IFV - Duisburg. Entgasung flüssiger Medien. Dipl.-Ing. Heinz Sievering

Transkript

1 1 IFV - Duisburg Dipl.-Ing. Heinz Sievering Entgasung flüssiger Medien

2 IFV-Duisburg Einfaches Prinzip große Wirkung

3 Daten und Fakten Flüssige Medien lassen sich physikalisch nicht zusammenpressen. Dieses Prinzip nutzt man in der Hydraulik, um große Lasten zu transportieren. In diesem Fall werden Hydrauliköle eingesetzt

4 4 Daten und Fakten Im Gegensatz zu Öl, lässt sich das Medium Wasser sehr wohl zusammenpressen. Unter Einfluss von Druck und Temperatur kann Wasser große Mengen von Gas aufnehmen. Über die Aufnahmemenge von Gas in Wasser, gibt das Gasgesetz nach Henry Auskunft.

5 5 Das Gasgesetz nach Henry

6 6 Das Gasgesetz nach Henry Das vorstehende Diagramm zeigt, dass Wasser von einer Temperatur von 8 C und 4bar Überdruck max. 11,5% Gas aufnehmen kann, ohne Luftblasen abzuscheiden. 11,5% entsprechen, bei diesen Verhältnissen, 115 Liter pro m³ Wasser. Fakt ist : Dieses Gas ist für das menschliche Auge nicht zu sehen. Es ist nicht durch Schnellentlüfter aus dem Wasser zu eliminieren. Die Elimination von Gasen über Schnellentlüfter beschränkt sich nur auf freie Gase in Flüssigkeiten.

7 7 Das Gasgesetz nach Henry

8 8 Das Gasgesetz nach Henry

9 Das Gasgesetz nach Henry Eine Heizungsanlage wird mit Leitungswasser über ein Schlauchsystem gefüllt. An diesem Schlauchsystem herrscht ein Überdruck von 4bar. Die Heizungsanlage wird insgesamt auf ein Überdruckniveau von 2bar gefüllt. Es findet hier also eine Überdruckreduzierung von insgesamt 2bar statt

10 10 Das Gasgesetz nach Henry Das Henry-Diagramm zeigt, dass bedingt durch diese Druckreduzierung max. 45 Liter Luft pro m³ Wasser freigesetzt werden können. Das Heizungswasser kann bei 8 C und 2bar Überdruck insgesamt 70 Liter Gas / m³ aufnehmen. Diese 45 Liter Luft, welche sich nun als freie Luftblasen in der Heizungsanlage befinden, müssen jetzt über die Schnellentlüfter eliminiert werden.

11 11 Das Gasgesetz nach Henry Differenz: 45 Liter/m³

12 12 Das Gasgesetz nach Henry

13 13 Das Gasgesetz nach Henry Wird nun das immer noch konstant 8 C betragende Wasser auf eine Temperatur von 80 C aufgeheizt, so kann das Heizungswasser nur noch max. 32 Liter Luft pro m³ aufnehmen. Es ergibt sich folgende Rechnung 70Liter Luft/m³ Wasser bei 8 C und 2bar ÜD 32Liter Luft/m³ Wasser bei 80 C und 2bar ÜD 70 l/m³ - 32 l/m³ = 38 l/m³

14 14 Das Gasgesetz nach Henry Nach Beenden der Aufheizphase auf 80 C ( es werden immer noch 2bar Überdruck angenommen), muss also ein Überschussanteil von 38 Litern Luft pro m³ Wasser über die Schnellentlüfter eliminiert werden.

15 15 Das Gasgesetz nach Henry 8 C Reduktion der Gasaufnahme um 38 Liter/m³ Wasser

16 16 wenn es Nacht wird

17 Das Gasgesetz nach Henry Im Zuge der Nachtabsenkung von Heizungsanlagen kühlt das Heizungswasser von 80 C auf 30 C ab. 30 C warmes Wasser kann bei einem konstanten Druck von 2bar insgesamt 46 Liter Luft pro m³ aufnehmen

18 Das Gasgesetz nach Henry Es ergibt sich folgende Rechnung: 32 Liter Luft/m³ Wasser bei 80 C und 2bar ÜD 46 Liter Luft/m³ Wasser bei 30 C und 2bar ÜD 32l/m³ - 46l/m³ = -14 l/m³ Das nun auf 30 C abgekühlte Wasser hat ein Gasdefizit von 14Litern / m³!!!

19 19 Das Gasgesetz nach Henry Wie füllt das nun 30 C warme Heizungswasser sein Gasdefizit wieder auf??

20 Das Gasgesetz nach Henry Egal ob Quetsch-, Teflon-, oder Hanfverbindungen,keine dieser wasserdichten Verbindungen einer Heizungsanlage ist GASDICHT

21 21 Das Gasgesetz nach Henry Durch diese gasdurchlässigen Verbindungen diffundiert Raumluft in das Wasser der Heizungsanlage bis zum Punkt der maximal möglichen Sättigung. In der folgenden Aufwärmphase des Heizungswassers entsteht ein Gasüberschuss, welches erneut über den Schnellentlüfter der Heizungsanlage eliminiert werden muss.

22 22 Das Gasgesetz nach Henry Dieser Vorgang wiederholt sich bei jedem Temperatur- und Druckwechsel in der Heizungsanlage

23 Entgasung des Heizungswassers warum muss man das Heizungswasser entgasen???

24 Entgasung! Warum?? Durch Luftanteile in der Heizungsanlage kommt es zu Korrosionen, die Heizungsanlage verschlammt. 2 Fe + 2 H 2 O + O 2 Fe(OH) 2 Eisen + Wasser + Sauerstoff Eisenhydroxid Weitere Reaktion 6 Fe(OH) 2 + O 2 2 Fe 3 O H 2 O Eisenhydroxid + Sauerstoff Magnetit + Wasser

25 25 Entgasung! Warum?? Ausdehnungsbehälter, 6 Monate nach ihrem Einbau in eine Heizungsanlage

26 26 Entgasung! Warum?? Die spezifische Wärmekapazität von Wasser ist 1,163 W/Kg K. Dieser Wert ist der theoretisch angenommene von entgastem Wasser. Die Wärmekapazität eines Wasser-Luft- Gemisches ist weitaus geringer. Diese Tatsache macht deutlich, dass bei Heizkörpern, welche für gasfreies Wasser ausgelegt wurden, mit steigendem Gasanteil, die Heizleistung herabgesetzt wird.

27 27 Entgasung! Warum?? FAZIT Je Höher der Luftanteil in meinem Heizungswasser, desto schlechter werden die Übertragungsleistungen des Heizkörpers zum Wohnraum.

28 Entgasung! Warum?? Bei kontinuierlicher, mechanischer Entgasung steigt der ph-wert des Heizungswassers von ph 7 (neutral), auf ph 8,5 9 (basischer Bereich) an. fällt der max. zulässige Sauerstoffwert in der Heizungsanlage unter den in der VDI 2035 geforderten max. Wert von 0,1 mg/l. kann auf chemische Behandlung des Heizungswassers verzichtet werden

29 Entgasung des Heizungswassers wie kann ich effektiv entgasen???

30 30 Das Gasgesetz nach Henry

31 31 Das Gasgesetz nach Henry

32 32 Das Prinzip der atmosphärischen Entgasung Beim Entgasungsprozess wird dem Leitungssystem eine Teilmenge des Heizungswassers entzogen und drucklos zur Atmosphäre geöffnet. Bei diesen Druckverhältnissen kann das entzogene Wasser nur noch 15l Gas/m³ aufnehmen. Das Wasser gibt seinen Gas-Überschuss nun an die Atmosphäre ab und wird im anschließend der Heizungsanlage zugeführt.

33 33 Das Prinzip der atmosphärischen Entgasung Kontinuierlich werden nun Teilmengen des Wassers auf diese Art und Weise behandelt. Der Gasanteil im Wasser der Heizungsanlage sinkt drastisch ab. Durch die Gas-Untersättigung des Heizungswassers werden vorhandene Luftblasen im Heizungssystem direkt eliminiert.

34 34 Das Prinzip der atmosphärischen Entgasung Der Vergleich macht deutlich, dass nur die atmosphärische und die Vakuum-Entgasung den Anforderungen an eine zentrale Entlüftungs - und Entgasungseinrichtung gerecht werden.

35 35 Das Prinzip der atmosphärischen Entgasung Mechanische Luftabscheider können nur freie Luft, oberhalb des Sättigungsgrades abscheiden. Die Wirksamkeit von mechanischen Luftabscheidern sinkt mit steigendem Druck drastisch. Insbesondere bei Einbau an Tiefpunkten sind Gasausscheidungen an den Hochpunkten nicht sicher vermeidbar.

36 36 Das Prinzip der atmosphärischen Entgasung