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Grundlagen der Dampftechnik

Wie lese ich eine Dampftabelle?

Genauso wie man eine Landkarte (oder ein GPS-Navigationssystem) benötigt, wenn man mit dem Auto in ein neues Gebiet fährt, oder einen Flugplan, wenn man mit dem Flugzeug fliegen möchte, sind Dampftabellen für Dampfanwender in der Industrie unverzichtbar. In diesem Artikel stellen wir Ihnen Dampftabellen vor. Wir weisen auf die verschiedenen Typen hin und geben einen Überblick über die verschiedenen enthaltenen Elemente.

 

Sattdampftabelle

Eine Sattdampftabelle ist ein unverzichtbares Werkzeug für jeden Ingenieur, der mit Dampf arbeitet. Sie wird verwendet, um die Sattdampftemperatur aus dem Dampfdruck zu bestimmen, oder umgekehrt: den Druck aus der Sattdampftemperatur. Zusätzlich zu Druck und Temperatur enthalten diese Tabellen auch andere verwandte Werte wie die spezifische Enthalpie (h) und das spezifische Volumen (v).

Die in einer Sattdampftabelle gefundenen Daten beziehen sich immer auf Dampf an einem bestimmten Sättigungspunkt, der auch als Siedepunkt bezeichnet wird. Dies ist der Punkt, an dem Wasser (Flüssigkeit) und Dampf (Gas) bei derselben Temperatur und demselben Druck gleichzeitig existieren können. Da Wasser an seinem Sättigungspunkt entweder flüssig oder gasförmig sein kann, sind zwei Angaben erforderlich: Daten für gesättigtes Wasser (Flüssigkeit), welches typischerweise mit einem „f“ gekennzeichnet ist, und Daten für gesättigten Dampf (Gas), welches mit einem „g“ gekennzeichnet ist.

Beispiel einer Sattdampftabelle

Legende:

  • P = Dampf- und Wasserdruck
  • T = Sättigungspunkt von Dampf / Wasser (Siedepunkt)
  • vf = Spezifisches Volumen von Wasser (Flüssigkeit).
  • vg = Spezifisches Volumen an Sattdampf (Gas).
  • hf = Spezifische Enthalpie von Wasser (Energie, die benötigt wird, um Wasser von 0 ° C auf den Siedepunkt zu erwärmen)
  • hfg = Latente Verdampfungswärme (Energie, die benötigt wird, um gesättigtes Wasser in trockenen Sattdampf umzuwandeln)
  • hg = Spezifische Enthalpie von Sattdampf (Gesamtenergie zur Erzeugung von Dampf aus Wasser bei 0 ° C).

* Quelle: 1999 JSME Dampftabellen

Heizprozesse unter Verwendung von Dampf nutzen normalerweise die latente Verdampfungswärme (hfg), um das Produkt zu erwärmen. Wie aus der Tabelle hervorgeht, ist diese latente Verdampfungswärme bei niedrigeren Drücken am größten. Wenn der Sattdampfdruck ansteigt, nimmt die latente Verdampfungswärme allmählich ab, bis sie bei überkritischem Druck, überkritischem Druck, d.h. bei 220,6 bar den Wert 0 erreicht.

 

Zwei Formate: Druckbasiert und temperaturbasiert

Da Sattdampfdruck und Sattdampftemperatur in direktem Zusammenhang zueinander stehen, sind Sattdampftabellen im Allgemeinen in zwei verschiedenen Formaten erhältlich: basierend auf Druck und basierend auf Temperatur. Beide Typen enthalten dieselben Daten, die einfach unterschiedlich sortiert sind.

Druckbasierte Sattdampftabelle

DRUCKTEMP.SPEZIFISCHES VOLUMENSPEZIFISCHE ENTHALPIE
kPaG°Cm3/kgkJ/kg
PTVfVgHfHfgHg
099,970,00104341,673419,022572676
20105,100,00104751,414440,622432684
50111,610,00105291,150468,222252694
100120,420,00106070,8803505,622012707

Temperaturbasierte Sattdampftabelle

TEMP.DRUCKSPEZIFISCHES VOLUMENSPEZIFISCHE ENTHALPIE
°CkPaGm3/kgkJ/kg
TPVfVgHfHfgHg
1000,0930,00104351,672419,122562676
11042,0510,00105161,209461,422302691
12097,3400,00106030,8913503,822022706
130168,930,00106970,6681546,421742720
140260,180,00107980,5085589,221442733
150374,780,00109050,39250632,321142746

 

Unterschiedliche Einheiten: Manometerdruck und Absolutdruck

Gesättigte Dampftabellen können auch zwei verschiedene Druckarten verwenden: Absolutdruck und Manometerdruck.

  • Der absolute Druck wird auf ein perfektes Vakuum bezogen = 0
  • Der Manometerdruck wird auf den atmosphärischen Druck (1,013 bar) bezogen = 0

Sattdampftabelle unter Verwendung des Absolutdrucks

DRUCK  
(Abs.)
TEMP.SPEZIFISCHES VOLUMEN    SPEZIFISCHE ENTHALPIE
kPa°Cm3/kgkJ/kg
PTVfVgHfHfgHg
0------------
2060,060,00101037,648251,423582609
5081,320,00102993,240340,523052645
10099,610,00104321,694417,422582675

Sattdampftabelle unter Verwendung des Manometerdrucks

DRUCKTEMP.SPEZIFISCHES VOLUMENSPEZIFISCHE ENTHALPIE
kPaG°Cm3/kgkJ/kg
PTVfVgHfHfgHg
099,970,00104341,673419,022572676
20105,100,00104751,414440,622432684
50111,610,00105291,150468,222252694
100120,420,00106070,8803505,622012707

Der Manometerdruck wurde geschaffen, weil es oft einfacher ist, den gemessenen Druck gegen den Druck zu beziehen, den man einfach messen bzw. spüren kann.

Dampftabellen basierend auf dem Manometerdruck geben den atmosphärischen Druck als 0 an, während Dampftabellen basierend auf dem absoluten Druck ihn als 1,013 bar (101,3 kPa) anzeigen. Um den Manometerdruck vom absoluten Druck zu unterscheiden, wird ein „g“ am Ende der Druckeinheit hinzugefügt, beispielsweise „Barg“ oder „Psig“. Manchmal wird es auch „bar ü“ genannt.

Umwandlung von Manometerwerten zu Absolutwerten

Für SI-Einheiten

Dampfdruck [kPa abs] = Dampfdruck [kPaG] + 101,3 kPa

Wichtiger Hinweis: Probleme können leicht auftreten, wenn der absolute Druck mit dem Manometerdruck verwechselt wird (oder umgekehrt). Daher ist es immer äußerst wichtig, die in der Tabelle verwendeten Druckeinheiten genau zu beachten.

Übersichtstabelle

Manometerdruck:

  • Null bezogen auf Atmosphärendruck *
  • Nulldruck = Atmosphärendruck

Absolutdruck:

  • Null bezogen auf Absolutdruck
  • Nulldruck = Perfektes Vakuum

*Der Atmosphärischer Druck liegt bei 1,013 bar (101,3 kPa)

 

Tabellen für überhitzten Dampf

Werte in Bezug auf überhitzten Dampf können nicht über eine normale Sattdampftabelle abgelesen werden, sondern erfordern die Verwendung einer speziellen Tabelle für überhitzten Dampf. Dies liegt daran, dass die Temperatur von überhitztem Dampf im Gegensatz zu gesättigtem Dampf bei gleichem Druck erheblich variieren kann.

Tatsächlich ist die Anzahl der möglichen Temperatur-Druck-Kombinationen so groß, dass es praktisch unmöglich wäre, sie alle in einer einzigen Tabelle zusammenzufassen. Infolgedessen verwenden eine große Anzahl von Heißdampftabellen repräsentative Druck-Temperatur-Werte, um eine Übersichtstabelle zu bilden.

Beispiel für eine Tabelle für überhitztem Dampf

Alt Text

Die oben stehende Tabelle für überhitzten Dampf enthält Daten über das spezifische Volumen (V g), die spezifische Enthalpie (H g) und die spezifische Wärme (S g) bei typische Druck- und Temperaturwerte.