16. Was ist der Drucktaupunkt?
Antwort: Wird feuchte Luft verdichtet, steigt die Wasserdampfdichte und die Temperatur. Beim Abkühlen der Druckluft steigt die relative Feuchte. Sinkt die Temperatur weiter bis zu einer relativen Feuchte von 100 %, scheiden sich Wassertropfen aus der Druckluft ab; diese Temperatur ist der „Drucktaupunkt“ der Druckluft.
17. Wie hängen Drucktaupunkt und Atmosphärentaupunkt zusammen?
Antwort: Die Zuordnung von Drucktaupunkt und Atmosphärentaupunkt hängt vom Verdichtungsverhältnis ab. Bei gleichem Drucktaupunkt ist der zugehörige Atmosphärentaupunkt umso niedriger, je größer das Verdichtungsverhältnis ist. Beispiel: Ein Drucktaupunkt von 2 °C bei 0,7 MPa entspricht −23 °C bei Atmosphärendruck. Steigt der Druck auf 1,0 MPa bei ebenfalls 2 °C Drucktaupunkt, sinkt der zugehörige Atmosphärentaupunkt auf −28 °C.
18. Mit welchen Geräten wird der Taupunkt von Druckluft gemessen?
Antwort: Der Drucktaupunkt wird zwar in Grad Celsius (°C) angegeben, sein Inhalt ist jedoch der Wassergehalt der Druckluft. Die Taupunktmessung ist also tatsächlich eine Messung des Feuchtegehalts der Luft. Es gibt viele Geräte zur Taupunktmessung von Druckluft, etwa „Spiegel-Taupunktmessgeräte“ mit Stickstoff oder Äther als Kältequelle sowie „elektrolytische Feuchtemessgeräte“ mit Phosphorpentoxid oder Lithiumchlorid als Elektrolyt. In der Branche werden heute überwiegend spezielle Gas-Taupunktmessgeräte eingesetzt, etwa das Taupunktmessgerät von SHAW (Großbritannien), mit dem sich bis −80 °C messen lässt.
19. Was ist bei der Taupunktmessung von Druckluft mit einem Taupunktmessgerät zu beachten?
Antwort: Bei der Taupunktmessung von Luft mit einem Taupunktmessgerät – besonders bei sehr geringem Wassergehalt der Messluft – muss äußerst sorgfältig und geduldig gearbeitet werden. Probenahmeeinrichtung und Verbindungsleitungen müssen trocken sein (zumindest trockener als das Messgas), die Leitungsverbindungen vollständig dicht, der Gasdurchfluss nach Vorgabe gewählt und eine ausreichend lange Vorlaufzeit eingehalten werden. Schon kleine Nachlässigkeiten führen zu großen Abweichungen. Die Praxis zeigt, dass „Feuchteanalysatoren“ mit Phosphorpentoxid als Elektrolyt bei der Messung des Drucktaupunkts von Druckluft nach einem Kältetrockner große Abweichungen liefern, weil während der Messung eine sekundäre Elektrolyse auftritt und der angezeigte Wert über dem tatsächlichen liegt. Für die Taupunktmessung von Druckluft nach einem Kältetrockner sollten solche Geräte daher nicht verwendet werden.
20. An welcher Stelle des Trockners soll der Drucktaupunkt der Druckluft gemessen werden?
Antwort: Bei der Messung des Drucktaupunkts mit einem Taupunktmessgerät ist die Probenahmestelle an der Auslassleitung des Trockners zu setzen, und das Probengas darf keine flüssigen Wassertropfen enthalten. An anderen Probenahmestellen gemessene Taupunkte sind mit Abweichungen behaftet.
21. Kann die Verdampfungstemperatur den Drucktaupunkt ersetzen?
Antwort: Beim Kältetrockner kann der abgelesene Wert der Verdampfungstemperatur (des Verdampfungsdrucks) den Drucktaupunkt der Druckluft nicht ersetzen. Der Grund: Im Verdampfer mit begrenzter Wärmetauscherfläche besteht zwischen der Druckluft und der Verdampfungstemperatur des Kältemittels eine nicht vernachlässigbare Temperaturdifferenz (mitunter 4–6 °C); die Druckluft lässt sich stets nur auf eine Temperatur oberhalb der Verdampfungstemperatur des Kältemittels abkühlen. Der „Wasserabscheider“ zwischen Verdampfer und Vorkühler erreicht keine 100 % Abscheideleistung; ein Teil der feinen Wassertropfen gelangt mit dem Luftstrom in den Vorkühler und „verdampft“ dort erneut zu Wasserdampf, wodurch der Wassergehalt der Druckluft steigt und der Taupunkt ansteigt. In diesem Fall liegt die gemessene Verdampfungstemperatur des Kältemittels daher stets unter dem tatsächlichen Drucktaupunkt der Druckluft.
22. Wann kann die Temperaturmessung den Drucktaupunkt ersetzen?
Antwort: Die diskontinuierliche Probenahme mit einem SHAW-Taupunktmessgerät zur Messung des Drucktaupunkts vor Ort ist im Industriealltag recht aufwendig, und die Ergebnisse werden häufig durch unvollständige Messbedingungen beeinträchtigt. Bei geringeren Anforderungen wird der Drucktaupunkt der Druckluft daher häufig näherungsweise mit einem Thermometer beurteilt.
Die theoretische Grundlage der Taupunktmessung mit einem Thermometer: Ist das Kondensat, das die nach der Zwangskühlung im Verdampfer durch den Wasserabscheider in den Vorkühler gelangende Druckluft mitführt, im Wasserabscheider vollständig abgeschieden worden, so entspricht die dann gemessene Drucklufttemperatur ihrem Drucktaupunkt. Zwar erreicht der Wasserabscheider praktisch keine 100 % Abscheideleistung, doch bei guter Kondensatableitung aus Vorkühler und Verdampfer macht das im Wasserabscheider abzuscheidende Kondensat nur einen kleinen Teil der Gesamtkondensatmenge aus. Die Abweichung dieser Messmethode ist daher nicht sehr groß.
Bei dieser Messung des Drucktaupunkts ist die Messstelle am Austritt des Verdampfers im Kältetrockner oder im Inneren des Wasserabscheiders zu wählen, da dort die Temperatur der Druckluft am niedrigsten ist.
23. Welche Verfahren zur Trocknung von Druckluft gibt es?
Antwort: Wasserdampf lässt sich aus Druckluft durch Druckerhöhung, Abkühlung oder Adsorption entfernen; flüssiges Wasser durch Erwärmung, Filtration oder mechanische Abscheidung.
Der Kältetrockner ist ein Gerät, das den Wasserdampf der Druckluft durch Abkühlung entfernt und so relativ trockene Druckluft liefert. Auch der Nachkühler eines Kompressors nutzt die Abkühlung zur Entfernung von Wasserdampf. Der Adsorptionstrockner nutzt das Prinzip der Adsorption, um den Wasserdampf der Druckluft zu entfernen.
24. Was ist Druckluft? Welche Eigenschaften hat sie?
Antwort: Luft ist komprimierbar. Luft, deren Volumen durch Arbeitsaufnahme eines Kompressors verkleinert und deren Druck erhöht wurde, heißt Druckluft.
Druckluft ist eine wichtige Energiequelle. Gegenüber anderen Energieträgern weist sie folgende klare Eigenschaften auf: klar und transparent, leicht zu transportieren, keine besonderen Gefahreneigenschaften, keine oder geringe Umweltbelastung, niedrige Temperatur, keine Brandgefahr, unempfindlich gegen Überlast, einsetzbar in vielen rauen Umgebungen, leicht verfügbar und praktisch unerschöpflich.
25. Welche Verunreinigungen enthält Druckluft?
Antwort: Die vom Kompressor abgegebene Druckluft enthält zahlreiche Verunreinigungen: ① Wasser, darunter Wassernebel, Wasserdampf und Kondensat; ② Öl, darunter Ölverschmutzung und Öldampf; ③ verschiedene Feststoffe wie Rostschlamm, Metallpulver, Gummiabrieb, Teerpartikel, Filtermaterial und Dichtungsabrieb, außerdem verschiedene schädliche chemische Geruchsstoffe.
26. Was ist ein Druckluftsystem? Aus welchen Bestandteilen besteht es?
Antwort: Das System aus Anlagen zur Erzeugung, Aufbereitung und Speicherung von Druckluft heißt Druckluftsystem. Ein typisches Druckluftsystem besteht aus: Kompressor, Nachkühler, Filtern (Vorfilter, Öl-Wasser-Abscheider, Leitungsfilter, Ölfilter, Geruchsadsorptionsfilter, Sterilfilter usw.), Druckhaltebehälter, Trockner (Kälte- oder Adsorptionstrockner), automatischen Kondensatableitern, Druckluftleitungen, Leitungsarmaturen und Messgeräten. Diese Anlagen werden je nach Prozessanforderung zu einem vollständigen Druckluftsystem kombiniert.
27. Welche Schäden verursachen Verunreinigungen in der Druckluft?
Antwort: Die vom Kompressor abgegebene Druckluft enthält zahlreiche schädliche Verunreinigungen, vor allem Feststoffpartikel, Feuchtigkeit und Öl.
Verdampftes Schmieröl bildet organische Säuren, greift Anlagen an, lässt Gummi, Kunststoffe und Dichtungswerkstoffe altern, verstopft kleine Bohrungen, führt zu Funktionsstörungen von Ventilen und verunreinigt Produkte.
Die gesättigte Feuchtigkeit der Druckluft kondensiert unter bestimmten Bedingungen zu Wasser und sammelt sich an einzelnen Stellen des Systems. Dieses Wasser verursacht Korrosion an Bauteilen und Leitungen, führt zu Klemmen oder Verschleiß bewegter Teile und damit zu Funktionsstörungen und Leckagen pneumatischer Komponenten; in kalten Regionen führt gefrierendes Wasser zu Vereisung oder Aufplatzen von Leitungen.
Staub und andere Verunreinigungen in der Druckluft verschleißen die relativ zueinander bewegten Flächen in Zylindern, Druckluftmotoren und Wegeventilen und verkürzen die Lebensdauer des Systems.
