DE818127C - Method and device for measuring and regulating the amount of heat in combustible gases - Google Patents

Description

(WiGBL S. 175)(WiGBL p. 175)

AUSGEGEBEN AM 22. OKTOBER 1951ISSUED OCTOBER 22, 1951

Bei zahlreichen Industrien, die Gas als Brennstoff benutzen, tritt das Problem des Messens und Regeins der Wärmemenge auf, um eine regelrechte Verbrennung und einen höchsten thermischen Wirkungsgrad zu erzielen. Gewöhnlich geht man in der Weise vor, daß man die Menge und den Heizwert des Gases bestimmt. Die Aufgabe ist einfach, wenn das Gas konstante Eigenschaften besitzt bezüglich Druck, Temperatur, Feuchtigkeit, Zusammensetzung, Heizwert.In many industries that use gas as a fuel, the problem of metering and Regeins the amount of heat to ensure proper combustion and maximum thermal efficiency to achieve. The usual procedure is to determine the amount and the calorific value of the gas determined. The task is simple when the gas has constant properties with respect to Pressure, temperature, humidity, composition, calorific value.

Im allgemeinen sind alle diese Eigenschaften veränderlich; es ist alsdann notwendig, das spezifische Gewicht zu bestimmen, um die Mengen berechnen zu können, welche an der Messung der Gasmenge und der Messung der dem Kalorimeter zugeführten Gasmenge teilnehmen.In general, all of these properties are variable; it is then necessary, the specific To determine the weight in order to be able to calculate the quantities involved in the measurement of the Take part in the amount of gas and the measurement of the amount of gas supplied to the calorimeter.

Die Wämemenge wird berechnet nach der auf normale Bedingungen zurückgeführten Menge und dem Heizwert unter Berücksichtigung des spezifischen Gewichtes.The amount of heat is calculated on the basis of the amount and the normal conditions the calorific value taking into account the specific weight.

Die Einrichtungen zum Messen umfassen also zahlreiche Einzelvorrichtungen, wie Mengenmesser, Kalorimeter,. Dichtemesser, Thermometer Druckmesser, Barometer, und geben im allgemeinen nicht unmittelbar die Wärmemenge, welche zu bestimmen ist.The devices for measuring thus include numerous individual devices, such as volume meters, Calorimeter,. Densimeters, thermometers, pressure gauges, barometers, and generally do not give directly the amount of heat that is to be determined.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein einfaches Verfahren, welches unmittelbar die Wärmemenge ergibt, sei es durch unmittelbare Ablesung an einem einzigen Apparat, sei es durch einfache Multiplikation der Angaben zweier Apparate; dieses Verfahren vermindert die Zahl der Messungen und vermeidet im besonderen die Feststellung des spezifischen Gewichtes, die stets mit Unsicherheit verbunden ist. Es umfaßt außerdem ein Verfahren zum selbsttätigen Regeln der Wärmemenge.The present invention relates to a simple method which directly determines the amount of heat results, be it through direct reading on a single device or through simple multiplication the details of two apparatuses; this method reduces the number of measurements and avoids in particular the determination of the specific weight, which is always associated with uncertainty is. It also includes a method for automatically regulating the amount of heat.

Der Schutz soll sich auch auf die zur Durchführung des Verfahrens dienenden Apparate beziehen. The protection should also relate to the apparatus used to carry out the process.

A. Verfahren zur Bestimmung der WärmemengeA. Procedure for determining the amount of heat

Angenommen, es sei in einer Gasleitung ein Mengenmesser vorhanden, durch den die nicht korrigierte Menge gemessen wird durch den Druckverlust an einer Drosselscheibe (Diaphragma) oder irgendeiner anderen derartigen Vorrichtung, dann ist die Gasmenge Q gegeben durch die Formel:Assuming there is a flow meter in a gas line through which the uncorrected amount is measured by the pressure loss at a throttle disc (diaphragm) or some other such device, then the gas amount Q is given by the formula:

worin K ein vori dem Apparat abhängiger Koeffizent, S der Querschnitt der Stauöffnung, H der Druckverlust, S das spezifische Gewicht des Gases ist.where K is a coefficient dependent on the apparatus, S is the cross section of the storage opening, H is the pressure loss, S is the specific gravity of the gas.

Man kann ein gewöhnliches Kalorimeter benutzen, etwa ein Junkersches oder ein anderes, und es mit einer konstanten Wassermenge speisen in bekannter Weise.You can use an ordinary calorimeter, such as a Junker or another, and Feed it with a constant amount of water in a known manner.

Im Gegensatz zu dem üblichen Verfahren speist man dieses Kalorimeter nicht mit einer konstanten Gasmenge, sondern man speist es lediglich unter Berücksichtigung der Druckdifferenz vor und hinter der Drosselöffnung; wenn dann bezeichnet: k s Charakteristik der Drosselöffnung des Kalorimeters, δ spezifisches Gewicht des Gases, wobei die Zuführung des Gases so erfolgt, daß die Eigenschäften des Gases vor der Drosselöffnung des Kalorimeters die gleichen sind wie die vor dem • Mengenmesser, also hat δ in beiden Fällen denselben Wert, h Druckdifferenz vor und hinter der Drosselöffnung des Kalorimeters, A konstante Wassermenge, AT Temperaturdifferenz des Wassers des Kalorimeters beim Eintritt und beim Austritt, C Heizwert des Gases, q Gasmenge imIn contrast to the usual method, this calorimeter is not fed with a constant amount of gas, but is fed only taking into account the pressure difference in front of and behind the throttle opening; if then denotes: ks characteristic of the throttle opening of the calorimeter, δ specific gravity of the gas, whereby the gas is supplied in such a way that the properties of the gas in front of the throttle opening of the calorimeter are the same as those in front of the • flow meter, so has δ in both Cases the same value, h pressure difference in front of and behind the throttle opening of the calorimeter, A constant amount of water, AT temperature difference of the water of the calorimeter at the inlet and outlet, C calorific value of the gas, q amount of gas in

Kalorimeter, die ist q =
dann ist der HeizwertCalorimeter, which is q =
then the calorific value

C — ^A'^AT C - ^A ' ^AT

AATAAT

Die Wärmemenge ist'alsdannThe amount of heat is then

= KS= KS

KSKS

HsHs

KSKS

oder, da ^₅ A eine Konstante ist, die K₁ heißenor, since ^ ₅ A is a constant called K ₁

soll, so ist die Wärmemenge QC = K₁- AT I/-j- · should, the amount of heat is QC = K ₁ - AT I / -j-

Die beiden den Gegenstand der Erfindung bildenden Verfahren zur Messung der Wärmemenge beruhen auf dieser Gleichung, in welcher das spezifische Gewicht nicht aufritt.The two methods forming the subject of the invention for measuring the amount of heat are based on this equation, in which the specific weight does not appear.

Erste AusführungsformFirst embodiment

Man regelt den Druck vor der Drosselöffnung des Kalorimeters so, daß er konstant ist. Wenn das Kalorimeter in freier Luft arbeitet, so bestimmt man seinen Druckverlust derart, daß er sehr klein oder im Verhältnis zu H vernachlässigbar ist; da h konstant ist, so kann er als Konstante K₂ eingesetzt werden, und die Wärmemenge ist alsdann:The pressure in front of the throttle opening of the calorimeter is regulated so that it is constant. When the calorimeter works in the open air, its pressure loss is determined in such a way that it is very small or negligible in relation to H; since h is constant, it can be used as the constant K ₂ , and the amount of heat is then:

QC = K₂AT]Zh .QC = K ₂ AT] Zh.

Der Wert A T ist durch den Apparat gegeben, der die Temperaturdifferenz zwischen Eintritt und Austritt des Wassers aus dem Kalorimeter mißt.The value AT is given by the apparatus which measures the temperature difference between the inlet and outlet of the water from the calorimeter.

ΫΗ ist unmittelbar gegeben durch den Mengenmesser, der einfach als Differentialmanometer arbeitet. ΫΗ is given directly by the flow meter , which simply works as a differential manometer.

Es genügt daher, das Produkt dieser beiden Mengen zu bilden.It is therefore sufficient to form the product of these two quantities.

Zweite AusführungsformSecond embodiment

Man regelt die Druckdifferenz vor und hinter der Drosselöffnung des Kalorimeters derart, daß sie stets gleich dem Druckverlust des Mengenmessers ist, dann ist h = H, und die Wärmemenge ist = K₁AT. The pressure difference upstream and downstream of the throttle opening of the calorimeter is regulated in such a way that it is always equal to the pressure loss of the flow meter, then h = H and the amount of heat = K ₁ AT.

Diese Menge kann unmittelbar an dem Apparat abgelesen werden, der die Temperaturdifferenz des Wassers beim Eintritt in und beim Austritt aus dem Kalorimeter mißt.This amount can be read directly on the device, which shows the temperature difference of the Measures water as it enters and exits the calorimeter.

Die Abbildung der Zeichnung zeigt beispielsweise einen Apparat zur Durchführung der zweiten Ausführungsform des Verfahrens.The illustration of the drawing shows, for example, an apparatus for carrying out the second embodiment of the procedure.

Die Gasleitung ist mit C und die Drosselscheibe mit D bezeichnet. Das Kalorimeter M ist vor und hinter der Drosselscheibe D durch die Rohre ef und · gh mit der Leitung verbunden. In der Leitung ef ist die Drossel d angeordnet.The gas line is labeled C and the throttle disc is labeled D. The calorimeter M is connected to the line in front of and behind the throttle plate D through the pipes ef and · gh . The throttle d is arranged in the line ef.

Man erkennt, daß unter diesen Bedingungen das Kalorimeter unter dem Druck P des Gases der Leitung arbeitet. Es ist daher nötig, daß die Verbrennungsluft durch einen Ventilator V zugeführt wird, und es entsteht die Aufgabe, .die Luftmenge zu regeln entsprechend der im Kalorimeter verbrannten Gasmenge, damit der Überschuß an Luft merkbar konstant ist und der thermische Wirkungsgrad des Kalorimeters nicht verändert wird, was einen Fehler in die Angaben des Kalorimeters bringen würde.It can be seen that under these conditions the calorimeter operates under the pressure P of the gas in the line. It is therefore necessary that the combustion air is supplied by a fan V , and the task arises of regulating the amount of air according to the amount of gas burned in the calorimeter, so that the excess of air is noticeably constant and the thermal efficiency of the calorimeter is not changed which would cause an error in the calorimeter's data.

Hierfür wird folgender Kunstgriff benutzt: Ein Rohr kl ist vor der Drosselscheibe D abgezweigt und mit dem Kalorimeter verbunden; in dieses Rohr no ist eine Drossel d¹ eingebaut. Der Ventilator V drückt Verbrennungsluft in das Rohr kl oder besser in einen vor d¹ geschalteten Druckausgleicher E. Die Luftmenge ist ein wenig größer als die Höchstmenge, die erforderlich ist, um eine gute Verbrennung zu sichern, wenn die Gasmenge einen Höchstwert hat. Die Drösseischeibe d¹ verursacht in der Luftmenge eine Druckdifferenz gleich H und gleich derjenigen, welche auf die Gasmenge einwirkt. Es besteht daher Proportionalität zwischen den Luft- und Gasmengen, welches auch immer die Gasmenge im Kalorimeter sei. Der Überschuß der angesaugten Luft fließt durch das Rohr Ek in die Gasleitung C. Im allgemeinen schadet diese Luft nicht, denn ihre Menge ist gering im Verhältnis zur Gasmenge der Leitung; das gleiche gilt bezüglich der Abgase ausThe following trick is used for this: A pipe kl is branched off in front of the throttle disk D and connected to the calorimeter; A throttle d ^{1 is} built into this pipe no. The fan V pushes combustion air into the pipe kl or, better, into a pressure equalizer E connected upstream of d ^1. The amount of air is a little larger than the maximum amount required to ensure good combustion when the amount of gas is at its maximum. The gland disk d ¹ causes a pressure difference in the amount of air equal to H and equal to that which acts on the amount of gas. There is therefore proportionality between the amount of air and gas, whatever the amount of gas in the calorimeter. The excess of the sucked in air flows through the pipe Ek into the gas line C. In general, this air is not harmful, because its amount is small in relation to the amount of gas in the line; the same applies to the exhaust gases

dem Kalorimeter, welche hinter der Drosselscheibe D in die Leitung C eintreten.the calorimeter, which enter line C behind the throttle plate D.

Die Zündung des im Kalorimeter angeordneten Brenners kann in irgendeiner Weise erfolgen, etwa von außen her oder von innen mittels Heizdraht, Funken u. dgl.The burner arranged in the calorimeter can be ignited in any way, for example from the outside or from the inside by means of heating wire, sparks and the like.

In der Zeichnung ist schematisch bei T ein an sich bekannter Apparat angedeutet, der die Temperatur des Wassers beim Eintritt und beim Austritt ίο aufzeichnet.In the drawing, a known apparatus is indicated schematically at T , which records the temperature of the water on entry and exit ίο.

B. Verfahren zur Regelung der WärmemengeB. Method of controlling the amount of heat

Die zweite Ausführungsform des Verfahrens zum Messen der Wärmemenge ergibt unmittelbar die Lösung der Aufgabe der Regelung der Wärmemenge. Um die Wärmemenge QC konstant zu machen, genügt es, die Größe Δ Τ konstant zu halten, indem man auf die Gasmenge in der Leitung C einwirkt.The second embodiment of the method for measuring the amount of heat provides a direct solution to the problem of regulating the amount of heat. In order to make the amount of heat QC constant, it is sufficient to keep the quantity Δ Τ constant by acting on the amount of gas in the line C.

ao Jeder Apparat zum Verstellen eines Regelventils für die Gasmenge, abhängig von der Anzeigung des Messeapparates der Temperatur T des Kalorimeters, ist hierfür brauchbar.ao Any device for adjusting a control valve for the gas volume, depending on the display of the Measuring apparatus for the temperature T of the calorimeter can be used for this.

Bei dieser zweiten Ausführungsform gestattetAllowed in this second embodiment

as das Fehlen eines Apparates, der die Volumenmenge mißt, ein stoßweises Messen, weil keine schweren Teile, wie Pendel, Flüssigkeitssäulen u. dgl., vorhanden sind, deren Trägheit bei stoßweiser Betätigung zu Irrtümern Veranlassung gibt.as the lack of an apparatus to control the volume measures, intermittent measurement, because there are no heavy parts such as pendulums, columns of liquid and the like whose inertia gives rise to errors when operated intermittently.

Das Verfahren gestattet daher, die volumetrische Menge stoßweise zu messen, wenn der Heizwert des Gases konstant ist.The method therefore allows the volumetric amount to be measured intermittently when the calorific value of the gas is constant.

Es gestattet in gleicher Weise die Regelung der Wärmemenge oder der Volumenmenge, wenn das Gas konstanten Heizwert hat, selbst wenn der Betrieb stoßweise erfolgt.In the same way, it allows the amount of heat or the volume to be regulated, if that Gas has a constant calorific value, even when it is operated intermittently.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE:PATENT CLAIMS: i. Verfahren zum Messen der Wärmemenge von brennbaren Gasen ohne Bestimmung des spezifischen Gewichtes des Gases unter Benutzung eines Kalorimeters, das hintereinander oder parallel zu einer in der Gasleitung angeordneten Drosselscheibe oder einer ähnlichen, einen Druckverlust bewirkenden Vorrichtung geschaltet ist, vor welches Kalorimeter gleichfalls eine druckvermindernde Drosselscheibe o. dgl. angeordnet ist, wobei dann die Wärmemenge des Gases als das Produkt der Temperaturdifferenz des Wassers zwischen Eintritt und Austritt aus dem Kalorimeter und der Angabe des Mengenmessers bestimmt wird.i. Method of measuring the amount of heat of combustible gases without determining the specific gravity of the gas using a calorimeter, the one after the other or parallel to a throttle disc or a similar one arranged in the gas line, a pressure loss causing device is connected, in front of which also calorimeter a pressure-reducing throttle disk o. The like. Is arranged, in which case the amount of heat of the gas as the product of the temperature difference of the water between inlet and Exit from the calorimeter and the indication of the flow meter is determined. 2. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckdifferenz vor und hinter der Drosselscheibe des Kalorimeters ständig so geregelt wird, daß sie gleich dem Druckverlust des Mengenmessers ist, wobei dann die Wärmemenge sich unmittelbar aus der Temperaturdifferenz des Wassers zwischen Eintritt und Austritt aus dem Kalorimeter ergibt.2. Embodiment of the method according to claim i, characterized in that the The pressure difference in front of and behind the throttle disc of the calorimeter is constantly regulated in this way becomes that it is equal to the pressure loss of the flow meter, then the amount of heat results directly from the temperature difference between the water entering and leaving the calorimeter. 3. Ausführungsform des Verfahrens nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der Verbrennungsluft für das Kalorimeter gleich oder ein wenig größer als diejenige ist, die der Höchstmenge in der Hauptleitung entspricht, wobei die Zuführung dieser Luft unter dem Druck in der Hauptleitung erfolgt,3. Embodiment of the method according to the preceding claims, characterized in that that the amount of combustion air for the calorimeter is equal to or slightly greater than that of the maximum amount in the main line, the supply of this air under the pressure in the Main line takes place, 4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den vorhergehenden Ansprüchen, bestehend aus einem Kalorimeter, einem Ventilator für die Zuführung der Luft zu dem Kalorimeter, einer Drosselscheibe oder ähnlichen Vorrichtung, die einen Druckverlust der Luft gleich dem in der Hauptleitung bewirkt, und einer Rückleitung für den Überschuß der Luft zur Gasleitung.4. Device for carrying out the method according to the preceding claims, consisting of a calorimeter, a fan for the supply of air to the calorimeter, a throttle disc or similar device, which causes a pressure loss in the air equal to that in the main line, and one Return line for the excess air to the gas line. 5. Verfahren zur Regelung der Wärmemenge von brennbaren Gasen, dadurch gekennzeichnet, daß, um eine konstante Wärmemenge zu erhalten, die Temperaturdifferenz des Wassers beim Eintritt und beim Austritt aus dem Kalorimeter konstant gehalten wird, wobei dann die Änderungen der Wärmemenge proportional den Änderungen dieser Temperaturdifferenz sind.5. A method for regulating the amount of heat from combustible gases, characterized in that that in order to obtain a constant amount of heat, the temperature difference of the water is kept constant on entry and exit from the calorimeter, in which case the Changes in the amount of heat are proportional to the changes in this temperature difference. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings O 1925 10.O 1925 10.