Enthält ungesättigter Dampf unbedingt Wasser?
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Ich frage die erfahrenen Kollegen: Enthält ungesättigter Dampf unbedingt Wasser? Die Situation ist folgende: In unserer Fabrik werden Dampferzeuger vom Typ mit Wärmeträgeröl zur Erzeugung von Dampf verwendet. Das Wärmeträgeröl dient dabei zur Sekundärerhitzung. Die Temperatur des Wärmeträgeröls liegt bei 190–210 °C. Sowohl die Temperatur als auch der Druck des Dampfs werden überwacht – hinter dem Entlastungsventil beträgt der Dampfdruck 1 Kilogramm, wobei die Temperatur etwa 110 °C beträgt. Nach Prüfung anhand der Tabelle für den gesättigten Dampfdruck stellt sich heraus, dass der Dampf nicht gesättigt ist (der gesättigte Dampf bei 1 Kilogramm Druck sollte 120 °C haben). Die Frage ist nun: Enthält dieser ungesättigte Dampf unbedingt Wasser?
1 Kilogramm gesättigter Dampf sollte bei 120 °C liegen. Da der aktuelle Wert deutlich unter 120 °C liegt, handelt es sich nicht um gesättigten Dampf. Bei uns ist es genauso: Der Dampf enthält Wasser. Einerseits liegt das an Problemen mit dem Dampferzeuger, andererseits an einem zu kleinen Gas- und Flüssigkeitsgetrenner sowie an mangelnder automatischer Entwässerung. Nach dem Erhöhen der Kapazität des Gas-Flüssigkeits-Trenners sowie dem Austausch des Entwässerers trat eine deutliche Verbesserung ein.
Wenn die Temperatur von 1 Kilogramm Dampf nicht 120 °C erreicht, bedeutet das dann unbedingt, dass sich im Dampf Wasser befindet?
Je mehr transportiert wird, desto mehr kühlt es ab – durch die Abkühlung kondensiert im Rohr natürlich sichtbares Wasser.
Gibt es eine theoretische Begründung? Enthält ungesättigte Dampf unbedingt Wasser?
Wenn Flüssigkeit in einem begrenzten, geschlossenen Raum verdampft, gelangen die Moleküle der Flüssigkeit über die Oberfläche in den darüber liegenden Raum und werden zu Dampfmolekülen. Da die Dampfmoleküle sich in einem chaotischen thermischen Bewegungszustand befinden, stoßen sie gegeneinander sowie gegen die Wände des Behälters und die Flüssigkeitsoberfläche. Bei den Kollisionen mit der Flüssigkeitsoberfläche werden einige Moleküle von den Flüssigkeitsmolekülen angezogen und kehren so wieder in die Flüssigkeit zurück, um zu Flüssigkeitsmolekülen zu werden. Zu Beginn des Verdampfungsprozesses gibt es mehr Moleküle, die in den Raum gelangen, als Moleküle, die wieder in die Flüssigkeit zurückkehren. Im Laufe des weiteren Verdampfungsprozesses nimmt die Dichte der Dampfmoleküle im Raum stetig zu, wodurch auch die Anzahl der Moleküle zunimmt, die in die Flüssigkeit zurückkehren. Wenn die Anzahl der Moleküle, die pro Zeitintervall in den Raum gelangen, gleich der Anzahl der Moleküle ist, die wieder in die Flüssigkeit zurückkehren, dann befinden sich Verdampfung und Kondensation im Gleichgewicht. In diesem Zustand finden zwar weiterhin Verdampfung und Kondensation statt, doch die Dichte der Dampfmoleküle im Raum nimmt nicht mehr zu. Dieser Zustand wird als Sättigungszustand bezeichnet. Ein Flüssigkeit im Sättigungszustand wird als gesättigte Flüssigkeit bezeichnet; der zugehörige Dampf ist dann gesättigter Dampf. Anfangs handelt es sich dabei jedoch um feuchten gesättigten Dampf. Erst wenn das flüssige Wasser im Dampf vollständig verdampft ist, entsteht trockener gesättigter Dampf. Während des Übergangs vom unsättigten Zustand über den feuchtsättigten Zustand bis zum trocken gesättigten Zustand steigt die Temperatur nicht an. Wenn nach Erreichen des trocken gesättigten Zustands weiter erhitzt wird, steigt die Temperatur an und es entsteht überhitzte Dampf.
Die Uhr sollte in Ordnung sein, es ist gerade eine neue Uhr eingetauscht worden
Der Druck ist höher als der Sättigungsdampfdruck bei dieser Temperatur; falls es keine nicht kondensierbaren Gase gibt, sollte es sich vollständig um Wasser handeln. Wie der Druck, der dem Atmosphärendruck entspricht, liegt die Temperatur unter 100 Grad.