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Konzentrationsmessung
von Füssigkeiten
ECHOMETER 1076 K

Spezialentwicklung
für Aufgaben im Bereich der Chemie
Prospekt Technische Daten
Bestellinfo

Spezialsonde für Flüssigkeiten

Mithilfe einer in die Flüssigkeit getauchten Spezialsonde ermittelt das ECHOMETER 1076 K deren Schallgeschwindigkeit, die ein Maß für die Stoffkonzentration ist.
 
 Messprinzip des ECHOMETER 1076 K
 
Das ECHOMETER 1076 K ist ein Gerät zur Messung von Schallgeschwindigkeiten in Flüssigkeiten.

Die mitgelieferte Sonde ist küvettenartig aufgebaut und wird zur Messung einfach in die Flüssigkeit getaucht.
Je ein Ultraschallsender und -empfänger befinden sich in der Sonde. Ihre Piezoschwinger sind mit einer Schutzschicht versehen, um Beschädigungen durch chemischen Angriff der zu messenden Flüssigkeit zu vermeiden.

Gemessen wird die Zeit, die der Schall benötigt, um die konstante, definierte Strecke zwischen Sender und Empfänger in der zu messenden Flüssigkeit zu durchlaufen.

In der elektronischen Auswerteeinheit wird dann die Schallgeschwindigkeit berechnet und über ein Display zur Anzeige gebracht.
 

Schematischer Prüfkopfaufbau
 
 Konzentrationsbestimmung in Flüssigkeiten mit Ultraschall
 
Die Schallgeschwindigkeit in einem Stoff ist abhängig von seiner chemischen Natur und damit eine Stoffkonstante. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Schalls ist in jeder chemischen Verbindung unterschiedlich groß. Bei binären Systemen ändert sich die Schallgeschwindigkeit des Systems in charakteristischer Weise mit der Zusammensetzung. Abb. 1 zeigt dies am Beispiel des Gemisches Methanol-Wasser.
 
Gemisch Methanol - Wasser
Abb. 1: Gemisch Methanol-Wasser
 
Bei bekannter Konzentrationsabhängkeit (Kalibriermessung) kann dafür die jeweilig vorliegende Zusammensetzung über eine Schallgeschwindigkeitsmessung bestimmt werden.
Die Eignung des Geräts u.a. für den Einsatz in der Qualitätssicherung bei chemischen Erzeugnissen zeigt das folgende Anwendungsbeispiel. Untersucht wurde ein marktübliches Korrosionsschutzmittel, das hauptsächlich in Kühlschmiermitteln (zur spanabhebenden Metallbearbeitung) Verwendung findet.
 

Abb. 2: Marktübliches Korrosionsschutzmittel
 
Die Schallgeschwindigkeiten von einigen bekannten Flüssigkeiten ist in der nachfolgenden Tabelle zusammengestellt. Bei Flüssigkeitsgemischen kann davon ausgegangen werden, dass sich deren Konzentrationen durch Messung der Schallgeschwindigkeit um so besser ermitteln lassen, je größer die Schallgeschwindigkeiten der einzelnen (reinen) Flüssigkeitskomponenten sich unterscheiden.
 
Flüssigkeit Schallgeschwindigkeit Temperatur T Δcl/ΔT
  cl [m/s] °C m/s °C
Aceton 1174 25 -4,5
Äthyläther 1006 20 -5,7
Äthylalkohol (Äthanol) 1207 25 -4,0
Äthylenglykol 1658 25 -2,1
Ameisensäure (HCOOH) 1287 20 -
Ammoniak 1663 16 -
Benzin 1166 17 -
Benzol 1295 25 -4,65
Butan/Propan-Gemisch (2 bar) (6) 870 20 -
Chloroform 1001 23,5 -3,5
Dieselöl 1250 20 -
Dioxan (Diäthylendioxid) 1380 20 -
Freon 973 20 -4,3
Glyzerin 1923 20 -1,8
Heptan (n) 1165 23 -4,2
Hexan 1113 23 -
Kerosin 1295 34 -
Kochsalzlösung 1 % 1487 25 -
Kochsalzlösung 25 % 1770 25 -
Methanol (Methylalkohol) 1121 20 -3,3
Methylenchlorid 1109 20 -
Methylenjodid 977 24 -
Motoröl (SAE 20 und 30) 1740 20 -
Nitrobenzol 1477 20 -3,7
Oktan 1192 20 -4,2
Olivenöl 1381 32 -
Paraffinöl (Vaselinöl) 1420 33,5 -
Paraldehyd 1186 20 -
Pentan 1020 20 -
Per-Chloräthylen 1070 20 -
Petroleum 1395 15 -
Propanol (Propylalkohol, n) 1234 24 -
Propanol (Propylalkohol. iso) 1231 24 -
Quecksilber 1451 20 -0,46
Rizinusöl 1477 25 -3,6
Sauerstoff (O2) 911 -183,6 -
Schwefelsäure (H2SO4) 1440 15 -
Spindelöl 1431 25 -
Stickstoff (N2) 869 -197 -
Terpentinöl 1280 27 -
Tetrachloräthan 1155 28 -
Tetrachloräthylen 1027 28 -
Tetrachlorkohlenstoff 943 20 -3,1
Toluol 1320 23 -4,3
Trichloräthylen 1049 20 -
Wasser H2O (destilliert) 1497 25 +2,4
Wasser D2O (schwer) 1399 25 +2,8
Wasser (Meerwasser) 1531 25 +2,4
Xylol, m 1328 22 -4,1
Zink 2700 450 -
Schallgeschwindigkeit von Flüssigkeiten
[1] Bergmann,L.:Der Ultraschall und seine Anwendung in Wissenschaft und Technik. VDI Verlag GmbH, Berlin NW7
[2] Anon, L.W. und R.C. Chivers: Thermal Effects in Dilute Suspensions. Ultrasonics, 28 (1990)
[3] Hütte: Taschenbuch der Werkstoffkunde (Stoffhütte). 4. Aufl., Verlag W. Ernst & Sohn Berlin-München , (1967)
[4] Wheast, R.C. (Editor): Handbook of Chemistry and Physics. 58th Edition, CRC Press, Cleveland Ohio (1977)
[5] Sutilov, V.A.: Physik des Ultraschalls. Springer-Verlag, Wien NewYork (1984)
(6) Labormessungen Fa. KARL DEUTSCH

Die Schallgeschwindigkeiten in der Tabelle gelten bei den dort angegebenen Temperaturen.

 Lieferumfang / Bestellinformationen
 
Das Messgerät wird als betriebsbereites Komplett-Messgerät geliefert. Es besteht aus:
  • Messgerät ECHOMETER 1076.012
  • Ultraschallsonde 1498.023
  • Batterien
  • Transportkoffer
  • Betriebsanleitung
  • 2 Bechergläser à 100 ml
  • Temperaturmessgerät "Checktemp"
  • PC-Hilfsprogramm "KonzBest" zur Kalibrierung und Dokumentation (unter Windows® zu installieren)
Als separates Zubehör ist erhältlich:
  • Separate Ultraschallsonde (Art.-Nr.: 1498.023)
  • NiMH-Akku-Set, 2 Stck. (Art.-Nr.: 6016.001)
  • Ladegerät 230 V für NiMH-Akkus (Art.-Nr.: 6015.001)
  • PC-Software "EasyExport" (Art.-Nr.: 2905.001)
 

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