Taupunkt u. Drucktaupunkt

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Was ist der Unterschied zwischen Taupunkt und Drucktaupunkt ?

Der Begriff „Drucktaupunkt” wird verwendet, wenn die Taupunkttemperatur von Gasen bei Drucken über dem Umgebungsdruck gemessen wird. Es handelt sich dabei also um die Taupunkttemperatur eines unter Druck stehenden Gases. Dies ist von besonderer Bedeutung, da sich bei veränderndem Druck die Taupunkttemperatur des betreffenden Gases ändert.

Welchen Einfluss hat der Druck auf den Taupunkt ?

Bei steigendem Gasdruck steigt auch dessen Taupunkttemperatur. Nachstehend wird dies am Beispiel von Luft bei Umgebungsdruck von 1013,3 mbar und einer Taupunkttemperatur von -10 °C erläutert. Gemäß vorstehender Tabelle beträgt der Wasserdampfpartialdruck (durch „e“ gekennzeichnet) 2,8 mbar. Komprimiert man nun diese Luft und verdoppelt den Gesamtdruck auf 2.026,6 mbar, verdoppelt sich nach dem Daltonschen Gesetz auch der Wasserdampfpartialdruck (e) auf einen Wert von 5,6 mbar. Diesem Wert von 5,6 mbar entspricht nun eine Taupunkttemperatur von etwa -1 °C. Somit steigt mit dem Luftdruck auch die Taupunkttemperatur der Luft. Umgekehrt sinken bei Ausdehnung eines komprimierten Gases auf Umgebungsdruck die Partialdrucke aller Gaskomponenten einschließlich dem des Wasserdampfs, sodass die Taupunkttemperatur des Gases sinkt. Die Beziehung zwischen dem Gesamtdruck zum Wasserdampfpartialdruck, e, lässt sich wie folgt beschreiben:

P1/P2 = e1/e2

Nach der Umwandlung der Taupunkttemperatur in den entsprechenden Sättigungsdampfdruck lässt sich leicht der Einfluss der Änderung des Gesamtdrucks auf den Sättigungsdampfdruck berechnen. Der errechnete Sättigungsdampfdruck kann dann wieder in die entsprechende Taupunkttemperatur umgewandelt werden.
Diese Berechnungen können mithilfe von Tabellen erfolgen, werden aber auch durch eine Reihe von Programmen erledigt.


Warum sind Kenntnisse über den Taupunkt der Druckluft wichtig?

Die Bedeutung der Taupunkttemperatur der Druckluft ist von ihrem jeweiligen Verwendungszweck abhängig. In vielen Fällen kann die Frage nach dem Taupunkt unberücksichtigt bleiben (portable Kompressoren für Pneumatik Werkzeuge, Reifendrucksysteme an Tankstellen usw.).
In manchen Fällen ist der Taupunkt nur wichtig, weil die Leitungen, durch die die Luft strömt, Temperaturen unter dem Gefrierpunkt ausgesetzt sind, bei denen ein zu hoher Taupunkt
zum Gefrieren und Blockieren der Leitungen führen kann.

Viele moderne Industrieanlagen setzen Druckluft zum Betrieb diverser Systeme ein, deren Funktion bei Kondensatbildung an internen Teilen beeinträchtigt werden kann.
Einige wasserempfindliche Prozesse, die mit Druckluft arbeiten (z. B. Spritzlackierung), können hohe Anforderungen an den Trocknungsgrad stellen. Für medizinische und pharmazeutische Prozesse können Wasserdampf oder andere Gase eine „Verunreinigung” darstellen, sodass sehr hohe Reinheitsgrade gefordert sind.

Welcher Taupunkt-Temperaturbereich ist typisch für Druckluft ?

Die Taupunkttemperaturen von Druckluft reichen von Umgebungstemperatur bis herab zu -80 °C, in besonderen Fällen sogar noch darunter. Kompressor Systeme ohne Lufttrocknung neigen dazu Druckluft zu erzeugen, die bei Umgebungstemperatur gesättigt ist. Systeme mit Kältetrocknern leiten die Druckluft durch einen gekühlten Wärmetauscher, sodass die Feuchtigkeit aus dem Luftstrom kondensiert. Derartige Systeme erzeugen üblicherweise Druckluft mit einem Taupunkt nicht unter +3 °C. Mit Trockenmittel arbeitende Trocknersysteme absorbieren den Wasserdampf aus dem Luftstrom und erreichen damit Taupunkte von -40 °C tp und darunter.

 

Wie wird der Taupunkt in Druckluft zuverlässig gemessen?
 

Bestimmte Prinzipien der Taupunktmessung gelten unabhängig vom Hersteller für alle Typen von Messgeraten:
 
• Wählen Sie ein Gerät mit dem richtigen Messbereich:
 

Einige Messgerate eignen sich nur zur Messung hoher Taupunkttemperaturen, und umgekehrt gibt es Geräte, mit denen sehr niedrige Taupunkttemperaturen gemessen werden können, die jedoch bei hohen Taupunkten nicht einwandfrei arbeiten.
 
• Berücksichtigen Sie die Druckempfindlichkeit des Taupunktmessgeräts:
 
Manche Messgerate sind nicht für den Einsatz unter Prozessdruck geeignet. Sie können montiert werden, um die Druckluft zu messen, nachdem diese auf Umgebungsdruck entspannt wurde.
Soll jedoch der Drucktaupunkt gemessen werden, muss der gemessene Taupunktwert nachträglich korrigiert werden.
 
• Korrekte Sensormontage:
 
Folgen Sie den Empfehlungen des Herstellers. Der Einbau von Taupunktsensoren sollte
nicht am Ende von Stutzen oder sonstigen Rohrenden erfolgen wo die Luft nicht zirkulieren kann. 
 
Andjana Instruments stellt Messgeräte her, die sich ideal zur Messung der Taupunkttemperatur in Druckluft eignen. Die Sensortechnologie ermöglicht schnelle Taupunktmessungen mit einer Genauigkeit von +/- 2 °C über einen Messbereich hinweg, der bei der Umgebungstemperatur beginnt und bis zu einem Taupunkt von -80 °C reicht.
 
Zusätzlich zu den vorstehend genannten Prinzipien sollten Sie auch folgende Gesichtspunkte bei der Wahl und der Montage eines Taupunktmessgeräts berücksichtigen:
 

A. Im besten Fall wird der Taupunktsensor von der Druckluftleitung isoliert eingebaut. Dies wird durch die Montage des Sensors in einer Probenahmezelle erreicht, die wiederum über ein T-Stuck mit der Druckluftleitung am Messpunkt verbunden ist. So wird stets eine geringe Menge Druckluft am Sensor vorbeigeführt. Die Zelle sollte aus Edelstahl bestehen und über eine Rohrleitung (1/4” oder 6 mm) mit dem T-Stück verbunden werden. Empfehlenswert ist die Montage eines Absperrventils zwischen Zelle und Druckluftleitung. Damit wird der Ein und Ausbau des Sensors erheblich erleichtert.
 
B. Die Verwendung eines Durchflussbegrenzers ist sinnvoll, um den Luftstrom durch den Sensor kontrollieren zu können. Der notwendige Volumenstrom liegt bei nur 1 l/min. Zur Durchflussbegrenzung kann sowohl eine Ablassschraube als auch ein Ventil vorgesehen werden. Um den Drucktaupunkt messen zu können, wird die Durchflussbegrenzung nach dem Sensor angeordnet, damit nach dem Öffnen des Absperrventils der Sensor dem Prozessdruck ausgesetzt ist. Zur Messung des Taupunkts bei Umgebungsdruck sollte sich die Durchflussbegrenzung vor dem Taupunktsensor befinden.
 
C. Der empfohlene Volumenstrom darf nicht überschritten werden. Bei der Messung des Drucktaupunkts führt eine erhöhter Volumenstrom zu einem lokalen Druckabfall am Sensor. Da die Taupunkttemperatur druckabhängig ist, kommt es dadurch zu einem Messfehler.
 
D. Das optimale Material für die Rohrleitung ist rostfreier Edelstahl. Nichtmetallische Rohre können Wasserdampf ab- und desorbieren und verursachen damit eine Verzögerung bei den Messergebnissen. Stehen keine Edelstahlrohre zur Verfügung, bieten sich PTFE oder andere Materialien an, die kein Wasser absorbieren. Durchsichtige Kunststoffrohre oder gelbe Gummischlauche sollten nicht verwendet werden.
 
E. Durch eine Installation direkt in eine Druckluftleitung lassen sich bei fest eingebauten Taupunktmessgeräten Kosteneinsparungen bei der Montage erzielen. In diesen Fällen sollten Sie darauf achten, dass Sie für den Sensor eine Stelle mit ausreichendem Luftstrom finden und die Temperatur der Druckluft nahe oder gleich der Umgebungstemperatur ist.

Wodurch kündigt sich das Versagen eines Taupunktsensors an?
 

  •  Das Messgerät zeigt am Display oder Analogausgang unverändert den gleichen Messwert an. 
  •  Das Messgerät zeigt stets den niedrigsten möglichen Wert an. 
  •  Das Messgerät ist unbeständig und zeigt über einen weiten Wertebereich schnell wechselnde oder zufällige     Werte an. 
  •  Das Messgerät zeigt unsinnig hohe oder niedrige Taupunktwerte an. 

 

Wie oft sollte ein Taupunktsensor geprüft oder kalibriert werden?
 
Es sollten immer die Empfehlungen des Herstellers befolgt werden.
Je nach Messgerat empfiehlt Andjana Instruments ein Kalibrierintervall von ein oder zwei Jahren. Manchmal genügt eine einfache Vor-Ort-Prüfung mit einem kalibrierten portablen Messgerät, um den einwandfreien Betrieb anderer Messgeräte zu überprüfen.
 
Detaillierte Angaben zur Kalibrierung finden Sie im Benutzerhandbuch, das mit jedem Gerät geliefert wird. Wenn Zweifel an der korrekten Arbeitsweise eines Taupunktmessgerätes bestehen, sollte zunächst der Kalibrierzustand überprüft werden.