Bestimmung von Luftbedarf und Wobbe-Zahl, Gasdichte und Heizwert - Applikation
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RHADOX(TM) Analysatoren -
Das Messverfahren
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| 1 m3 H2 erfordert 0,5 m3 O2 und daher ca. 2,4 m3 Luft 1 m3 CO erfordert 0,5 m3 O2 und daher ca. 2,4 m3 Luft 1 m3 CH4 erfordert 2,0 m3 O2 und daher ca. 9,6 m3 Luft 1 m3 C3H8 erfordert 5,0 m3 O2 und daher ca. 23,9 m3 Luft |
Wegen der wesentlich geringeren Dichte fließt Wasserstoff jedoch viel schneller durch die Brennerdüsen und benötigt daher einen entsprechend höheren Zustrom an Luft für die vollständige und sichere Verbrennung. Wir sprechen daher vom ‚Dichte-Korrigierten Stöchiometrischen Luftbedarf’ (engl: Corrected Air Requirement Index: CARI ).
Dementsprechend transportieren Gase mit niedrigerer Dichte auch einen höheren Energiestrom zum Brenner als solche mit höherer Dichte und gleichem Heizwert.
Der Energietransport zum Brenner wird daher durch die Wobbe-Zahl bemessen; er stellt den ‚Dichte-Korrigierten Heizwert’ dar.
Das Messverfahren des RHADOX führt also die Bestimmung des Dichte-korrigierten Luftbedarfs (CARI) und der Wobbe-Zahl auf eine einzige Messung, die des Rest-Sauerstoffs nach der Oxidation zurück.
Voraussetzung zur ausreichend genauen und zuverlässigen Bestimmung von Luftbedarf und Heizwert mit diesem Messverfahren ist jedoch, den Einfluss der Parameter Druck, Temperatur, Dichte und innere Reibung des Gases auf den Durchfluss der Gase in sehr engen Grenzen konstant zu halten.
Konstruktiv wird diese Forderung im RHADOX erfüllt durch
- eine spezielle Mischkammer für das Messgas und die Oxidationsluft
- einen Wärmetauscher zur Temperaturangleichung von Messgas und Oxidationsluft sowie
- eine elektronische Regeleinrichtung zur Druckangleichung von Messgas und Oxidationsluft.
Die Gasdichtemessung
Die Bestimmung der Dichte des Messgases relativ zu Luft erfolgt nach einer Methode, welche die Abhängigkeit des Durchflusses eines laminar strömenden Gases durch eine Messblende ausnutzt (Bernoulli 1730).
Da im Rhadox bereits Messgas und Oxidationsluft auf gleichen Druck und gleiche Temperatur gebracht sind, kann man in einer zweiten Mischkammer dieses Verhältnis der Durchflüsse von Messgas und Oxidationsluft bestimmen und hieraus sehr einfach und präzise die Gasdichte ermitteln.
Hierbei wird entweder die Verdünnung einer Leitkomponente des Messgases durch Luft oder (meist) die Verdünnung des Sauerstoffgehaltes der Luft durch den Zufluss von Messgas unter diesen sehr kontrollierten Bedingungen bestimmt.
Eine Referenzmessung kompensiert die Einflüsse von Luftdruck, Temperatur und auch die geringfügigen örtlichen Schwankungen des Sauerstoff-Gehaltes in der Luft.
Die Applikation
Es lassen sich hier drei Phasen unterscheiden:
Machbarkeitsanalyse
Festlegung der Geräteparameter
Bestimmung der Kalibriergase
Zunächst wird die Funktion WI = f (lkorr.)
ermittelt und erst danach werden die zur prozessmäßigen Analyse des Brenngases wesentlichen Geräteparameter im RHADOXTM-System festgelegt.
Aus bekannten Daten über die Gase werden anschließend in einer Rechnersimulation die Kalibiergemische hergestellt.
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