DD282763A5 - Verfahren und vorrichtung zur quantitativen bestimmung des anteils schwerkondensierbarer gase in sattdampf-gas-gemischen - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur quantitativen Bestimmung des Anteils schwerkondensierbarer Gase in Sattdampf-Gas-Gemischen, um eine qualitative Aussage ueber die Waermeleitung und den Energiegehalt des Sattdampf-Gas-Gemisches zu erhalten. Ziel der Erfindung ist es, auf einfache Weise die quantitative Bestimmung des Anteils schwerkondensierbarer Gase mit geringem mesztechnischen und geringstem energetischen Aufwand zu bestimmen. Erfindungsgemaesz wird die Aufgabe dadurch geloest, dasz eine definierte Menge des Sattdampf-Gas-Gemisches in einen mit Trinkwasser vollstaendig gefuellten, oben geschlossenen, doppelwandigen Stahlblechbehaelter geleitet wird, wobei die Dampfanteile zu Wasser kondensiert werden und die schwerkondensierbaren Gase in der Summe als Gasblase im oberen Teil des doppelwandigen Stahlblechbehaelters gesammelt werden. Hierbei wird aus der Abnahme des Fluessigkeitsspiegels durch die Zunahme des Volumens der schwerkondensierbaren Gase die verdraengte und anfallende Wassermenge (VorlageKondensat) bei definierter Dampf-Gas-Gemischzugabe in Zeiteinheit gemessen. Fig. 1{Sattdampfkondensation; definierte Sattdampf-Gas-Gemisch-Menge; quantitative Analyse; Abscheidung schwerkondensierbarer Gase; doppelwandiger Stahlblechbehaelter; kontinuierliche Fuellstandsanzeige; Zeitmeszeinrichtung; Wasserauffangbehaelter}
Description
Hierzu 1 Seite Zeichnung
Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur quantitativen Bestimmung des Anteils schwerkondensierbarer Gase in Sattdampf-Gas-Gemischen. Ihre Anwendung ist möglich und zweckmäßig für die Beurteilung der Dampfqualität in Wärmeprozessen auf der Grundlage einer Direktbedampfung, in denen die Verschlechterung der Wärmeleitung durch einen zu hohe ι Anteil schwerkondensierbarer Gase erfolgt und den Prozeß behindert. Dieses kann in Autoklavisierungsprozessen der Fall sein.
Charakterisierung des bekannten Standes der Technik
Mit den bekannten Verfahren w.d Vorrichtungen lassen sich die schwerkondensierbaren Gase nur mit hohem energetischen Aufwand und überwiege,.J im Tieftemperaturbereich bestimmen.
Es ist allgemein bekannt, daß die Trennung von Gas-Dampf-Gemischen durch Kondensation, Extraktion und Rektifizierung möglich ist. Die in bekannter Weise bestehenden Verfahren ermöglichen die Bestimmung des jeweiligen Anteils schwerkondensierbarer Gase im Dampf-Gas-Gemisch uei einem sehr hohen energetischen Aufwand durch Verflüssigung. Bekannt ist ein Verfahren und eine Anordnung zur Messung der LecK luftmenge im Dampf-Luft-Gemisch von Turbinenkondensatoren nach DD-PS 126780. Erfindungsgemäß wird vor oder nach -ler Entlüftungseinrichtung des T"rbinenkondensators eine bestimmte im Verhältnis zur auftretenden Leckluftmenge kleine Luftmenge dem Dampf-Luft-Gemisch zudosiert, die Temperaturdifferenz gemessen und auf einem Schreiber als Maß für die Leckluftmengp registriert. Diese Art der kontinuierlichen Bestimmung ist meßtechnisch sehr aufwendig.
In der DD-PS 204544 wird ein Verfahren zur Massebestimmung kondensierender Stoffe in Vakuumgefäßen genannt. Mittels einer Temperaturdifferenz zwischen Vakuumgefäß und einer definierten Fläche schlägt sich an der Außenwand dieses Vakuumgefäßes der kondensierende Stoff nieder, und die Größe der Kondensatfläche ist ein Vergleich für die Masse des
kondensierenden Stoffes im Vakuumgefäß. Es handelt sich hierbei um eine Meßmethode für die Bestimmung des Anteils schwerkondensierbarer Gase. Dieses Verfahren erfordert einen hohen energetischen Aufwand, da die kondensierbaren Gase nur bei tiefen Temperaturen auskondensiert werden.
Es sind weitere Verfahren und Vorrichtungen nach DD-PS 84031; DE-AS 1951666; DD-PS 148379; DE-OS 2917418 und DD-PS 0154635 zur Abtrennung einzelner oder mehrerer Komponenten aus Gas-Dampf-Gemischen oder Gasgemischen bekannt, die aber nicht zur quantitativen Bestimmung des Anteils schwerkondensierbarer Gase führen. Sie dienen ausschließlich der Gewinnung der jeweiligen Komponenten in Produktionsprozessen.
Ziel der Erfindung ist es, auf einfache Weise die quantitative Bestimmung des Anteils schwerkondensierbarer Gase mit geringem meßtechnischen und geringstem energetischen Aufwand zu bestimmen. Dieses ist erforderlich, um eine qualitative Aussage über die Wärmeleitung und den Energiegehalt des Sattdampf-Gas-Gemisches zu erhalten.
Aufgabe der Erfindung ist es, mit dem Verfahren und der Vorrichtung bei geringem meßtechnischen und geringstem energetischen Aufwand eine quantitative Bestimmung des Anteils schwerkondensierbarer Gase in Sattdampf-Gas-Gemischen zu erreichen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß eine definierte Menge des Sattdampf-Gas-Gemisches in einen mit Trinkwasser vollständig gefüllten, oben ^eschlceenen, doppelwandigen Stahlbehälter geleitet wird, wrbei die Darnpfanteile zu Wf sser kondensiert werden und die schwerkondensierbaren Gase in der Summe als Gasblase im oberen Teil des doppelwandigen Stahlblechbehälters gesammelt werden. Hierbei wird aus der Abnahme des Flüssigkeitsspiegels durch die Zunahme des Volumans der schwerkondensierbaren Gase die verdrängte und anfallende Wassermenge (Vorlage + Kondensat) bei definierter Dampf-Gas-Gemischzugabe in Zeiteinheit gemessen. Darüber hinaus ist an der höchsten Stelle des doppelwandigen Stahlblechbehäller eine Abzugsvorrichtung angeordnet, die problemlos eine Entnahme der angesammelten schwerkondensierbaren Gase zur weiteren qualitativen und quantitativen Bestimmung nach b .kannten Verfahren ermöglicht. Diese haben den Charakter von Momontwerten. Als Sperr- und Kühlflüssigkeit wird Wasser in Trinkwasserqualität von 278K-303 K im Behälter verwendet. Dieses Prinzip wird auch ermöglicht, weil die Löslichkeit der für die Anwendung vorrangigen Gase H2, N2, O2 in Wasser sehr gering ist (0,0014 bis 0,026g/l).
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht aus folgenden Funktionsteilen: Doppelwandiger Stahlblechbehälter mit einem Eingang für das Sattdampf-Gas-Gemiscl, einem Ausgang für das abfließende Wasser, einer Gasentnahmearmatur, einer kontinuierlichen Füllstandsanzeige, einem V\ asserauffüllstutzen und einem Zu- und Ablauf für Kühlwasser.
Die Funktionsteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung können im Hinblick auf einen universellen Einsatz als tragbares Gerät ausgeführt werden. Die einfache konstruktive Auslegung ermöglicht eine leichte Realisierbarkeit der Vorrichtung.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt die erfindungsgemäß gestaltete Vorrichtung zur quantitativen Bestimmung des Anteils schwerkondensierbarer Gase in Sattdampf-Gas Gemischen, die in der Gasbetonindustrie zur Bestimmung der Wiederverwendbarkeit des Überleitungsdampfes genutzt wird. Mit der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens wird die zunehmende Verunreinigung des Sattdampfes durch schwerkondonsierbare Gase, z. B. Luft, quantitativ bestimmt.
Dia Vorrichtung besteht aus einem zylindrig gestalteten, doppelwandigen Stahlblechbehälter 1, einer Gasentnahmearmatur 2, einem Kühlwasserzulauf 3, einem Kühlwasserablauf 4, einem Wasser^uffüllstutzen 5, einer Darnff-Gas-Gemisch-Zuführungsleitung 6, einem Dreiwegehahn 7, einem Überlauf 8, einem Wasserauffangbehälter 9, einer kontinuierlichen Füllstandsanzeige 10 und einer Zeitmeßeinrichtung 11.
Der doppelwandige Stahiblechbehälter 1 muß am oberen Teil für eine vollständige Entlüftung kegelförmig ausgeführt sein. Die Dampf-Gas-Gemisch-Zuführungsleitung 6 ist durch den doppelwandigen Stahlbischbehälter 1 geführt und weist im Innenraum deö Behälters eine Richtungsänderung nach oben aus.
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur quantitativen Bestimmung des Anteilt, schwerkondensierbarer Gase in Sattdampf-Gas-Gemischen wird zunächst der doppelwandige Stahlblechbehälter 1 über den Wasserauffüllstutzen 5 vollständig mit Trinkwasser gefüllt. Hierbei ist die Gasentnahmearmatur 2 zur Entlüftung zu öffnen, bis Trinkwasser austritt und danach wieder zu schließen. Der Dreiwegehahn 7 wird so gestellt, daß eine Verbindung von der Dampfzuführung zur Atmosphäre besteht. Das zu messende Sattdampf-Gas-Gemisch wird dann von der Entnahme am Dampfbehälter über die Dampf-Gas-Gemisch-Zuführungsleitung 6 zum Dreiwegehahn 7 geleitet und damit eine Entlüftung und Vorwärmung der Zuführungsleitung vorgenommen.
Während des Entlüftungsprozesses wird die definierte Dampfmenge über Druckminderer bzw. Beruhigungsstrecke mit Druckmesser oder ähnlichen Verfahren einreguliert. Nach einer bestimmten Zeiteinheit, in der je nach Länge der Zuleitung die Luft garantiert heraus ist, wird der Dreiwegehahn 7 so gestellt, daß die Verbindung zur Atmosphäre unterbrochen und zum doppelwandigen Stahlblechbehälter 1 hergestellt ist. Gleichzeitig wird mit der Umstellung des Dreiwegehahnes 7 die Zeitmeßeinrichtung 11 gestartet.
Die mit dem Eintritt des Sattdampf-Gas-Gemisches in den mit Trinkwasser gefüllten doppelwandigen Stahlblechbehälter 1 verbundene Kondensation des Sattdampfanteils und der Ansammlung der Summe der dadurch frei gewordenen schwerkondensierbaren Gase im oberen Teil des Bahälters 1 bewirkt ein Absinken des Wasserspiegels. Das verdrängte Wasser (Vorlage + Kondensat) wird durch den Überlauf 8 in den Wasserauffangbehälter 9 geleitet. Nach einer bestimmten verdrängten Wassermenge, die über die kontinuierliche Füllstandsanzeige 10 ablesbar ist, wird über die Zeitmeßeinrichtung 11 der Meßvorgang beendet, wobei gleichzeitig der Dreiwegehahn 7 wieder so gestellt wird, daß die Verbindung zum doppelwandigen Stahlblechbehälter 1 unterbrochen und die Verbindung zur Atmosphäre wieder hergestellt ist. Da die gemessene Zeit dem quantitativen Ar,teil schwerkondensierbarer Gase umgekehrt proportional ist, kann dieser Zahlenwert sofort als qualitative Aussage des Grades der Verunreinigung des Sattdampfes genutzt werden.
γ ~ D0 t = Zeit; D0 = Dampfqualität
Die noch gerade zulässige Verunreinigung des Sattdampfes durch schwerkondensierbare Gase muß empirisch auf Grundlage der betriebsspezifischen Bedingungen ermittelt werden.
Durch Berechnung der Verhältnisse der definierten Sattdampf-Gas-Gemisch-Menge zur aufgefangenen Menge schwerkondensierbarer Gase, zur Menge des verdrängten Inhaltswassers plus Dampfkondensat und zur gemessenen Zeit kann man den Anteil der schwerkondensierbaren Gase am Sattdampf-Gas-Gemisch ermitteln.
Durch die Kondensation des Sattdampfanteils erwärmt sich das Wasser im doppelwandigen Stahlblechbehälter 1. Bei Überschreitung der oberen Grenze von 303K ist der doppelwandige Stahlblechbehälter 1 über den Kühlwasserzulauf 3 und den Kühlwasserablauf 4 so mit Kühlwasser zu versorgen, daß der vorgegebene Temperaturbereich gehalten wird.
Claims (9)
1. Verfahren zur quantitativen Bestimmung des Anteils schwerkondensierbarer Gase in Sattdampf-Gas-Gemischen, basierend auf der Trennung des Dampfanteils durch Kondensation von den schwerkondensierbaren Gasen, gekennzeichnet dadurch, daß das durch Wasser geleitete Sattdampf-Gas-Gemisch in ihrem Bestandteil Sattdampf in einem doppelwandigen Stahlblechbehälter kondensiert, in das Wasser eingeht, während die schwerkondensierbaren Gase aus dem Wasser austreten, aufgefangen und definiert gemessen werden, wobei die verdrängte Wassermenge ebenfalls aufgefangen und gemessen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Abtrennung des Sattdampfanteiles von den schwerkondensierbaren Gasen durch Kondensation in Trinkwasser erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß der Anteil der schwerkondensierbaren Gase im selben doppelwandigen Stahlblechbehälter (1) gesammelt und gemessen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß eine definierte Menge des Sattdampf-Gas-Gemisches dem doppelwandigen Stahlblechbe'.iälter (1) zugeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß die verdrängte Wassermenge, bestehend aus Wasservorlage und Kondensat, über den Überlauf (8) mit dem Wasserauffangbehälter (9) gesammelt und gemessen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß die definierte Menge der vorhandenen schwerkondensierbaren Gase zur Bewertung der Dampfqualität mit einer Zeitmeßeinrichtung (11) bestimmt wird,
7. Vorrichtung zur quantitativen Bestimmung des Anteils schwerkondensierbarer Gase in Sattdampf-Gas-Gemischen, gekennzeichnet dadurch, daß als Abscheider für schwerkondensierbare Gase ein mit Trinkwasser vollständig gefüllter, nach oben kegelförmig mit einer Gasentnahmearmatur (2) ausgebildeter, doppelwandiger Stahlblechbehälter (1) einschließlich Füllstandsanzeige (10), einer Zeitmeßeinrichtung (11) und dem zugeordneten Wasserauffangbehälter (9) verwendet wird.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet dadurch, daß der doppelwandige Stahlblechbehälter (1) mit einem Kühlwasseranschluß (3; 4) und einer kontinuierlichen Füllstandsanzeige (10) ausgerüstet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 und 8, gekennzeichnet dadurch, daß der doppelwandige Stahlblechbehälter (1) mit einer Gasentnahmearmatur (2) zur qualitativen Bestimmung der schwerkondensiorbaren Gase versehen ist.
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Cited By (1)
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| CN107179136A (zh) * | 2017-04-10 | 2017-09-19 | 安徽理工大学 | 一种含能材料耐热性检测防爆装置 |
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1989
- 1989-04-24 DD DD32789189A patent/DD282763A5/de not_active IP Right Cessation
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