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Luft-Dampf-Gemische

- Fragen und Antworten -

  1. Was ist unter der relativen Feuchte, unter der absoluten Feuchte und unter dem Sättigungsgrad eines Gas (Luft)-Dampf- Gemisches zu verstehen?
  2. Wie hängt die Dichte feuchter Luft von der Luftfeuchte ab?
  3. Kann in einem Gas(Luft)-Dampf-Gemisch der Dampfanteil beliebig groß sein?
  4. Wie groß sind in feuchter Luft die relative Feuchte und der Sättigungsgrad, wenn der Dampfanteil Sattdampfzustand hat?
  5. Wie ändert sich beim isobaren Erwärmen feuchter Luft ihre relative Feuchte?
  6. Der Mensch fühlt sich bei 20ºC und 60 % relativer Luftfeuchte behaglich.
    Weshalb ist es nötig, im Winter nach dem Lüften der Zimmer die Raumluft zu befeuchten, um den Behaglichkeitszustand zu erreichen?
  7. Nach dem Mischen zweier Feuchtluftströme liegt die absolute Feuchte der Mischluft immer zwischen den absoluten Feuchten der Teilströme. Gilt das auch für die relative Feuchte?
  8. Beobachtet man im kalten Winter die Ausatmungsluft, so fällt auf, dass sie dicht an Mund (oder Nase) unsichtbar ist, dann nebelig und in einiger Entfernung vom Mund wieder unsichtbar wird. Wie ist das zu erklären?
  9. Wie lässt sieh nebelhaltige feuchte Luft entnebeln?
  10. Welche Bedeutung hat im h,x-Diagramm der Randmaßstab?
  11. Wie ändert sich beim Abkühlen eines ungesättigten Gas(Luft)-Dampf-Gemisches die relative Feuchte?
  12. Was ist unter dem Taupunkt eines Gas(Luft)-Dampf-Gemisches zu verstehen?
  13. Wie kommt es beim Abkühlen eines Gas(Luft)-Dampf-Gemisches zur Verminderung der absoluten Feuchte?
  14. An der Isolation einer Kaltwasserleitung bildet sich Schwitzwasser. Welche Ursache hat diese Erscheinung? Durch welche Maßnahmen lässt sich das verhindern?
  15. Weshalb ist es wichtig, dass Wärmeisolierungen an der Luftseite (in der Regel warme Innenseite) eine "Dampfsperre" (dampfundurchlässige Hülle) erhalten?
  16. Wie unterscheiden sich Abkühlvorgänge feuchter Luft bei Kühlflächentemperaturen tk > ts und tk < ts (ts Taupunkttemperatur, tk Kühlflächentemperatur)?
  17. Wie hängt die Taupunkttemperatur vom Gesamtdruck ab?
  18. Wie erfolgen die Verfahren zum Trocknen feuchter Luft?

1. Was ist unter der relativen Feuchte, unter der absoluten Feuchte und unter dem Sättigungsgrad eines Gas (Luft)-Dampf- Gemisches zu verstehen?

Antwort: Die relative Feuchte φ ist das Verhältnis von vorhandenem Wasserdampfteildruck zu höchstmöglichem Wasserdampfteildruck (Sättigungsdruck) bei gegebener Temperatur.
Die absolute Feuchte x ist die Feuchtigkeitsmasse (Dampf, auch Nebel), die mit 1 kg trockenem Gas vermischt ist.
Der Sättigungsgrad ψ ist das Verhältnis von vorhandener absoluter Feuchte x zu als Dampf höchstmöglicher absoluter Feuchte xs bei gegebener Temperatur.


2. Wie hängt die Dichte feuchter Luft von der Luftfeuchte ab?

Antwort: Mit zunehmender Luftfeuchte (bis Sättigungszustand) nimmt die Dichte ab. Feuchte Luft ist spezifisch leichter als trockene (bei gleicher Temperatur).


3. Kann in einem Gas(Luft)-Dampf-Gemisch der Dampfanteil beliebig groß sein?

Antwort: In einem Gas-Dampf-Gemisch ist der Dampfanteil begrenzt durch seinen Sättigungszustand. Der Dampfteildruck kann nicht größer als der zur gegebenen Temperatur des Gemisches gehörige Sättigungsdruck werden.


4. Wie groß sind in feuchter Luft die relative Feuchte und der Sättigungsgrad, wenn der Dampfanteil Sattdampfzustand hat?

Antwort: Wenn der Dampfanteil in feuchter Luft Sattdampfzustand hat, dann sind die relative Feuchte φ = 1 und der Sättigungsgrad ψ = 1.


5. Wie ändert sich beim isobaren Erwärmen feuchter Luft ihre relative Feuchte?

Antwort: Beim Erwärmen feuchter Luft unter gleich bleibendem Druck nimmt die relative Luftfeuchte ab.


6. Der Mensch fühlt sich bei 20 ºC und 60 % relativer Luftfeuchte behaglich. Weshalb ist es nötig, im Winter nach dem Lüften der Zimmer die Raumluft zu befeuchten, um den Behaglichkeitszustand zu erreichen?

Antwort: Im Winter, bei niedrigen Temperaturen, hat die Außenluft eine sehr geringe absolute Feuchte. Die Erwärmung solcher Luft ergibt sehr trockene Luft, das heißt, Luft mit sehr niedriger relativer Feuchte. Folglich ist zu befeuchten, um den Behaglichkeitszustand zu erreichen. Dieser Effekt wird ausgenutzt um erhöhte Luftfeuchtigkeit hinaus zu lüften. Die raumumschließende Fläche (Wände, Decke, Fußboden und Einrichtung) gibt einen Teil der gespeicherten Feuchtigkeit wieder an die Raumluft ab (Desorption). Daher ist nur in wenigen Fällen eine zusätzliche Luftbefeuchtung erforderlich.


7. Nach dem Mischen zweier Feuchtluftströme liegt die absolute Feuchte der Mischluft immer zwischen den absoluten Feuchten der Teilströme. Gilt das auch für die relative Feuchte?

Antwort: Im Gegensatz zur absoluten Feuchte muss die relative Feuchte nach dem Mischen zweier Teilströme nicht zwischen den relativen Feuchten der Teilströme liegen. Sie ergibt sieh durch die Lage des Mischpunktes im h, x-Diagramm.


8. Beobachtet man im kalten Winter die Ausatmungsluft, so fällt auf, dass sie dicht an Mund (oder Nase) unsichtbar ist, dann nebelig und in einiger Entfernung vom Mund wieder unsichtbar wird. Wie ist das zu erklären?

Antwort: Die Ausatmungsluft ist warm und relativ feucht. Sie mischt sich beim Ausatmen mit zunehmender Entfernung vom 1 Mund mit immer mehr kalter und relativ trockener Außenluft. Dabei gibt es auch Mischzustände mit dem Mischpunkt im Nebelgebiet.


9. Wie lässt sieh nebelhaltige feuchte Luft entnebeln?

Antwort: Das Entnebeln nebelhaltiger Luft ist möglich
a) durch Erwärmung oder
b) durch Zumischung nebelfreier Luft so, dass der Mischpunkt ins ungesättigte Gebiet fällt.


10. Welche Bedeutung hat im h,x-Diagramm der Randmaßstab?

Antwort: Der Randmaßstab gibt die Richtung der Mischgeraden für das Befeuchten (Zumischen von Flüssigkeit oder Dampf) feuchter Luft an.


11. Wie ändert sich beim Abkühlen eines ungesättigten Gas(Luft)-Dampf-Gemisches die relative Feuchte?

Antwort: Beim isobaren Abkühlen eines ungesättigten Gas(Luft)-Dampf-Gemisches nimmt die relative Feuchte zu.


12. Was ist unter dem Taupunkt eines Gas(Luft)-Dampf-Gemisches zu verstehen?

Antwort: Der Taupunkt ist die Temperatur, bei der beim Abkühlen eines (vorher ungesättigten) Gas(Luft)-Dampf-Gemisches der Dampfanteil Sättigungszustand erreicht, die relative Feuchte φ = 1 wird. Es ist die Sättigungstemperatur, die zum im Gemisch vorhandenen Dampfdruck gehört.


13. Wie kommt es beim Abkühlen eines Gas(Luft)-Dampf-Gemisches zur Verminderung der absoluten Feuchte?

Antwort: Wird ein Gas(Luft)-Dampf-Gemisch unter seinen Taupunkt abgekühlt, so wird ein Teil des Dampfes zu Flüssigkeit. Diese Flüssigkeit kann als Nebel im Gemisch verbleiben oder austauen (ausregnen oder an Kühlflächen niederschlagen). Das feuchte Gas vermindert seine absolute Feuchte, wenn Flüssigkeit austaut.


14. An der Isolation einer Kaltwasserleitung bildet sich Schwitzwasser. Welche Ursache hat diese Erscheinung? Durch welche Maßnahmen lässt sich das verhindern?

Antwort: Wenn sich an einer Oberfläche Tau (Schwitzwasser) bildet, dann ist die Temperatur dieser Oberfläche niedriger als die Taupunkttemperatur eines berührenden Gas(Luft)-Dampf-Gemisches. Wenn sich also an der Isolationsoberfläche der Kaltwasserleitung. Schwitzwasser bildet, liegt die Oberflächentemperatur der Dämmschicht unter dem Taupunkt der umgebenden Luft. Die Leitung müsste besser wärmeisoliert werden, damit ihre Oberflächentemperatur etwas höher als die Taupunkttemperatur wird.


15. Weshalb ist es wichtig, dass Wärmeisolierungen an der Luftseite (in der Regel warme Innenseite) eine "Dampfsperre" (dampfundurchlässige Hülle) erhalten?

Antwort:Es muss verhindert werden, dass aus der umgebenden Luft Wasserdampf in die Wärmeisolierung diffundiert. Dieser würde in der Isolierung wegen Taupunktunterschreitung verflüssigt. Die Isolierung wäre bald mit Feuchtigkeit (Flüssigkeit) vollgesaugt und dadurch unwirksam.


16. Wie unterscheiden sieh Abkühlvorgänge feuchter Luft bei Kühlflächentemperaturen tk > ts und tk < ts (ts Taupunkttemperatur, tk Kühlflächentemperatur)

Antwort: Liegt bei Kühlung feuchter Luft die Kühlflächentemperatur über dem Taupunkt, so wird die Luft bei gleich bleibender absoluter Feuchte gekühlt.
Liegt die Kühlflächentemperatur unter dem Taupunkt, so kommt es zum Austauen von Feuchtigkeit an der Kühlfläche. Von der Kühlfläche tropft oder rieselt Flüssigkeit ab, und die Luft vermindert ihre absolute Feuchte.


17. Wie hängt die Taupunkttemperatur vom Gesamtdruck ab?

Antwort: Höherer Gesamtdruck hat bei gleichem Raumanteil des Dampfes im Gemisch einen höheren Dampfteildruck zur Folge und damit eine höhere Taupunkttemperatur.


18. Wie erfolgen die Verfahren zum Trocknen feuchter Luft?

Antwort: Unter Trocknen feuchter Luft versteht wir das Vermindern ihrer absoluten Feuchte. Das ist zum Beispiel möglich durch Abkühlen unter den Taupunkt oder durch Verdichten und nachfolgendes Abkühlen der Druckluft unter ihren Taupunkt.

Fragenkomplexe sind aus Übungen zur Technische Thermodynamik von Günter Meyer, Erich Schiffner, Fachbuchverlag Leipzig 1986 entnommen.

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