1. Dampf – Grundlagen

    

   1. Begriffe in Zusammenhang mit Dampf

 

Die Verwendung von Sattdampftabellen ist im Bereich der Dampftechnik unerlässlich. In diesem Kapitel werden zunächst die Begriffe, die in Sattdampftabellen verwendet werden, und einige andere verwandte Begriffe erläutert.

 

 

• Druck

   

  Dies ist die Kraft, die senkrecht auf eine Oberfläche wirkt.

  Da Pascal eine so kleine Einheit ist, werden in der Dampftechnik eher MPa oder kPa verwendet. (In diesem Dokument wird im Folgenden „MPa“ verwendet.) kgf/cm2 Darüber hinaus wird häufig die Einheit kgf/cm2 verwendet. Umrechnung in MPa: 1 MPa ＝10,197 (kgf/cm2)

   

  Es gibt zwei Arten von Druck: den absoluten Druck, bei dem die Referenz (0 MPa) ein vollständiges Vakuum darstellt, und den Manometerdruck, bei dem der atmosphärische Druck die Referenz bildet. Die Beziehung zwischen absolutem Druck und Manometerdruck wird in der folgenden Formel dargestellt.

   

  (Manometerdruck)＝(Absoluter Druck) -(Atmosphärischer Druck)

   

  Der Manometerdruck ist 0 MPa und der absolute Druck ist 0,10133 MPa. Der Unterschied zwischen diesen beiden Drücken beträgt etwa 0,1 MPa. Um die Werte zu unterscheiden, ist es üblich, nach dem Einheitensymbol ein „a“ für den absoluten Druck und ein „g“ für den Manometer hinzuzufügen.

• Spezifisches Volumen, spezifisches Gewicht

   

  Das Volumen pro 1 kg Dampf wird als spezifisches Volumen bezeichnet und in m3/kg angegeben. Der Wert des spezifischen Volumens von Dampf wird im Wesentlichen durch Druck und Temperatur bestimmt. Wenn sich die Druck- und Temperaturwerte ändern, ändert sich auch das spezifische Volumen des Dampfs. Die Änderungsrate bei Dampf ist viel größer als die Änderungsrate bei Flüssigkeiten.

  Die spezifische Masse (oder Dichte) ist der Kehrwert des spezifischen Volumens. Die Einheit ist kg/m3.

• Sattdampftemperatur

   

  Die Temperatur steigt, wenn Wasser erhitzt wird. Ab einer bestimmten Temperatur entsteht durch weitere Wärmezufuhr Dampf mit der jeweiligen Temperatur. Diese Temperatur wird als Sättigungstemperatur bezeichnet. Die Sättigungstemperatur hängt vom absoluten Druck des Wassers ab. Je höher (niedriger) der Druck, desto höher (niedriger) ist die Sättigungstemperatur.

• Spezifische Enthalpie

   

  Die spezifische Enthalpie wird häufig in der Thermodynamik verwendet und beschreibt die Energiemenge pro Masseneinheit (1 kg) Dampf oder Wasser. Vor allem im Bereich der Dampftechnik ist damit meist der Wärmeinhalt gemeint. Diese Einheiten sind in der Dampfdrucktabelle beschrieben.

   

  ➀. Spezifische Enthalpie von Wasser (h’)

  Gibt die Wärmemenge an, die erforderlich ist, um 1 kg Wasser von 0 °C auf die aktuelle Temperatur zu erwärmen. Diese Angabe ist gleichbedeutend mit der fühlbaren Wärme.

  Die Enthalpie für die Temperatur 0 °C ist als 0 (Null) definiert. Sie beschreibt also eine relative Wärmemenge, die leicht sensorisch erfasst werden kann.

  Bei Normaldruck siedet Wasser bei 100 °C. Um die Temperatur von 1 kg Wasser von 0 °C auf 100 °C zu erhöhen, sind 419 J Wärmeenergie erforderlich. Die spezifische Wärme von Wasser von 4,19 kJ/kgC wird aus diesem Wert berechnet.

   

  2. Spezifische Enthalpie der Verdampfung (r)

  Dies ist die Wärmeleistung, die für die Überführung von 1 kg kochendem Wasser in Dampf erforderlich ist. Die Temperatur verändert sich beim Mischen von Wasser und Dampf nicht und die gesamte Energie wird für die Überführung von Wasser in Dampf aufgewendet. Dies ist gleichbedeutend mit Verdampfungswärme und Verdunstungswärme.

   

  3. Spezifische Enthalpie von Sattdampf (h")

  Dies ist die Gesamtenergie von Sattdampf und entspricht der Summe der spezifischen Enthalpie des Wassers und der spezifischen Verdampfungsenthalpie, wie in der folgenden Formel dargestellt.

   

  h”＝r＋h’

• Fühlbare Wärme

   

  Die Wärme zur Änderung der Temperatur eines Stoffes wird als fühlbare Wärme bezeichnet. Wenn ein Stoff fühlbare Wärme aufnimmt, erhöht sich die Temperatur. Wenn der Stoff fühlbare Wärme abgibt, sinkt die Temperatur. Meist wird dieser Wert in der Dampftechnik für die Wärmeleistung von Wasser (Flüssigkeit) verwendet.

• Latente Wärme

   

  Die Wärme, die beim Phasenübergang eines Stoffes aufgenommen oder abgegeben wird. Durch die Aufnahme und Abgabe von latenter Wärme ändert sich die Temperatur nicht. Latente Wärme wird auch als Schmelzwärme, Verdampfungswärme (Verdunstungswärme), Verflüssigungswärme und Kondensationswärme bezeichnet. In der Dampftechnik bezeichnet die latente Wärme in der Regel die Verdampfungsenthalpie.

• Spezifische Wärme

 

 

Die Temperaturerhöhung bei einer gegebenen Wärmeleistung, die auf eine Masseneinheit eines Stoffes angewandt wird, hängt von diesem Stoff ab. Die Wärmeleistung, die erforderlich ist, um die Temperatur von 1 kg eines bestimmten Stoffes um 1 °C zu erhöhen, wird als spezifische Wärme des Stoffes bezeichnet und in kJ/kgC angegeben. Bei der spezifischen Wärme werden zwei Werte unterschieden. Der eine gilt für ein konstantes Stoffvolumen (spezifische Wärme bei konstantem Volumen) und der andere für einen konstanten Druck (spezifische Wärme bei konstantem Druck). Im Allgemeinen ist der Unterschied zwischen diesen beiden Werten nur bei Gasen relevant. Die spezifische Wärme von flüssigem Wasser wird daher ausschließlich als 4,19 kJ/kg℃ angegeben, wie bereits unter ➀ erwähnt. Spezifische Enthalpie von Wasser (h’) "