widerstandsmaterial (10) aufgebracht sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizwiderstände (5, 6) aus einem temperaturabhängigen Heizwiderstandsmaterial (7) bestehen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Vergleichsmedium (2) in einem Vergleichsraum eingeschlossen ist und der Vergleichsraum vom Meßmedium (1) umspült ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch I bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeübergangswiderstände zwischen dem Wärmeleiter (3) und dem Meßmedium (1) einerseits sowie dem Wärmeleiter (3) und dem Vergleichsmedium (2) andererseits untereinander etwa gleich sind und in der Größenordnung des Wärmewiderstandes des Wärmeleiters (3) liegen.