DE375899C - Verfahren zur Analyse von Gasgemischen, die aus Molekuelen mit verschiedener Atomzahl bestehen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Analyse von Gasgemischen, die aus 1Vlolekülen mit verschiedener Atomzahl bestehen. Das nachstehend beschriebene Verfahren dient zur Analyse von Gasgemischen, die aus Molekülen mit verschiedener Atomzahl bestehen, wie z. B. Gemischen aus den im wesentlichen zweiatomigen Bestandteilen der Luft und der dreiatomigen Kohlensäure, wie sie z. B. in den Rauchgasen oder in der durch Atmung verbrauchten Luft geschlossener Räume (z. B. in Theatern und Krankenhäusern) auftreten. - Auch für die Analyse von Ar-(iri-Stickstof-Wasserst()ff-Geinischen, wie :;e zur Herstellung der Argonfüllung voll (ilflilampen dienen. und die nach den bisher gvl)räticlili;lieli Met-lta(len, besonders hei Anwesenheit voll Wasserstoff nur in sehr langwieriger Weise zti analysieren sind, läßt sich ,las Verfahren beispielsweise reit Vorteil verwenden.
• Gemäß Vorliegender Erfin(lung wird für die Analyse eine für die Ato inzahl der Gase charakteristische Konstante, (las kritische Dru-,k-Verhältnis, benutzt, (las bekanntlich eine reine Funktion des Verhältnisses der heilen spezifischen Wärmen K = CC I ist und d(sserr Wert Voll der Atomzahl des betreffenden Gases ahhängt. Wie aus der Theorie des Lavaldüsen 1,el:arrrit ist, stellt sich (las kritische Druckverhältnis zwischen dein engsten Querschnitt und deln Eingang einer in eine Leitung eingehauteil Verengung dann ein, wenn ein Gasstrom mit einem Druckverhältnis durch die Leituni strömt, (las gleich ()der größer ist wie (las kritische. (las beispielsweise für Argon bzw. Luft hzw. Kohlensäure o.-1.8; bzw. o,528 hzw. 0,ä-1(1 beträgt. Saugt man also z. B. Luft hzw. Kohlensäure mit einer Pumpe aus einem Raum mit Atmosphären(Irtick durch eine Verengung (Düse) in einen Rauin finit einem Druck voll weniger als 0. 28 1)zw. o, 3.l(-# .#tinosphären, so stellt sich ini engsten Querschnitt der Düse der (lern kritischen Druckverhältnis entsprechende Druck voll f),328 hzw. (),3-[() Atin. ein. Wie theoretisch erwartet und (furch Versuche bestätigt wurde, stellt sich beim Durchsaugen voll Gemischen aus zwei- und dreiatomigen Gasen, z. B. Luft und Kohlensäure, (las 1:r itische Druckverhältnis entsprechend dein Mischungsverhältnis auf Werte zwischen o,528 und o,@.4C( Atill. ein.
• Der Vorliegenden Frfindung dienen die all obigem Beispiel für Kolensäure und Luft erl:iuterten phVSikalischen Gesetze als Grundlage. Das zti untersuchende Gasgemisch wird erfindungsgemäß (furch eine geeignete Verengung; (Düse) in der Weise gedrückt oder gesaugt, (laß an dieser Stelle (las kritische Druckgefälle erzeugt wird, (las man mittels eines Druckmessers mißt. Aus (-lern ermittelteil Druckverhältnis kann inan den Gehalt an (lein gesuchten Bestandteil leicht errechnen. Der Druckmesser kann empirisch geeicht und auch reit einer ltegistriereinrichtung oller Alarmvorrichtung zur akustischen oder optischen =Anzeige eines bestimmten Prozent-"ehaltes versehen werden.
• Das zur Erreichung des kritischen Druck-Verhältnisse notwendige Druckgefälle kann [)ei Gasgemischen mit einem Lrherdruck, der das kritische Druckverhältnis gegenüber (lern Atmosphärendruck übersteigt, einfach (furch Entspannen auf Atmosphärendruck, hei Gasgemischen finit kleinere L'1)erdruck, mit Unter-(Iruck oder mit Atmosphärendruck mittels Ah-@::.u gen durch eine Pumpe, z. B. `@"aaserstralilpumpe, erzeugt werden. Besonders einfach gestaltet sich rlie Ausführung lies Verfahrens irr den Fällen, wo (las Gemisch aus einem Raum mit konstantem Druck, z. B. aus der Atmosphäre oder einem Gasometer, abgesaugt werden kann. In diesem Falle genügt die Messung des Druckes an der engsten Stelle allein, während hei Schwankungen des Drukkes voll der Meßdüse die :Messung der Druckdifferenz zwischen Eingang und engstem Querschnitt notwendig ist.
• v Um jedoch unter den letztgenannten Bedin-(''ungen eine besonders genaue Messtrug zu erreichen, wendet man das vorliegende @erfahren in Differentialschaltung an, indem inan -in die Pumpe parallel zu der Vorn Gasgemisch durchströmten Düse eine Luftdüse schaltet und die Druckdifferenz zwischen den engsten Querschnitten beider Düsen mit einem Differenzdruckmesser mißt, dessen Empfindlichkeit entsprechend (lern nunmehr erheblich verkleinerten Meßhereich wesentlich erhöht werden kann.
• Ein besonderer Vorzug des vorliegenden Verfahrens ist die sehr hohe Empfindlichkeit. Sie beträgt für i Prozent CO, in Rauchgasen etwa 2 lllin Wassersäule, so daß his auf 11.; Prozent genau ohne L'hersetzung und mit (lern bloßen Auge abgelesen werden kann. Ferner ist die Unempfindlichkeit gegen Temperaturschwankungen, gegen Schwankungen lies Pumpendruckes innerhalb der weiten Grenzen zwischen Vakuum und kritischere Druck im engsten Düsenquerschnitt und gegen Verengungen des engsten Düsenquerschnittes durch Staub voll großem Vorteil, ebenso wie die Einfachheit der Verschiedenen Ausführungsformen. Einige Möglichkeiten sollen all Hand (leg .trlr. r his 3 erläutert werden: Abh. i zeigt eine Anordnung für ein Gas-Z, (las mehr als r, i Atni. Überdruck über die Atmosphäre hat. I:in Teil des Geinisches wird mittels Drosselventil _-1 und Druckregler B (in der Abbildung ein mit Ge- i wicht belastetes Sicherheitsventil) auf etwa i,r Atin. Überdruck und durch die Meßdüse C auf Atmosphärendruck entspannt. Die Meß-(lüse ist: in ihrem en-sten Querschnitt hei P seitlich angebohrt und mit dem Druckmesser E r Arier z. B. ein Ouecl:sill)ernlanometer) verblinden. Der Druckmesser kann in bekannter Weise für höhere Empfindlichkeit ausgeführt werden, z. B. reit schiefer Flüssigkeitssäule und für besondere Zwecke auch mit Regi- i strierwerk oder Alarmvorrichtungen verbunden sein. Die Form der Meßdüse ist an sich belanglos, sofern die Druckmessung in ihrem engsten Querschnitt erfolgt. Sie kann z. B. einfach zylindrisch angebohrt sein. Aus technischen Gründen ist es unter Umständen zweckmäßig, eine schwach konische Düse zu verwenden, deren engere öffnung in Richtung des geringeren Druckes liegt, und den Druckmesser kurz vor dem engsten Querschnitt anzuschließen. Dabei wird allerdings das kritische Druckgefälle nicht voll erreicht, doch bleibt die Messung auch in diesem Falle unabhängig von Druckschwankungen hinter der Düse.
• Die Ausführungsform t eignet sich beispielsweise für die Analyse von Argon-Stick--Gemischen, die unter Druck stehen.
• Abb. 2 zeigt eine Ausführungsform, die für die Analyse von Gemischen, die unter Atmosphären- bzw. Gasometerdruck stehen, geeignet ist. Das Gas wird hier einfach durch die ,l eßdüse C nach einer Pumpe, am einfachsten einer Wasserstrahlpumpe, gesaugt und dadurch das notwendige Druckgefälle, in der Meßdüse erzeugt. Im übrigen gleicht diese Ausführungsform der unter i beschriebenen. Bei Verwendung der gewöhnlichen Wasserstrahlpumpen aus Glas wählt man für den engsten Querschnitt der Meßdüse zweckmäßig einen Durchmesser von nicht über 0,3 bis o,4. mm, um das notwendige Druckgefälle zu erreichen.
• Abb.3 zeigt die Ausführungsform 2 in Differentialschaltung, wobei beispielsweise der Druckmesser durch einen registrierenden Differenzdruckmesser, eine Druckwage, ersetzt ist. Der Differenzdruckmesser kann natürlich auch in beliebiger anderer Ausführung mit und ohne Registrier- und Alarmvorrichtung verwendet werden. Diese Ausführungsform eignet sich besonders zum Nachweis der ,Anreicherung von Kohlensäure in durch Atrnttng verbrauchter, Luft in geschlossenen Räumen.
• Abb. 4. zeigt eine Ausführungsform zur Analyse von Rauchgasen (z. B. in Dampfbetrieben), für welche die Ausführungsforen 3 wegen der durch die Zugschwankungen hervorgerufenen Ungenauigkeit der Anzeige nicht geeignet ist. Sie unterscheidet sich von der Ausführungsform 3 lediglich durch das Hinzufügen eines Druckreglers, der die Zugschwankungen vor dem Eingang in die vom Gasgemisch durchströmte Meßdüse durch Herabsetzen des Druckes unter den niedrigsten vorkommenden Druck der Rauchgase beseitigt, um sie von dem Differenidruckmesser fernzuhalten: Die Pumpe F saugt durch eine Zweigleitung G mit einer Drosselung von geeignetem Querschnitt die Rauchgase parallel zur Meßdüsenleitung in den Raum vor der Meßdüse. Der Druck dieses Raumes wird durch die eine Tauchung H durchperlende Luft und eine vorgeschaltete Drosselstelle I ein wenig unter dem niedrigst vorkommenden Druck der Rauchgase konstant gehalten. Der Raum vor der Luftmeßdüse wird zweckmäßig durch eine Flüssigkeitstauchung K auf denselben Druck gebracht, um dadurch eine Messung von der Nullage des Differenzdruckmesser aus zu ermöglichen.
• Zur Beseitigung der Zugschwankungen können auch Druckregler anderer Art, z. B. Membrandruckregler, verwendet werden. An Stelle eines Druckreglers kann auch ein Kompensator in an sich bekannter Weise an dem Differenzdruckmsser angebracht werden, um die durch Zugsch"vankungen verursachten Fehler zu beseitigen.

Claims (3)

1. PATE \TT-ANSPRt'cIiß: r. Verfahren zur Analyse von Gemischen aus Gasen, die aus Molekülen mit verschiedener Atomzahl bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasgemisch durch eine Verengung in einer Leitung derart gedrückt oder gesaugt wird, daß sich in der Verengung das für das Gasgemisch kritische Druckverhältnis einstellt, wobei der dem kritischen Druckverhältnis entsprechende Druck mittels Druckmessers gemessen wird und zur Ermittlung des Gehaltes an dem gesuchten Bestandteil dient.
2. 2. Ausführung des Verfahrens nach Anspruchr z , dadurch gekennzeichnet, daß das kritische Druckgefälle gleichzeitig in zwei Leitungen mit je einer Verengung erzeugt wird, wobei durch die eine das Gasgemisch, durch die andere Luft strömt und die Druckdifferenz zwischen den engsten Stellen beider Verengungen gemessen und daraus der gesuchte Bestandteil des Gemisches ermittelt wird.
3. 3. Ausführung des Verfahrens nach Anspruch T und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Analyse von Gasen mit schwankendem Druck vor der Meßdüse Druckregler angebracht werden.