Guten Tag,
ich muss bei einem Praktikum die Aufheizdauer eines Speisewasserbehälters berechnen. Der behälter ist mit 230’000kg wasser gefüllt. die endtemperatur soll 120 °C betragen, die anfangstemperatur beträgt 20 °C. Der behälter ist abgeschlossen und es herrscht umgebungsdruck (~1bar). aufgeheizt wird mit prozessdampf. die leistung des prozessdampfs habe ich berechnet. wenn ich nun mit dem heizen beginne, wird bei 100°C das wasser verdampfen und der druck wird sich langsam erhöhen. dadurch verändert sich die siedetemperatur und die verdampfungsenthalpie. als vereinfachung habe ich mal gesagt, das wasser wird von anfang an bei einem druck von 2 bar (dann habe ich gleich siedetemperatur bei 120°C) aufgeheizt. man muss somit das wasser bis 120°C erwärmen und danach bei 120°C verdampfen (im behälter sind nebst dem wasser noch 200m3 frei, wo sich sattdampf bilden wird). nun ist diese rechnung stark vereinfacht. hat jemand von euch eine idee, wie ich das etwas genauer machen kann? Vielen Dank für eure Hilfe!
Guten Tag,
Hallo cavok,
ich muss bei einem Praktikum die Aufheizdauer eines
Speisewasserbehälters berechnen. Der behälter ist mit
230’000kg wasser gefüllt. die endtemperatur soll 120 °C
betragen, die anfangstemperatur beträgt 20 °C. Der behälter
ist abgeschlossen und es herrscht umgebungsdruck (~1bar).
aufgeheizt wird mit prozessdampf. die leistung des
prozessdampfs habe ich berechnet. wenn ich nun mit dem heizen
beginne, wird bei 100°C das wasser verdampfen und der druck
wird sich langsam erhöhen. dadurch verändert sich die
siedetemperatur und die verdampfungsenthalpie.
als vereinfachung habe ich mal gesagt, das wasser wird von anfang
an bei einem druck von 2 bar (dann habe ich gleich
siedetemperatur bei 120°C) aufgeheizt. man muss somit das
wasser bis 120°C erwärmen und danach bei 120°C verdampfen (im
behälter sind nebst dem wasser noch 200m3 frei, wo sich
sattdampf bilden wird). nun ist diese rechnung stark
vereinfacht. hat jemand von euch eine idee, wie ich das etwas
genauer machen kann? Vielen Dank für eure Hilfe!
Du hast eigentlich alles richtig gemacht! Der Druck im Behälter wird sich auf die Verdampfungstemperatur (120°C) des Wassers einstellen! Mit der Dichte des Wasserdampfes kannst du nun berechnen, welche Menge in den zusätzlichen 200m³ Behälter passen. Dann hast du die Menge an Wasser die verdampfen wird. Bedenke das nur diese Menge an Wasser verdampfen wird.
Gruß Sawyer
Hallo Sawyer!
Vielen Dank für deine Antwort. Das habe ich genau so gemacht. Habe mit der spezifischen Dichte des Sattdampfs bei 120 °C die Masse Wasser berechnet, welche verdampfen wird. Anschliessend habe ich die Masse Sattdampf mit der Verdampfungsenthalpie multipliziert und habe somit die Wärmemenge, die benötigt wird, um diese Masse zu verdampfen. Das ist eigentlich alles soweit klar. Meine Frage ist eher, ob ich hier nicht zu stark vereinfacht habe? Vor dem Aufheizen wird der Behälter geschlossen und gefüllt. Man hat anfänglich einen Druck von rund 1 bar, der sich bis 100 °C auch nicht ändern wird. Dann beginnt das Wasser ja langsam zu verdampfen und der Druck steigt an. Es wird sich eine etwas höhere Siedetemperatur einstellen. Das Wasser wird nun auf die neue Siedetemperatur erwärmt und beginnt wieder zu verdampfen. Das wiederholt sich so, bis die Wassertemperatur 120 °C beträgt. Bei meiner Berechnung habe ich einfach gesagt, ich habe von Anfang an 2 bar und somit kann ich in einem Schritt von 20 °C auf 120 °C aufheizen. Muss ich das Ganze nicht iterativ berechnen, oder reicht meine Vereinfachung aus?
Vielen Dank für eine Antwort
Gruss cavok
Hallo cavok,
ich denke, dass deine Berechnungen hinreichend genau sind. Die Stoffdaten von Wasser ändern sich erstens in diesem Bereich kaum und zweitens vermute ich das der größere Fehler deiner Berechnung darin liegt, das die Behältergröße in der Praxis etwas variiert und die in dem Behälter vorhandene Luft nicht berücksichtigt wird.
Dein Vorschlag es iterativ zu berechnen wird wohl nicht so einfach, da nicht bekannt ist in welcher Zeit sich der Druck aufbaut etc.
Wenn es mein Projekt wäre, würde ich es genauso berechnen wie du erklärt hast. Ist für die Praxis jedenfalls hinreichen genau.
Gruß Sawyer