Der Taupunkt des Druckluftsystems entspricht einem Wassergehalt der Gasphase von ≤ 300 ppm.

Grundkonzepte des Wassergehalts von Gasen und des Drucktaupunkts

Im Bereich der industriellen Gasaufbereitung und der Reinigung von Druckluft zählen zu den zentralen Kenngrößen zur Beurteilung des Trocknungsgrades eines Gases hauptsächlichWassergehalt des GasesundDrucktaupunktDer Wassergehalt eines Gases wird üblicherweise verwendet, um den absoluten oder relativen Anteil des in ihm enthaltenen Wasserdampfs anzugeben, während der Drucktaupunkt die Temperatur bezeichnet, bei der der im Gas vorhandene Wasserdampf unter einem bestimmten Systemdruck zu flüssigem Wasser kondensiert. Das Verständnis des Zusammenhangs zwischen diesen beiden Größen ist für die Auslegung und den Betrieb von Gasaufbereitungssystemen von entscheidender Bedeutung.

Die physikalische Bedeutung eines Wassergehalts von 300 ppm

Wenn von einem Wassergehalt des Gases von ≤ 300 ppm die Rede ist, handelt es sich in der Regel um den Volumenanteil (ppmv). Das bedeutet, dass in einer Million Volumeneinheiten des Gases das Volumen des Wasserdampfs höchstens 300 Einheiten beträgt. Diese Angabe spiegelt unmittelbar den molaren Anteil des Wasserdampfs im Gasgemisch wider. Unter Standardbedingungen stellt ein Wassergehalt von 300 ppmv einen vergleichsweise niedrigen Wert dar und entspricht typischerweise dem Zustand von Druckluft, die einer ersten Trocknung oder einer Kältetrocknung unterzogen wurde.

Das Umrechnungsprinzip zwischen Drucktaupunkt und Feuchtigkeitsgehalt

Um den ppm‑Gehalt an Wasser in ein konkretes Taupunkttemperaturmaß umzurechnen, ist es erforderlich, mithilfe vonParameterumrechnungUm den Dampfdruck des Wasserdampfs zu bestimmen, gilt gemäß dem Dalton’schen Gesetz der Partialdrücke: Der Dampfdruck des Wasserdampfs entspricht dem Gesamtdruck des Gasgemischs multipliziert mit dem Volumenanteil des Wasserdampfs (der ppm‑Wert dividiert durch eine Million).

• Berechnung des WasserdampfpartialdrucksMultipliziert man den absoluten Druck des Systems mit 300/1.000.000, erhält man den Dampfdruck des Wassers bei dem aktuellen Feuchtigkeitsgehalt.
• Den Taupunkt mithilfe einer Tabelle ermitteln oder berechnenNach Ermittlung des Dampfdrucks des Wasserdampfs lässt sich mithilfe eines Tabellenwerks für den Sättigungsdampfdruck von Wasser oder unter Verwendung empirischer Formeln die zugehörige Sättigungstemperatur bestimmen; diese entspricht der Taupunkttemperatur bei diesem Druck.

Veränderungsgesetzmäßigkeiten des Taupunkts unter unterschiedlichen Systemdrücken

Besonders zu beachten ist, dass,DrucktaupunktDies steht in direktem Zusammenhang mit dem Betriebsdruck des Systems. Bei konstanter Gasfeuchte (ppm) gilt: Je höher der absolute Druck des Systems ist, desto größer ist der Partialdruck des Wasserdampfs, und entsprechend liegt auch der Taupunkt bei diesem Druck höher.

• Atmosphärischer ZustandBei einem Standardluftdruck von etwa 0,1 MPa (absolut) entspricht einem Wassergehalt von 300 ppm ein Dampfpartialdruck von rund 30 Pa; der Taupunkt unter Normaldruck liegt damit bei etwa −32 °C.
• Druckzustand: Wenn der absolute Druck des Systems auf 0 ansteigt. 7MPa (Bei etwa 7 bar) steigt der Dampfdruck entsprechend an, wodurch der Taupunkt des Druckluftsystems deutlich auf einen Bereich von etwa −10 °C bis −15 °C ansteigt.

Daher ist es bei der Beurteilung der Gas‑Trocknungsleistung unerlässlich, klar zu unterscheiden, ob es sich bei den Taupunktdaten um den Atmosphärentaupunkt oder den Drucktaupunkt handelt, um Fehlentscheidungen aufgrund unterschiedlicher Druckbedingungen zu vermeiden.

Hinweise zur praktischen Messung und zur Umrechnung von Parametern

In der praktischen Gasbehandlungstechnik sind bei der Umrechnung und Messung von Parametern folgende wesentliche Aspekte zu beachten:

• Druckbezugspunkt festlegenBei der Einsicht in Geräteparameter oder bei Umrechnungen ist unbedingt zu prüfen, ob die Angaben auf dem Überdruck‑ oder dem Absolutdruck basieren; bei Umrechnungen ist stets der Absolutdruck zu verwenden.
• Einfluss der Temperatur auf die MessungDie Messgenauigkeit eines Taupunktmessgeräts wird von der Gastemperatur, der Strömungsgeschwindigkeit sowie von Verunreinigungen beeinflusst. Die Probenahmeleitung sollte möglichst kurz ausgeführt und auf wasseradsorbierende Rohrmaterialien verzichtet werden, um eine Beeinflussung der Messergebnisse durch Umgebungsfeuchtigkeit zu vermeiden.
• Umrechnung zwischen Betriebsbedingungen und Normbedingungen: Als Volumenanteil ist ppm nur in geringem Maße von Temperatur und Druck abhängig; bei der Berechnung des Massendurchflusses oder der absoluten Luftfeuchtigkeit müssen jedoch streng Temperatur- und Druckkorrekturfaktoren berücksichtigt werden.