Wissens-Zwinker: Luft & N2 – DGF-I1 Dichtemessgerät für Gase
Jahrgang 1 | Nummer 1
Warum dieser Test?
Was ist ein Wissens-Zwinker?
Welche Gase wurden verwendet?
- Stickstoff 4.5
PanGas (Materialnummer 6430112) - Trockenluft
Druckluft-Kompressor
Dichtemessung
Die Messung der Dichte wurde mit dem Gasdichtesensor DGF-I1 durchgeführt. Dazu wurde der Sensor jeweils einige Zeit von den aufgeführten Gasen bei konstantem Durchfluss durchströmt. Mittels Protokollfunktion wurde pro Sekunde ein Messwert für die Dichte, Temperatur, Druck sowie Referenzdichte aufgezeichnet.
Stickstoff (N2)
1.2503 kg/m³
bei 0 °C, 1.01325 bar abs
Trockenluft (Air)
1.292 kg/m³
bei 0 °C, 1.01325 bar abs
Der TrueDyne-Sensor
Der DGF-I1 Dichtesensor ist mit einem Durchmesser von 33.5 mm und einer Länge von 63 mm sehr kompakt gebaut und findet auch auf kleinstem Raum Platz. Er wird mit dem integrierten Anschluss direkt in die Gasleitung oder den Gastank geschraubt, ein Filter schützt vor Verschmutzung. Die Messwerte werden über eine RS485-Schnittstelle an das übergeordnete System übertragen. Die Ansprechzeit von 5 Sekunden macht eine Dichtemessung direkt im Prozess möglich – die Messung muss nicht unterbrochen werden.
Zulässige Messstoffe:
Wasserstoff (H2) • Helium (He) • Stickstoff (N2) • Sauerstoff (O2) • Kohlenstoffdioxid (CO2) • Argon (Ar)
Medien, die von zuvor aufgeführten Messstoffen abweichen, können ggf. nach Einzelabklärung verwendet werden. Zum Beispiel Neon (Ne) und Krypton (Kr).
DGF-I1 Dichemessgerät für Gase
Max. Messabweichung:
Dichte: <0,1 kg/m³
Temperatur: <0,8 °C
Druck: <0,04 bar
Mit Feldabgleich Dichte <0,05 kg/m³
Wiederholbarkeit:
Dichte: <0,015 kg/m³
Temperatur: <0,06 °C
Druck: <0,005 bar
Zulässiger Dichtemessbereich:
0,2 … 19 kg/m³
Zulässiger Druckbereich:
Max. Messbereich:
1…10 bar (absolut)
Gasgemische mit Argon (Ar) nur bis
max 9 bar (abs) verwenden.
Berstdruck 30 bar
Prüfaufbau
Abbildung 1 zeigt den Aufbau der Versuchsstation. Über fünf parallel geschaltete thermische Massendurchflussregler (MFC) konnte der Sensor abwechselnd von den verschiedenen Reingasen durchströmt werden. Die Installation der Abfuhr an der seitlichen Öffnung des Sensors begünstigt dabei den Gasaustausch im Gehäuse, wodurch die Reaktionszeit optimiert werden kann.
- Gaszufuhr
- MFC: Vögtlin red-y GSC-B9SA-BB23
- Statischer Mischer: Swagelok
- Dichtesensor: TrueDyne DGF-I1
Abbildung 1 – Aufbau Gasmischanlage
Ergebnisse
Um das Ergebnis der Messungen besser beurteilen zu können wurden die Mittelwerte von Dichte, Druck, Temperatur, und Referenzdichte (bei T = 0 °C, p = 1.01325 bar abs) berechnet. Dafür wurden pro Medium 100 Messpunkte im eingeschwungenen Zustand verwendet.
In Abbildung 2 werden sowohl die Reaktionszeit und Stabilität der Messwerte als auch die vom DGF-I1 ausgegebene Referenzdichte sowie die berechnete Referenzdichte bei 0 °C unter atmosphärischem Druck von 1.01325 bar abs dargestellt.
- Referenzdichte Air – Trockenluft
- Referenzdichte N2 – Stickstoff
A. Datenauszug Tabelle A
B. Datenauszug Tabelle B
Die maximale Messabweichung des DGF-I1 (Dichte: <0,1 kg/m³) liegt deutlich ausserhalb der Skala von Abbildung 2
Tabelle 1 – Berechnung Mittelwerte und Referenzdichte
Abbildung 2 – Messergebnisse Luft und N2
Abbildung 3 und 4 stellen die Häufigkeitsverteilungen der gemessenen Referenzdichten dar und hilft die Wiederholbarkeit des Gasdichtesensors zu visualisieren. Hierbei wurden dieselben Messwerte wie für die Mittelwertberechnungen verwendet, als Klassenbreite wurde für beide Medien 0.001 kg/m³ definiert.
Abbildung 3 – Verteilung Referenzdichte – Air Trockenluft
Abbildung 4 – Verteilung Referenzdichte – N2 Stickstoff
Die in der Abbildung 2 markierten Felder A und B zeigt Ihnen die Herkunft der Rohdaten der Tabellen A (Sekunde 5…15) und Tabelle B (Sekunde 160…170).
Tabelle A – Messergebnisse Luft und N2 – Sekunde 5..15
Tabelle B – Messergebnisse Luft und N2 – Sekunde 160..170
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