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DE2363370A1 - Vorrichtung zur bestimmung des gasgehaltes von fluessigkeiten - Google Patents

Vorrichtung zur bestimmung des gasgehaltes von fluessigkeiten

Info

Publication number
DE2363370A1
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Authority
DE
Germany
Prior art keywords
liquid
carrier gas
gas
pipeline
liquids
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE2363370A
Other languages
English (en)
Inventor
Juergen Zschetke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Interatom Internationale Atomreaktorbau GmbH
Original Assignee
Interatom Internationale Atomreaktorbau GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Interatom Internationale Atomreaktorbau GmbH filed Critical Interatom Internationale Atomreaktorbau GmbH
Priority to DE2363370A priority Critical patent/DE2363370A1/de
Publication of DE2363370A1 publication Critical patent/DE2363370A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C17/00Monitoring; Testing ; Maintaining
    • G21C17/02Devices or arrangements for monitoring coolant or moderator
    • G21C17/022Devices or arrangements for monitoring coolant or moderator for monitoring liquid coolants or moderators
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02Devices for withdrawing samples
    • G01N1/22Devices for withdrawing samples in the gaseous state
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/18Water
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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Description

Internationale Atomreaktorbau GmbH 506 Bensberg
Vorrichtung zur Bestimmung des Gasgehaltes von Flüssigkeiten
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung des Gehaltes von Flüssigkeiten an in ihnen gelösten Gasen mittels Analyse eines in Berührung mit der Flüssigkeit gebrachten Trägergases. Derartige Vorrichtungen werden in einer Vielzahl von technischen Bereichen benutzt, so in Kernenergieanlagen, Dampfkesseln und Anlagen zur Aufbereitung von Abwässern. Mit ihnen soll sichergestellt werden, daß bestimmte erwünschte Gasgehalte beispielsweise im Wasser nicht unter- oder überschritten werden, oder es sollen Rückschlüsse auf die Wirksamkeit chemischer Verfahren oder die Leckdichtigkeit einer Anlage ermöglicht werden. Dabei kann es erforderlich sein, den Gehalt einer Flüssigkeit an mehreren in ihr gelösten Gasen zu bestimmen.
Neben zahlreichen chemischen Verfahren zur Bestimmung von gelösten Gasen in Flüssigkeiten, die jedoch meist recht umständlich sind, ist das unter Ausnutzung des Henryschen Adr Sorptionsgesetzes, nach dem die Löslichkeit von idealen Gasen bei konstanter Temperatur direkt proportional dem Druck des Gases ist, das sogenannte Phasenaustauschverfahren entwickelt worden, wie es beispielsweise in der DT-PS 1 161 056 oder in der Zeitschrift "Das Gas- und Wasserfach" 105 (1964) Seite 654 und 655 beschrieben wurde. Die hier beschriebenen Geräte,
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die vorzugsweise zur Bestimmung des Sauerstoffgehaltes in zum Teil stark verschmutztem Wasser verwendet werden, arbeiten jedoch mit mechanisch bewegten Teilen, um eine ausreichende Berührung der zu untersuchenden Flüssigkeit mit dem Trägergas herzustellen.
Auch sind sie unter erschwerten räumlichen und personellen Bedingungen, wie z.B. an Bord eines Schiffes, nicht in ausreichend vielseitiger Weise zu betreiben.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur Bestimmung des Gehaltes von Flüssigkeiten, vorzugsweise Wasser, an beliebigen in ihnen gelösten Gasen, die ohne ständig bewegte Teile arbeitet, platzsparend und einfach baut und eine von der Umgebungstemperatur unabhängige Messung gestattet.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Rohrleitung vorgeschlagen, in der Flüssigkeit und Trägergas bis zur Herstellung der Gasgleichgewichtskonzentration dosiert im Gegenstrom geführt werden. Einerseits läßt sich mit Hilfe einer Rohrleitung eine nahezu beliebig lange Berührungsstrecke für Flüssigkeit und Trägergas schaffen, die weitgehend unempfindlich gegen äußere mechanische Einflüsse, wie Erschütterungen und Schwankungen ist und andererseits durch entsprechende Bauweise, z.B. in Form einer Wendel der Platzbedarf auf ein Mindestmaß begrenzen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Rohrleitung temperierbar ist, um einen Einfluß der Umgebungstemperatur auf die Meßergebnisse auszuschalten. Zweckmäßigerweise wird dabei die wie vorgeschlagen wendelförmig gewickelte Rohrleitung als ganze in einem für sich heiz- bzw. kühlbaren Behälter angeordnet.
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ORIGINAL INSPECTED
Sollte der zur Verfügung stehende Platz zur Unterbringung einer ausreichend langen Rohrleitung nicht ausreichen, wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, daß diese in ihrem Inneren Austauschshilfsmittel enthält, durch die die Herstellung.der Gasgleichsgewichtskonzentration erleichtert wird.
In spezieller Ausgestaltung dieses Erfindungsgedankens wird vorgeschlagen, daß als Austauschshilfsmittel Drähte und/oder Späne in der Rohrleitung vorhanden sind. Die dadurch hervorgerufene Durchwirbelung von Flüssigkeit und Trägergas beschleunigt den Phasenaustausch wesentlich.
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Alternativ hierzu wi'rd vorgeschlagen, daß die Wand der Rohrleitung ganz oder teilweise mit einer metallischen oder keramischen Sinterschicht bedeckt ist. Auch eine solche Ausführungsform bietet die Gewähr dafür, daß Flüssigkeit und Trägergas in innige Berührung miteinander gebracht werden.
Zweckmäßigerweise wird die Rohrleitung derart mit Gefälle verlegt, daß in, ihr die zu untersuchende Flüssigkeit abwärts fließt und dabei von dem am unteren Ende eingeführten Trägergas durchperlt wird. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Rohrleitung abwechselnd fallend und ansteigend angeordnet ist. Hierdurch wird eine Art Kaskade gebildet, in der abwechselnd Flüssigkeit und Trägergas mit hoher Geschwindigkeit aneinander vorbeiströmen bzw. das Trägergas gezwungen wird, eine verhältnismäßig in Ruhe befindliche Flüssigkeitsmenge zu durchperlen.
Derselbe Effekt läßt sich nach einem \\reiteren Merkmal der Erfindung in ähnlicher Weise dadurch erzielen, daß die Rohrleitung an ihrer Unterseite mit Eindrückungen versehen ist, so daß der Flüssigkeitsstrom gleichfalls von Zeit zu Zeit gestaut wird.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt
Figur 1 eine Übersicht über die Vorrichtung als Ganzes und die Figuren 2 bis 5 in vergrößertem Maßstabe verschiedene mögliche Ausführungsormen der in der Figur 1 gezeigten Rohrleitung, wobei die Figuren 4 und 6 Querschnitte der in den Figuren 2 bzw. 5 dargestellten Rohrleitungen zeigen. ' ■
Die Vorrichtung weist eine Leitung 1 auf, die vermittels eines Ventils 2 absperrbar ist und durch die die zu untersuchende Flüssigkeit der Vorrichtung zugeführt wird. Um die Vorrichtung mit einem gleichbleibenden hydrostatischen Druck zu beaufschlagen, ist die Leitung 1 mit einem Oberlauf 3 versehen. Eine Dosiervorrichtung 4 sorgt für einen gleichmäßigen, meßbaren Durch-satz der Flüssigkeit durch die Vorrichtung. Nach Eintritt in einen oberen Sammler 5 fließt die Flüssigkeit über eine Rohrwendel 6 in einen unteren Sammler 7 und von dort über eine weitere Leitung 8 ab. Zugleich fließt aus einem Vorratsbehälter 9 Trägergas über eine weitere, durch ein weiteres Ventil 10 absperrbare Leitung 11 in den unteren Sammler 7, wobei der Durchfluß vermittels einer xveiteren Dosiervorrichtung 12 geregelt wird. Vom unteren Sammler 7 steigt das Trägergas im Gegenstrom zur Flüssigkeit durch die Rohrwendel 6 zum oberen Sammler 5 auf und von dort über eine weitere Leitung 13 in eine beispielsweise Zeolith enthaltende Trocknungsvorrichtung 14 zu einem der bekannten GasChromatographen 15, in dem der Gehalt des Trägergases an solchen gasförmigen Beimengungen gemessen wird, die durch den Phasenaustausch mit der Flüssigkeit in dasselbe übergegangen sind. Zum Druckausgleich zwischen oberem Sammler 5 und unterem Sammler 7 ist eine Umgehungsleitung 16 vorhanden. Nach den in den Figuren 2, 3 und 4 dargestellten Ausführungsformen enthält das Rohr 6 als Austauschshilfsmittel Drähte 17 und/oder Späne 18 aus einem gegenüber der Flüssigkeit und dem Trägergas chemisch beständigen Material, beispielsweise aus rost-
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freiem Stahl. Wie in den Figuren 5 und 6 dargestellt, kann die Innenwand des Rohres 6 mit einer metallischen oder keramischen Sinterschicht 19 versehen sein, beispielsweise ebenfalls aus rostfreiem Stahl. In der Ausführungsform nach der Figur 7 ist das Gefälle der Rohrleitung 6 durch kurze Abschnitte unterbrochen, in denen die Rohrleitung 6 ansteigt, so daß die Flüssigkeit gestaut und das Trägergas gezwungen wird, unter inniger Durchmischung mit derselben hindurch zu perlen. In der Figur 8 ist die Rohrleitung 6 an ihrer Unterseite mit Eindrückungen 20 versehen, durch die ebenfalls eine Verlangsamung des Flüssigkeitsstromes und damit eine Verlängerung der zum Phasenaustausch zur Verfugung stehenden Zeit bewirkt wird.
Um einen Einfluß der Temperaturverhältnisse auf die Messungen möglichst zu vermeiden, ist die 'Rohrwendel 6 (Fig. 1) in einem Behälter 21 angeordnet, der je nach den vorliegenden Umständen heiz- oder kühlbar ist. Der Behälter 21 ist dazu mit einer weiteren Rohrwendel 22 versehen, der über eine weitere Leitung 23 und durch eine weitere Dosiervorrichtung 24 gesteuert Heizbzw. KühIfluid zugeführt wird, das über eine weitere Leitung 25 abfließt. Selbstverständlich läßt sich statt der Rohrwendel 22 auch eine elektrische Heizung vorsehen. Zur Verringerung des Wärmeüberganges an bzw. aus der Umgebung ist der Behälter mit einer Isolierung 26 versehen.
Die beschriebene Vorrichtung ist vielseitig für die Bestimmung des Gasgehaltes aller Arten von Flüssigkeiten geeignet, wobei nacheinander, gegebenenfalls unter Verwendung verschiedener Trägergase der Gehalt der Flüssigkeit an verschiedenen Gasen untersucht werden kann. Besonders geeignet ist es für die Bestimmung von gelöstem Stickstoff, Wasserstoff, Tritium und Sauerstoff in Wasser, beispielsweise dem Kühlwasser von Kernenergieanlagen, wofür als Trägergase unter anderen Helium, Argon, Stickstoff und Wasserstoff in Frage kommen.
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Claims (7)

- O - 14.12. We/Di 24.248, SCHUTZANSPROCHE
1.^Vorrichtung zur Bestimmung des Gasgehaltes von Flüssigkeiten ^—J durch Analyse eines in Berührung mit der Flüssigkeit gebrachten Trägergases,
gekennzeichnet
durch eine Rohrleitung (6)* in der Flüssigkeit und Trägergas dosiert im Gegenstrom geführt werden.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, ·
daß die Rohrleitung (6) temperierbar (22) ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet,
• daß die Rohrleitung (6) in ihrem Inneren Austauschhilfsmittel (17 bis 20) enthält.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Austauschhilfsmittel Drähte (17) und/oder Späne (18) in der Rohrleitung (6) vorhanden sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Wand der Rohrleitung (6) ganz oder teilweise mit einer metallischen oder keramischen Sinterschicht (19) bedeckt ist.
6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Gefälle aufweisenden Rohrleitung, dadurch gekennzeichnet,
daß die Rohrleitung (6) abwechselnd fallend und ansteigend angeordnet ist.
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7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis S,
dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung (6) an ihrer Unterseite mit Eindrückungen (20) versehen ist.
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DE2363370A 1973-12-20 1973-12-20 Vorrichtung zur bestimmung des gasgehaltes von fluessigkeiten Withdrawn DE2363370A1 (de)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2846826A1 (de) * 1978-10-27 1980-04-30 Babcock Brown Boveri Reaktor Verfahren und einrichtung zur bestimmung des anteiles an nicht kondensierbaren gasen in daempfen
DE3409648A1 (de) * 1984-03-16 1985-09-19 Carl Still Gmbh & Co Kg, 4350 Recklinghausen Verfahren zur bestimmung der konzentration eines in einer fluessigkeit geloesten stoffes z. b. zur steuerung der a/s-kreislaufwaesche
EP0136664A3 (en) * 1983-10-06 1986-12-30 Interatom Internationale Atomreaktorbau Gmbh Contacting device for a gas analyzer
EP0236791A1 (de) * 1986-02-27 1987-09-16 Siemens Aktiengesellschaft Einrichtung zum Messen von in Wasser gelösten Gasen

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