DE1127608B - Method and device for determining the mass flow of flowing bulk material - Google Patents
Method and device for determining the mass flow of flowing bulk materialInfo
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Description
Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung des Mengenstromes von fließendem Schüttgut Gegenstand der Erfindung sind ein Verfahren und Vorrichtungen zur Bestimmung des Mengenstromes von fließendem Schüttgut, insbesondere aus pulverförmigen, körnigen oder stückigen Stoffen. Method and device for determining the mass flow of flowing Bulk material The invention relates to a method and devices for determination of the mass flow of flowing bulk material, in particular from powdery, granular or lumpy fabrics.
Es ist bekannt, zur Bestimmung des Mengenstromes von Flüssigkeiten und Gasen ein beheizbares Meßrohr zu verwenden, dessen Heizspule dem strömenden Stoff so viel Wärme zuführt, daß die Grenzschichttemperatur um 10 C erhöht wird. Die Leistungsaufnahme der Heizspule wird mittels eines Wattmeters und das Temperaturgefälle mittels Widerstandsthermometern, deren Windungen auf dem Meßrohr am Zu- und Abfluß angeordnet sind, gemessen. It is known to determine the mass flow of liquids and gases to use a heatable measuring tube, the heating coil of which corresponds to the flowing Substance supplies so much heat that the boundary layer temperature is increased by 10 C. The power consumption of the heating coil is measured using a wattmeter and the temperature gradient by means of resistance thermometers, the windings of which on the measuring tube at the inflow and outflow are arranged, measured.
Nach dem bisherigen Stand der Technik ist es abwegig, für Durchflußmessungen an Flüssigkeiten oder Gasen geeignete Verfahren oder Geräte auch zum Messen des Mengenstromes fließender Schüttgüter anzuwenden oder zu benutzen, weil das Fließverhalten der Schüttgüter sich grundsätzlich von dem der Flüssigkeiten und Gase unterscheidet. Dies gilt um so mehr für die Übertragung des oben geschilderten Verfahrens, bei dem das axiale Temperaturgefälle in der Grenzschicht des Stoffes zwischen dem Einlauf- und dem Auslaufteil eines Meßrohres zur Begrenzung der Wärmezufuhr benutzt wird, und überhaupt für die Übertragung von für Flüssigkeits-oder Gasmessungen denkbaren thermischen Verfahren, bei denen Wärmeübertragung und/oder Wärmeleitung eine Rolle spielen, weil zu dem grundsätzlich anderen Fließverhalten der Schüttgüter sich noch völlig andere Gesetzmäßigkeiten für den Wärmeaustausch in den wandnahen Schichten gesellen. According to the prior art it is absurd for flow measurements Methods or devices suitable for liquids or gases, also for measuring the Apply or use mass flow of flowing bulk goods, because the flow behavior the bulk goods are fundamentally different from that of the liquids and gases. This is all the more true for the transfer of the method outlined above which the axial temperature gradient in the boundary layer of the substance between the inlet and the outlet part of a measuring tube is used to limit the heat supply, and in general for the transmission of liquid or gas measurements conceivable thermal processes in which heat transfer and / or conduction play a role play, because to the fundamentally different flow behavior of the bulk solids completely different laws for the heat exchange in the layers close to the wall companions.
Es wurde nun gefunden, daß man entgegen diesen Bedenken den Mengenstrom fließender Schüttgüter mit ausreichender Genauigkeit bestimmen kann, wenn man hierzu einen Wärmekompensator verwendet, dessen dem Gutstrom zugekehrte Austauschfläche eine dem Schüttgut gegenüber abweichende Temperatur aufweist und in dem der Wärmefluß zwischen Schüttgut und Kompensator mittels regelbarer Heiz- und/oder Kühleinrichtungen ganz oder teilweise kompensiert wird. Als Wärmekompensator kann z. B. eine im Innern mit einer Heizspirale versehene Sonde benutzt werden, die in das fließende Schüttgut eingeführt wird. Man kann aber auch einen beliebigen Teil der den Schüttgutstrom einfassenden Wandung durch einen gegen die übrige Wandung wärmeisolierten Wärmekompensator er setzen, z. B. kann man ein kurzes zylindrisches Stück aus einer Rohrleitung herausschneiden und durch einen Hohlzylinder ersetzen, der als Wärmekompensator ausgebildet ist. It has now been found that, contrary to these concerns, the mass flow rate can determine flowing bulk solids with sufficient accuracy if one can do this a heat compensator is used, its exchange surface facing the crop flow has a temperature that differs from the bulk material and in which the heat flow between bulk material and compensator by means of adjustable heating and / or cooling devices fully or partially compensated. As a heat compensator, for. B. one inside with a heating coil provided probe can be used, which is in the flowing bulk material is introduced. But you can also use any part of the bulk material flow surrounding wall by a heat compensator that is thermally insulated from the rest of the wall he put, e.g. B. you can cut a short cylindrical piece out of a pipe and replace it with a hollow cylinder designed as a heat compensator.
Die Form des Kompensators ist nicht entscheidend, wesentlich ist jedoch, daß die Wand, über die der Wärmeausgleich erfolgt, den Fluß des Schüttgutes nicht stört, sich also der übrigen Einfassung des Gutstromes im Verlauf anpaßt, und daß die Länge der Wand in Richtung des Gutstromes gesehen die erforderliche Kontaktzeit gewährleistet. Diese ist von den thermischen und anderen physikalischen Eigenschaften des fließenden Schüttgutes sowie von physikalischen Verknüpfungen, die durch die Meßanordnung gegeben sind, abhängig. The shape of the compensator is not critical, it is essential however, that the wall over which the heat compensation takes place, the flow of the bulk material does not interfere, so it adapts to the rest of the border of the flow of goods, and that the length of the wall, seen in the direction of the flow of material, is the required Contact time guaranteed. This is different from the thermal and other physical Properties of the flowing bulk material as well as of physical connections, which are given by the measuring arrangement, depending.
Für einen rohrförmigen, vertikal angeordneten Wärmekompensator, dessen innere Wand mit dem Schüttgutstrom gleichmäßigen Kontakt hat, besteht zwischen Kontaktzeit und Gutdurchsatz folgende Beziehung: = S Fs yf(i. -darin bedeutet G = Gutdurchsatz (kg/s), s = Länge der Austauschfläche des Wärmekompensators (m), Fs = Querschnitt des durchströmten Rohres (m2), yf = spez. Gewicht des reinen Feststoffes (kg/mS), z = Kontaktzeit eines Schüttgutelementes an der Heizfläche (s), e = Zwischenraumvolumen der fließenden Schüttung (m3/m8). For a tubular, vertically arranged heat compensator whose inner wall has uniform contact with the bulk material flow, there is a contact time between and material throughput has the following relationship: = S Fs yf (i. -therein means G = material throughput (kg / s), s = length of the exchange surface of the heat compensator (m), Fs = cross section of the flowed pipe (m2), yf = spec. Weight of the pure solid (kg / mS), z = contact time of a bulk material element on the heating surface (s), e = space volume the flowing bed (m3 / m8).
Für andere Kompensatorformen gelten entsprechende Beziehungen. Corresponding relationships apply to other types of expansion joint.
Die Temperatur der dem Gutstrom zugekehrten Austauschfläche kann kleiner oder größer als die Temperatur des Schüttgutes sein. Im ersten Fall muß zur Kompensierung des Wärmeflusses zwischen Gut und Kompensator, d. h. zur Aufrechterhaltung einer Temperaturdifferenz zwischen Wand und Gut, Wärme vom Kompensator bzw. von der dem Gutstrom zugekehrten Wand abgeführt werden. Im anderen Fall muß dem Kompensator Wärme zugeführt werden. The temperature of the exchange surface facing the material flow can be lower or higher than the temperature of the bulk material. In the first case, must to compensate for the heat flow between the material and the compensator, d. H. to maintain a temperature difference between the wall and the material, heat from the compensator or from the wall facing the flow of material are discharged. In the other case the compensator must be used Heat can be supplied.
Relativ einfache Vorrichtungen ergeben sich, wenn die dem Gutstrom- zugekehrte Wand höhere Temperaturen aufweist als das Schüttgut. Aus diesem Grund wird diese Verfahrensvariante vorzugsweise angewendet. Relatively simple devices result when the material flow facing wall has higher temperatures than the bulk material. For this reason this process variant is preferably used.
Bei vollständiger Kompensierung des Wärmeflus ses zwischen Schüttgut und der diesem zugekehrten Wand des Kompensators kann die Kompensationswärme als Maß für den Mengenstrom benutzt werden Mittels einer Eichtabelle oder einer Eichkurve, die mit dem Schüttgut aufgenommen wird. kann dann der Mengenstrom ohne Rechnung aus der Kompensationswärme ermittelt werden. Die Kompensationswärme kann dabei je nach Art der Wärmequelle oder -senke und je nach Art des Wärmetransportes z. 3. durch einen Wärmemengenzähler oder durch einen Leistungsschreiber erfolgen, wobei die Skalen dieser Geräte direkt auf Durchflußmengen verziffert sein können. With full compensation of the heat flow between bulk goods and the wall of the compensator facing this can be the compensation heat as Measure for the volume flow can be used by means of a calibration table or a calibration curve, which is picked up with the bulk material. can then the volume flow without invoice can be determined from the compensation heat. The compensation heat can vary depending on the type of heat source or sink and depending on the type of heat transport z. 3. be done by a heat meter or by a power recorder, whereby the scales of these devices can be digitized directly to flow rates.
Wird der Wärmefluß zwischen Schüttgut und der diesem zugekehrten Austauschfläche nur teilweise kompensiert, z. 3. durch Zu- oder Abfuhr einer konstanten Wärmemenge, dann stellen sich mit dem Durchfluß wechselnde Temperaturdifferenzen zwischen dem Schüttgut und der Austauschfläche ein. Diesen Temperaturdifferenzen können nach Messungen mit demSchüttgutwiederbestimmteWertefür denMengenstrom des Schüttgutes zugeordnet werden. Bei Anwendung dieser Verfahrensvariante genügt daher ein mit Thermoelementen oder anderen geeigneten Wärmefühlem gekoppelter Temperaturschreiber, dessen Skala auf Durchflußmengen verziffert sein kann. If the heat flow between the bulk material and the facing Exchange area only partially compensated, e.g. 3. by supplying or removing a constant Amount of heat, then the temperature differences change with the flow between the bulk material and the exchange surface. These temperature differences after measurements with the bulk material, re-determined values for the mass flow of the Bulk material can be assigned. If this variant of the method is used, it is therefore sufficient a temperature recorder coupled with thermocouples or other suitable heat sensors, the scale of which can be digitized on flow rates.
Zur Messung benötigt man mindestens zwei Thermoelemente oder andere geeignete Temperaturfühler, von denen eines im Schüttgutstrom oder in der diesen einfassenden Wandung vor dem Wärmekompensator und eines in der austauschenden, d. h. in der dem Gutstrom zugekehrten Kompensatorwand angeordnet ist. Exakt genommen sind für die Messung die Schüttguttemperatur und die Temperatur der dem Schüttgutstrom zugekehrten Wand entscheidend. Bei der vergleichsweise hohen Leitfähigkeit der Wand kann die Temperatur der Wand als mit der Austauschfläche identisch angesehen werden, ebenso kann an Stelle der Guttemperatur vor dem Wärmekompensator die Temperatur der den Schüttgutstrom einfassenden Wandung gemessen werden. At least two thermocouples or others are required for measurement suitable temperature sensors, one of which is in or in the bulk material flow surrounding wall in front of the heat compensator and one in the exchanging, d. H. is arranged in the compensator wall facing the crop flow. Taken exactly are the bulk solids temperature and the temperature of the bulk solids flow for the measurement facing wall decisive. With the comparatively high conductivity of the wall the temperature of the wall can be regarded as identical to the exchange surface, likewise, instead of the product temperature in front of the heat compensator, the temperature the wall enclosing the bulk material flow can be measured.
Diese Vereinfachungen sind zu vertreten, weil etwa doch spürbare Einflüsse in den Eichkurven berücksichtigt werden.These simplifications are justifiable because there are, for example, noticeable influences must be taken into account in the calibration curves.
In den Zeichnungen ist in Abb. 1 eine Eichkurve wiedergegeben. Sie bezieht sich auf Kristallquarz der Körnung 300 bis 500 es als Schüttgut. Die Schüttguttemperatur vor dem Kompensator betrug 200 C. In the drawings, a calibration curve is shown in Fig. 1. she Refers to 300 to 500 grit crystal quartz as bulk material. The bulk solids temperature in front of the compensator was 200 C.
Der Wärmekompensator war 50mm lang; er hatte eine hohlzylindrische Form, und sein lichter Durchgang entsprach mit 90 mm Durchmesser dem Durch- gang der vertikalen Rohrleitung, in dem er eingebaut war.The heat compensator was 50mm long; it had a hollow cylindrical one Shape, and its clear passage with a diameter of 90 mm corresponded to the corridor the vertical pipeline in which it was installed.
Abb. 2 und 3 zeigen die Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens in beispielsweisen Ausführungsformen. Figs. 2 and 3 show the apparatus for carrying out the method in exemplary embodiments.
In dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 2 ist als Wärmekompensator 1 eine im Gutstrom liegende Sonde verwendet. Sie enthält im Kompensatorteil eine Heizspule 2, die über Leitungen 3 mit einem Leistungsschreiber 4 und parallel hierzu mit einem Leistungsregler 5 verbunden ist. Der Leistungsregler wird vom Netz gespeist; er erhält die Steuerimpulse von einem mit den Thermoelementen 6 verbundenen Spannungsmesser 7. Der Spannungsmesser ist auf eine konstante Temperaturdifferenz zwischen den Thermoelementen eingestellt und steuert den Leistungsregler 5 mit Hilfe einer Brückenschaltung über die Impulsleitung 9 auf die Erhaltung dieser Temperaturdifferenz ein. In der Abbildung sind die Leitungen, die die Thermoelemente miteinander und mit dem Spannungsmesser verbinden, mit 8 bezeichnet. 12 bezeichnet die Leitung, in die die Sonde eingeführt ist, und 13 den vorteilhaft aus schlecht leitendem Material gefertigten Träger des Kompensators. Der Träger ist an einer weiter unten liegenden Stelle im Rohr geführt und tritt an einer Krümmung des Rohres durch die Rohrwand. Diese Ausführung ist vorteilhaft zur Messung des Mengenstromes in Abhängigkeit von der Leistungsaufnahme des Kompensators. In the exemplary embodiment according to FIG. 2, 1 is used as the heat compensator a probe located in the crop flow is used. It contains a heating coil in the compensator part 2, which are connected via lines 3 to a power recorder 4 and parallel to this with a Power controller 5 is connected. The power regulator is fed from the mains; he receives the control pulses from a voltmeter connected to the thermocouples 6 7. The voltmeter is on a constant temperature difference between the thermocouples set and controls the power regulator 5 with the help of a bridge circuit the pulse line 9 to maintain this temperature difference. In the picture are the leads that connect the thermocouples to each other and to the voltmeter connect, denoted by 8. 12 indicates the conduit into which the probe is inserted is, and 13 the carrier advantageously made of poorly conductive material Compensator. The carrier is guided at a point further down in the pipe and occurs at a bend in the pipe through the pipe wall. This execution is advantageous for measuring the mass flow depending on the power consumption of the compensator.
Abb. 3 zeigt eine beispielsweise Form der Vorrichtung, die zur Messung des Mengenstromes in Abhängigkeit von der Temperaturdifferenz mit Vorteil angewendet werden kann. Fig. 3 shows an example form of the device used for measurement of the mass flow depending on the temperature difference is used with advantage can be.
Der Wärmekompensator besteht hier aus einem Hohlzylinder, dessen lichter Durchmesser dem der vertikalen Rohrleitung entspricht. Um den Mantel ist eine Heizspule 2 gelegt, sie nimmt aus dem Netz über einen Spaunungskonstanthalter 10 und einen regelbaren Widerstand 11 eine gleichbleibende Leistung auf. Der Kompensatorwand wird damit eine konstante Wärmemenge zugeführt; das Schüttgut, das eine niedere Temperatur aufweist, führt Wärme von der Kompensatorwand ab. Dieser Wärmefluß bewirkt, daß sich bei gleichbleibendem Mengenstrom des Schüttgutes und bei im Einlauf konstanter Guttemperatur eine bestimmte Temperaturdifferenz zwischen der Kompensatorwand und dem Schüttgut vor dem Kompensator einstellt. The heat compensator consists of a hollow cylinder inside diameter corresponds to that of the vertical pipeline. To the coat is a heating coil 2 is placed, it takes from the network via a voltage stabilizer 10 and an adjustable resistor 11 have a constant power. The compensator wall a constant amount of heat is thus supplied; the bulk material, the lower one Temperature, dissipates heat from the compensator wall. This heat flow causes that with a constant flow rate of the bulk material and with more constant in the inlet Good temperature a certain temperature difference between the compensator wall and the bulk material in front of the compensator.
Die aus dieser Temperaturdifferenz resultierende Spannung der Thermoelemente 6 wird über die Leitungen 8 an den Spannungsmesser 7 übertragen. The voltage of the thermocouples resulting from this temperature difference 6 is transmitted to the voltmeter 7 via the lines 8.
Mit größer werdendem Mengen strom verkleinert sich die Temperaturdifferenz zwischen den Meßteilen, und umgekehrt. Jedem Wert für den Mengenstrom entspricht nach einer kurzen Einstellzeit eine bestimmte Temperaturdifferenz zwischen den Meßstellen bzw. eine bestimmte Spannung am Meßgerät.As the flow rate increases, the temperature difference decreases between the measuring parts and vice versa. Corresponds to each value for the mass flow after a short setting time a certain temperature difference between the measuring points or a certain voltage on the measuring device.
Die Anwendung des beschriebenen Verfahrens ist nicht auf die Bestimmung des Mengenstromes in geschlossenen Leitungen beschränkt. Es kann vielmehr in allen den Fällen angewendet werden, bei denen Schüttgut in gleichbleibender Schicht entlang einer Wand strömt oder gefördert wird. The application of the procedure described is not to the determination the flow rate in closed lines is limited. Rather, it can be in all are used in cases where bulk material is in a constant layer along a wall flows or is promoted.
Beispiel Zur Bestimmung des Mengenstromes eines in einer vertikalen Leitung von 90mm Durchmesser fließenden Schüttgutes, das aus Kristallquarz der Körnung 300 bis 500 ft bestand, wurde ein Vorrichtung gemäß Abb. 3 verwendet. Die an einem hülsenförmigen Wärmekompensator von 90mm lichtem Durchmesser und 50 mm Länge aufgenommene Eichkurve, die mit den für die Messung vorgesehenen Geräten bestimmt wurde, ist in Abb. 1 wiedergegeben. Example To determine the mass flow of a in a vertical Pipe of 90mm diameter flowing Bulk material made from crystal quartz the grain size 300 to 500 ft existed, a device according to Fig. 3 was used. The one on a sleeve-shaped heat compensator with an internal diameter of 90mm and 50 mm length calibration curve recorded with the devices intended for the measurement is shown in Fig. 1.
Der zur Eichung und Messung benutzte Spannungsmesser war ursprünglich auf Temperaturgrade verziffert. Die Skala wurde nach der aufgenommenen Eichkurve ergänzt. The voltmeter used for calibration and measurement was originally deciphered to temperature degrees. The scale was based on the recorded calibration curve added.
Die durch diese Messung ermittelten Durchflußmengen lagen im Mittel bei 0,06 kg/s, entsprechend einer Temperaturdifferenz von 350 C. Eine Reihe von Kontrollmessungen mittels Waage und Stoppuhr ergab Abweichungen von + 3°/o. The flow rates determined by this measurement were on average at 0.06 kg / s, corresponding to a temperature difference of 350 C. A number of Control measurements using scales and stopwatch showed deviations of + 3%.
Claims (7)
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| DEE15995A DE1127608B (en) | 1958-06-11 | 1958-06-11 | Method and device for determining the mass flow of flowing bulk material |
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| DEE15995A DE1127608B (en) | 1958-06-11 | 1958-06-11 | Method and device for determining the mass flow of flowing bulk material |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1127608B true DE1127608B (en) | 1962-04-12 |
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ID=7069182
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| DEE15995A Pending DE1127608B (en) | 1958-06-11 | 1958-06-11 | Method and device for determining the mass flow of flowing bulk material |
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| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE1127608B (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2395491A1 (en) * | 1977-06-22 | 1979-01-19 | Bosch Gmbh Robert | RESISTANCE MEASUREMENT PROBE FUNCTION OF TEMPERATURE FOR MEASURING FLOW RATES. |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2446283A (en) * | 1945-01-31 | 1948-08-03 | Universal Oil Prod Co | Flow measuring device |
-
1958
- 1958-06-11 DE DEE15995A patent/DE1127608B/en active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2446283A (en) * | 1945-01-31 | 1948-08-03 | Universal Oil Prod Co | Flow measuring device |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2395491A1 (en) * | 1977-06-22 | 1979-01-19 | Bosch Gmbh Robert | RESISTANCE MEASUREMENT PROBE FUNCTION OF TEMPERATURE FOR MEASURING FLOW RATES. |
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