Einführung

Unter Kalorimetrie versteht man die Messung von Wärmemengen, die mit biologischen, chemischen oder physikalischen Prozessen zusammenhängen und sowohl exotherm als auch endotherm sein können. Zur Bestimmung wird ein Kalorimeter verwendet. Man unterscheidet zwischen direkter und indirekter Kalorimetrie. Diese Wissenschaft wurde 1756 von Joseph Black, einem Physikprofessor an der Universität Glasgow begründet.

Im folgenden werden wir uns nur mit der Gaskalorimetrie befassen.

Üblicherweise arbeiten Gaskalorimeter kontinuierlich und verbrennen das Probengas und ermitteln den Wobbe-Index, Heizwert oder den Brennwert. Die durch das Gas freigesetzte Wärme wird in einen kühlen Gastrom eingeleitet und die Temepraturerhöhung gemessen. Zusätzlich wird meist auch gleich eine Gasdichtemessung verbaut um die Kenngrößen zu ermitteln.

Der Wobbe-Index, auch bekannt als Wobbe-Wert, Wobbe-Index, Wobbe-Zahl (benannt nach dem Gasingenieur und Erfinder Goffredo Wobbe). Die Messung erfolgt durch kontrollierte Verbrennung des Prüfgases. Eine Prüfflamme erhitzt einen Heizkörper, dessen Temperatur gemessen wird. Man unterscheidet zwischen den oberen Wobbe-Index (Kondensat bildet sich beim Abkühlen) und den unteren Wobbe-Index (Es bildet sich kein Kondensat beim Abkühlen).

Obwohl Gaskalorimeter als kontinuierliche Messgeräte bezeichnet werden kommt es durch die endliche Wärmekapazität zu T90-Zeiten von ca. >= 1min. RIKEN KEIKI hat es bei seinem OHC-800 geschaft die T90-Zeit auf <0,5s zu reduzieren. Vergleichsdaten von OHC-800- und GC-Messungen von stickstoffhaltigem Brenngas haben ergeben: Das OHC-800 verfügt über die gleiche hohe Genauigkeit wie ein Gaschromatograph. Darüber hinaus führt OHC-800 kontinuierliche Messungen und eine schnelle Änderungsverfolgung durch, ohne dass es durch N2 beeinträchtigt wird. Die Messdaten können alle 0,25 Sekunden aktualisiert werden, was bei der Gaschromatographie nicht möglich ist. Das robuste Design für alle Messumgebungen eliminiert das Risiko von Messausfällen.

Durch die Kombination eines optischen Sensors und eines Schallgeschwindigkeitssensors zur Durchführung spezieller komensatorischer Berechnungen wird das System nicht durch Störungen durch Gase ohne Wärmegehalt wie N2, CO2 und O2 beeinträchtigt

OPT-SONIC-Methode von RIKEN KEIKI

Bestimmung des Heizwertes von Brenngas durch Messung der Schallgeschwindigkeit und der Lichtgeschwindigkeit beim Durchgang durch das Brenngas.

Messfehler aufgrund von Gasinterferenzen

Das Opt-Sonic-Gaskalorimeter OHC-800 verwendet zwei Sensoren, einen optischen Sensor und einen Schallsensor. Jeder dieser Sensoren misst unabhängig den Heizwert. Bei der Messung brennbarer Gase beeinflussen Störgase wie N2, CO2, O2 und CO das Sensorverhalten auf unterschiedliche Weise. Riken Keiki entdeckte einen Zusammenhang zwischen diesen durch Störgase verursachten Sensorreaktionsfehlern. Durch die Anwendung der Opt-Sonic-Berechnung können die Auswirkungen von Brenngasinterferenzen negiert werden. Damit ist die Gewährleistung wirklich genauer und wiederholbarer Brennwertmessungen sichergestellt.

RIKEN KEIKI's Opt-Sonic-Berechnung erklärt

Riken Keiki hat einen Zusammenhang zwischen optischen und akustischen Sensoren entdeckt, bei dem das Verhältnis der Messfehler unabhängig von der Gasart konstant bleibt und etwa 2,20 beträgt.

Anwendung der Opt-Sonic Berechnung

Durch die Anwendung der Opt-Sonic-Berechnung werden Interferenzeffekte eliminiert, was wirklich genaue CV-Messungen ermöglicht.

Vergleich verschiedener kalorimetrischer Verfahren

OHC-800 Schafft alle Gaskalorimeter-Herausforderungen