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Abbildung 1 zeigt eine schematische Darstellung der Temperaturverteilung im Gas durch den Mikroheizer (links) und ein Bild des mikrothermischen Sensors (rechts).

Die Wärmeleitfähigkeit eines Gasgemischs ist normalerweise nicht im Fokus unserer Kunden. In der Regel interessieren sie sich für andere Eigenschaften wie den Brennwert, die Methanzahl oder die molare Menge einer bestimmten Gaskomponente. Um die Beziehung zwischen Wärmeleitfähigkeit und den gewünschten Ausgangseigenschaften zu bestimmen, kalibrieren wir jedes gasQS static intern mit anwendungsspezifischen Gasmischungen.

_{Abbildung 2 zeit die charakteristische Kurve der Wärmeleitfähigkeit eines Methan-Wasserstoff-Gasgemisches in Abhängigkeit vom Wasserstoff-Molanteil.}

Diese Methodik funktioniert gut für (quasi-)binäre Gasgemische, bei denen eine direkte Beziehung zwischen den Eigenschaften besteht. Für komplexere Gasgemische, bei denen die Anteile der Gase unabhängig voneinander variieren können, empfehlen wir unseren Kunden den gasQS flonic. Mit drei unabhängigen Messungen der Gaseigenschaften kann er auch komplexe Gasgemische problemlos verarbeiten.

Die Unterscheidung zwischen quasibinären und Mehrgasgemischen ist beispielsweise bei Erdgas relevant. Erdgas besteht hauptsächlich aus Methan, meistens zu mindestens 90%. Der Rest besteht aus längerkettigen Kohlenwasserstoffen und anderen Gasen, was zu einer grossen Varianz der Wärmeleitfähigkeit führt. Die Zusammensetzung und Qualität von Erdgas aus einer Quelle bleibt im Allgemeinen konstant, aber es können erhebliche Unterschiede zwischen verschiedenen Quellen auftreten.

Die Mischung eines Erdgases konstanter Qualität mit einem anderen Gas (z. B. Wasserstoff) ist ein perfektes Beispiel für ein quasi-binäres Gasgemisch: Eine Erhöhung des Wasserstoffanteils geht mit einer Verringerung des Erdgasanteils einher, wobei jeder Bestandteil des Erdgases gleich stark abnimmt.

Die Vermischung eines Erdgases unterschiedlicher Qualität mit einem anderen Gas ist dagegen ein Beispiel für ein Mehrgasgemisch und wäre keine geeignete Messaufgabe für eine gasQS-Statik. Zur Veranschaulichung dieses Punktes sind in der nachstehenden Tabelle drei verschiedene Erdgas-Wasserstoff-Gemische dargestellt, die die gleiche Wärmeleitfähigkeit haben. Es ist klar, dass in diesem Fall die Messung der Wärmeleitfähigkeit allein nicht ausreicht, um die molare Konzentration von Wasserstoff ausreichend genau zu bestimmen.

_{Tabelle 1 zeigt drei Erdgas-Wasserstoff-Gemische mit der gleichen Wärmeleitfähigkeit. Zur besseren Veranschaulichung werden grosse Unterschiede in der Zusammensetzung des Erdgases verwendet.}

In einem speziellen Fall wäre es möglich, mit zwei gasQS-Statiken vor und nach der Mischeinheit eine Lösung zur Bestimmung der Gasanteile zu realisieren. Dies wird in einem späteren Artikel behandelt.

In der nachstehenden Grafik ist das Ansprechverhalten eines für einen durchschnittlichen Erdgas-Wasserstoff-Gemisch kalibrierten gasQS static dargestellt. Die schwarze 1:1-Linie stellt die Messung eines Erdgas-Wasserstoff-Gemischs der gleichen Qualität wie das Kalibriergas dar. Die grün gestrichelten Linien stellen mögliche Messergebnisse dar, wenn sich die Qualität des Erdgases im Vergleich zur Kalibrierung angemessen ändert. Bei hohen Wasserstoffanteilen wird der Fehler verschwindend klein - die Variation der Erdgasqualität macht kaum einen Unterschied, wenn die Wärmeleitfähigkeit des Gemisches von Wasserstoff dominiert wird!

_{Abbildung 3 zeigt die Vergleich des ermittelten Wasserstoffmolekularanteils mit dem tatsächlichen Wasserstoffmolekularanteil für ein durchschnittliches Erdgas, für das der gasQS static kalibriert wurde (schwarze Linie), und für Gase mit 100 % bzw. 85 % Methan (grüne gestrichelte Linien). Die maximalen Fehler für die extremen Gaszusammensetzungen betragen jeweils ±1,8% H2} .

Wir hoffen, dass dieser Artikel die Fragen zum Messprinzip und zur Bedeutung der Kalibrierung für gasQS static geklärt hat. Obwohl die Beispiele auf die Bestimmung der molaren Masse beschränkt sind, kann der gasQS static auch für die Bestimmung des Brennwerts (bei definierten Erdgasbereichen) und der Methanzahl (bei LNG) kalibriert werden. Das gasQS static wird seit Jahren erfolgreich im Biogasbereich eingesetzt. Bei Fragen oder Anregungen zu diesem Artikel oder zur gasQS-Technologie stehen wir Ihnen gerne zur Verfügung.

Wenn Sie Fragen oder Anregungen zu diesem Artikel oder zur gasQS-Technologie im Allgemeinen haben, dann zögern Sie bitte nicht, uns zu kontaktieren - wir freuen uns auf Ihre Nachricht.