Verfahren zum Messen der Temperatur von Gasen
Die bisher bekannten Geräte für die Messung der Gastemperatur, namentlich hoher Temperaturen, weisen die folgenden Mängel auf :
1. Grosse Wärmeträgheit, wobei die Angaben der Messgeräte von der wirklichen Temperatur bedeutend abweichen, insbesondere falls plötzliche und schnelle Temperaturänderungen vor sich gehen.
2. Auf die Angaben des Gerätes hat die von den das Milieu abgrenzenden Wänden ausgestrahlte Wärme einen grossen Einfluss. Bei Anwendung eines speziell abgeschirmten Gerätes erhöht sich noch die Wärmeträgheit des Messgerätes.
3. Die Eichung des Messgerätes erfordert eine komplizierte spezielle Vorrichtung und lässt sich nicht bei der Messung an Ort und Stelle ausführen.
4. Die bisherigen Messgeräte eignen sich infolge ihrer bedeutenden Wärmeträgheit nicht für die Anwendung zur automatischen Regelung, insbesondere in jenen Fällen, wo der Hauptimpuls von der sich rasch ändernden Gastemperatur abgeleitet wird.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen der Temperatur von Gasen, wobei das Gas durch ein Saugrohr über eine Messdüse in ein Rohr gesaugt und somit auf konstante Temperatur gebracht wird. Kennzeichnend ist hierbei, dass das mit der Messdüse versehene Rohrende in den das Gas enthaltenden Messraum eingeführt wird und das Ansaugorgan so eingestellt wird, dass an der Stelle konstanter Temperatur auch die Durchflussmenge konstant bleibt, worauf mit Hilfe eines an die Mess- düse angeschlossenen Differentialmanometers der unmittelbar ein Mass für die Gastemperatur liefernde Druckunterschied zwischen Messraum und dem Rohrinnern hinter der Düse gemessen wird.
Fig. 1 der beiliegenden Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens. In den Messraum 1, in welchem die Gastemperatur zu messen ist (z. B. in die Verbrennungskammer eines Kessels), wird ein Rohr 2 eingeführt, das am Ende mit einer Düse (Offnung) 3 versehen ist. Ein in bestimmtem Abstand von der Düse 3 liegender Teil des Rohres 2 wird von einem mit einer beliebigen Flüssigkeit von konstanter Temperatur (z. B. kochendem Wasser) angefüllten Gefäss umgeben. Diese Flüssigkeit von konstanter Temperatur wird durch das Rohr 8 zugeführt und durch das Rohr 9 abgeführt.
Die Grösse des Gefässes 7 wird derart gewählt, dass die Temperatur des Gases an seinem Ende nicht mehr von der Temperatur des durch die Düse 3 angesaugten Gases beeinflusst werde, d. h. dass das Gas bei der Strömung durch das Gerät die konstante Temperatur der Flüssigkeit im Gefäss 7 annimmt.
An der Stelle, wo das durch das Rohr 2 strö- mende Gas bereits auf konstante Temperatur gebracht ist, ist das Rohr mit der Düse 4 versehen. Das Ende des Rohres 2 ist über ein Ventil 5 mit der Ansaugvorrichtung (z. B. einem Absaugventilator) 6 verbunden. An das Rohr 2 sind zwei Differentialmanometer angeschlossen. Das Manometer 10 ist beidseits der Messblende 4, das Manometer 11 zwi schen dem Messraum 1 und dem Rohrinnenraum hinter der Düse 3 angeschlossen, und zwar an einer Stelle, an der die Temperatur des Gases noch praktisch gleich derjenigen im Messraum ist.
Für die Messung besonders hoher Temperaturen ist jener Teil des Rohres 2, der in das Wärmemilieu 1 eingeführt wird, mit einem Kühlmantel versehen, in den die Kühlflüssigkeit eingeführt wird, wie aus Fig. 2 er sichtlich.
Die Öffnung 3 ist möglichst scharfkantig ausgeführt, so dass der Temperaturunterschied zwischen dem Gas und der Öffnungswand unbedeutend ist.
Die Messung mit dem vorstehend beschriebenen Gerät erfolgt in folgender Weise :
Das Rohr 2 wird aus dem Messraum 1 herausgezogen und eine Eichmessung in Luft vorgenommen. In diesem Falle bewirkt die Ansaugvorrichtung 6 eine Druckdifferenz hv im Manometer 11 und eine Druckdifferenz 77y im Manometer 10. Die Grösse des Unterdruckes Hy lässt sich auf den gewünschten Wert einregeln (z. B. durch Regelung des Antriebes des Ansaugrohres oder mittels des Ventils 5), wobei die Menge der über die Blende 4 angesaugten Luft geändert wird. Unter der Voraussetzung, dass die Manometer 10 und 11 in Millimeter W.
S. anzeigen, ist bekanntlich bei kleiner Druckdifferenz die Ge schwindigkeit der durch die Düse strömenden Luft :
EMI2.1
wobei 3 der Durchgangskoeffizient der Düse 3 und Tv3 die absolute Lufttemperatur im Umgebungsraum bedeuten.
Für die Messblende 4 gilt ähnlich die Luftgeschwindigkeit
EMI2.2
wobei 994 den Durchgangskoeffizienten der Blende 4 und T, die absolute Lufttemperatur in der Blende 4 bedeuten.
Sodann wird das Rohr 2 in den Messraum 1 eingeführt und mittels des Ventils 5 wird der Unterdruck Hp = Hv eingestellt. Da die Temperatur der Gase in der Blende unverändert geblieben ist, d. h.
Tp4= Tv4 bleibt die Geschwindigkeit der Gase in der Blende gleich und damit die Durchflussmenge des strömenden Gases. Die Temperatur der in die Öffnung 3 eintretenden Gase ist jedoch nun TP3 > Tv, daher auch Wp3 > Wv3 Da mit einem kleinen Überdruck gearbeitet wird, kann das Ver hältnis
WP3 Tp3
Wv3 Ty3 angenommen werden, so dass gilt :
EMI2.3
woraus h
TP3 T TV3 * hp errechnet wird, wobei hp der Unterdruck im Manometer 11 nach Einführung des Rohres T in den Messraum 1 ist.
Daraus folgt, dass die Anderung der Temperatur Tp3 vom Verhältnis des vom Manometer 11 gemessenen Druckes abhängt, dessen Skala direkt in Temperaturgraden geeicht werden kann. Liegt ein solches Absauggerät 6 vor, bei dem sich die Durchflussmenge der abgesaugten Gase durch Druckänderung nicht verändert, d. h. bei dem H = konst. ist, dann kann die Messblende 4 und das Manometer 10 wegfallen.
Die Skala des Gerätes wird durch eine zufällige Anderung des Durchmessers der Messdüse 3 infolge Korrosion oder teilweiser Verschlammung nicht be einflusst. In einem solchen Falle wird das Rohr 2 aus dem Messraum 1 herausgezogen und in Luft durch Einstellung des Sauggerätes am Manometer 11 der gleiche Unterdruck hv eingestellt wie bei der Eichung der Skala. Nach so erfolgter Nullkorrektion wird die Skala die Temperatur des Gases richtig anzeigen.
Beim Gerät gemäss der vorliegenden Erfindung beeinflusst die Ausstrahlung der Wände des Mess- raumes 1 die Messergebnisse nicht, so dass die wirkliche Temperatur des Gases im Messraum gemessen wird.
Falls die Gase in der Kammer 1 Dämpfe einer Flüssigkeit enthalten sollten, muss in der Vorrichtung 7 eine solche Temperatur T, 4 gewahlt werden, dal3 am Ort der Blende 4 keine Kondensation möglich ist.