Relative Feuchte vs Absolute Feuchte

Wissenschaft Wetter & Meteorologie
#1

Hallo Leute,
meine Problemstellung ist folgende:

Ich soll die Luftfeuchte eines Luftmassenstromes in einer Rohrleitung bestimmen.
Da die Temperatur der Luftmasse an die 500°C betragen kann, und die handelsüblichen Feuchtesensoren aber nur 180 bis 200°C ertragen möchte ich nun eine Probeentnahme installieren, also einen kleinen Teil der Luftmasse absaugen und abkühlen.

Verfälsche ich meinen Feuchtigkeitswert wenn ich diese Probenahme von 500°C auf 200°C abkühle?
Da ich über der Kondensationstemperatur bleibe sollte die absolute Feuchte ja gleich bleiben…

Mir ist aber nicht ganz klar ob mir der Feuchtesensor, der mir ja einen relativen Wert ausgibt dann noch die Wahrheit sagt.

#2

Was ist schon die Wahrheit ? :smile:

Nein ernsthaft, ein Feuchtemesssystem für relF% wird diese auch „wahrhaftig“ anzeigen. Also relativ zur Temperatur von 200°C.:

Bei 500°C würde ein deutkich anderer Wert gemessen.

Die Feuchte bei 500°C dürfet auch

#3

Hey!

Also zu deinem Problem: Prinzipiell funktioniert das, wie du dir das gedacht hast. Es gibt da sicher nur ein paar Sachen zu beachten.

Die Sache mit dem absaugen wirft sicher einige Ungenauigkeiten auf: Kondensation an einer kälteren Rohr- oder Behälterwand (auch wenn das Gas an sich noch nicht gesättigt ist), da es an kälteren Wänden immer zu Konzentrationsgradienten gibt. Deshalb beschlägt auch ein schlecht gedämmtes Fenster von innen, obwohl die Luftfeuchtigkeit noch keine 100% sind.

Dann ändert sich beim abkühlen die Dichte der Luft. WEnn du die Luft in einem Behälter abkühlst, müsstest du ihn luftdicht gestalten, sonst zieht der entstehende Unterdruck Außenluft mit in das Gefäß (das verfälscht die Messung). Und wenn du das gefäß dicht bekommst, musst du dann den Innendruck messen, um später bei den Berechnungen der relativen Luftfeuchte bei 500°C alle nötigen Werte zu haben. Das ist ein großer technischer Aufwand.

Der Feuchtesensor sollte theoretisch funktionieren.

Ich würde dir als einfachere Lösung folgendes vorschlagen:

Wenn möglich, dann installiere an die Rohrleitung einen abzweigendes Proberohr, durch das ein kleiner konstanter teil deines Luftmassestroms strömt (Massestrom ermitteln). DIesen Strom lässt du durch das Proberohr abkühlen (beispielsweise auf Raumtemperatur). Das kannst du entweder durch Luft- oder auch Wasserkühlung machen. Das Proberohr ist am Ende offen. Dort misst du Temperatur und Luftfeuchte (Achtung, dass das unverfälscht von der Außenluft geschieht).

Natürlich wird dann Kondensat abfallen, welches du auffängst und in gemessenen Zeitabständen wägst (daraus den Kondensatmassestrom berechnen).
Mit dieser Lösung hast du einen stationären zustand erschaffen, mit dem sich eine einfache Bilanz aufstellen kannst:

Wassermassestrom bei 500°C= Wassermassestrom bei Endtemperatur (Proberohrausgang) + Kondensatmassestrom.

Den Wassermassestrom berechnest du aus dem Massestrom der Luft (Proberohr) „mal“ die absolute Luftfeuchtigkeit. Wie du aus der gemessenen relativen Luftfeuchtigkeit die absolute Luftfeuchtigkeit berechnest, weißt du ja sicher :smile:.

Und dann hast du Wassermassestrom bei 500°C ausgerechnet und kriegst durch folgende FOrmel die absolute Luftfeuchte bei 500°C (xw500) raus:

xW500= mW500/mL500 (= Wassermassestrom bei 500°C „geteilt durch“ Luftmassestrom bei 500°C). Achte hier einfach auf die zeiteinheiten Stunden oder Sekunden.

Das wäre meine Lösung des Problems. Ich hoffe, ich hab es nicht zu umständlich erklärt. Diese Lösung sollte durch ihren stationären Charakter sehr fehlerarm sein, wenn du eine Reihe von Messungen machst.

Viele Grüße :smile:

Sven

#4

Hallo Peda,

genau das denke ich auch. Wenn Du dann einen relativen Feuchtigkeitsgehalt gemessen hast, kannst Du auf die absolute Masse schließen. Aber wenn Du es genau nehmen muß, solltest Du Dich eventuell mit den Dampfdrucktabellen beschäftigen. Aber das Thema war bei mir nie eine Schwerpunktaufgabe.

Gruß Snape

Die Feuchtigkeitstabellen und -diagramme gehen ohnehin nur bis 100°C.

#5

Hallo ! Ich bin ehrlich: Ich müsste das eigentlich wissen, aber da ist eine Lücke. Ich meine, der Sensor sagt weiterhin die Wahrheit, aber ganz sicher bin ich nicht.
Und das nützt dich nichts.
Aber falls du die Info partout nicht bekommen kannst, dann erwäge folgendes:
Miss erst Luft von 200 Grad, und dann senk ab auf 100 (oder 120; ich weiss den Druck der Luft im Rohr nicht) miss nochmal und vergleiche die Messungen. 200 Grad hält der Sensor ja aus. Dann zeigt der Versuch, ob die Temp. einen Einfluss hat.

Denk dran, unabhängig davon: Gib der Abzweigung reichlich Querschnitt und isoliere sie gut nach außen und bringe mehrere Temp.-Sensoren außen an dem Versuchs-Abzweig an, damit du sicher bist, welche Temp. du hast.

So lange, bis du sicher bist, dass die Temp im vorgesehenen Bereich bleibt.

Falls der Feuchte-Sensor weit vorsteht, isoliere auch diesen reichlich, weil er Wärme nach aussen abzieht.

Und mach die Leitung zur Pumpe möglichst dünn und aus dünnwandigem Material (oder evtl. Silikon), denn auch die zieht Wärme ab.
Viel Erfolg!

#6

Hallo,

ich vermute mal, es handelt sich dabei um das Rauchgas eines wie auch immer gearteten Verbrenners. Unter der Annahme, dass der Taupunkt der Luft deutlich unter 200 °C liegt und nirgendwo in der Probenahmestrecke diese Temperatur unterschritten wird, wird der Sensor bezogen auf die Temperatur eine richtige relative Feuchte ausspucken. Daraus lässt sich dann der Taupunkt und die absolute Feuchte und damit die relative Feuchte bei 500 °C berechnen.

Problematisch wird es, wenn der Taupunkt nahe der Sensortemperatur liegt oder im schlimmsten Fall (ich weiß jetzt nicht wie der Verbrenner gefahren wird) ein nahezu gesättigter Luftstrom durch das Rohr geht. Dann wird vorher Wasser auskondensiert und die Messung ist nicht mehr korrekt.

Um sicher zu gehen, dass man keinen Mist misst, würde ich daher die Probenahmestrecke unbedingt beheizen und immer wieder auf Kondensatbildung überprüfen.

Viele Grüße

#7

Leider kann ich dir da nicht weiterhelfen
Gruß, Alibert

#8

Hallo

Im Prinzip hast Du die Antwort doch schon selbst gegeben: Wenn die Probenahme so erfolgt, dass keine Kondensation vorliegt und auch kein Dampf aus der „Probe“ herausdiffundieren kann(!), dann ist die Absolutfeuchte (bezogen auf trockene Luft bei Normtemperatur) die gleiche. Was Dein Gerät tatsächlich misst (und was es rechnet), solltest Du vorher mit dem Hersteller abklären.
LG

Ich soll die Luftfeuchte eines Luftmassenstromes in einer
Rohrleitung bestimmen.
Da die Temperatur der Luftmasse an die 500°C betragen kann,
und die handelsüblichen Feuchtesensoren aber nur 180 bis 200°C
ertragen möchte ich nun eine Probeentnahme installieren, also
einen kleinen Teil der Luftmasse absaugen und abkühlen.

Verfälsche ich meinen Feuchtigkeitswert wenn ich diese
Probenahme von 500°C auf 200°C abkühle?
Da ich über der Kondensationstemperatur bleibe sollte die
absolute Feuchte ja gleich bleiben…

Mir ist aber nicht ganz klar ob mir der Feuchtesensor, der mir
ja einen relativen Wert ausgibt dann noch die Wahrheit sagt.

#9

Hallo Peda’s Benutzername,
wenn die Luftprobe ohne Feuchte-Ein- oder Austrag bis deutlich oberhalb ihres Taupunktes gekühlt wird, sehe ich da kein Problem, solange die Kühlfläche ebenfalls oberhalb des Taupunktes bleibt. Der Feuchtesensor gibt dir eine relative Feuchte (so gut er kann).
Jetzt kommt es drauf an, ob du ein geeignetes Mollier h,x-Diagramm hast, um mit der relativen Feuchte und der Temperatur der gekühlten Luft deren absolute Feuchte und dann mit diesem Wert die relative Feuchte der Luft bei 500 °C abzulesen.
Wenn du ein solches Diagramm nicht hast, hilft dir vielleicht eine Klimafirma in deiner Nähe dabei, eine geeignete Uni oder ähnliches Institut zu finden, so ein Diagramm aufzutreiben. Vor gefühlten 100 Jahren brauchte ich mal ein solches Diagramm – allerdings nur bis 380 °C – und fand keins zu kaufen. Da hab ich mir das selbst gemacht, berechnet mit einem Atari und mit BASIC als Programmiersprache. Lang, lang ist’s her und den Atari gibt’s nicht mehr!
Viel Glück und Gruß
Pat

#10

Da die Temperatur der Luftmasse an die 500°C betragen kann,
und die handelsüblichen Feuchtesensoren aber nur 180 bis 200°C
ertragen möchte ich nun eine Probeentnahme installieren, also
einen kleinen Teil der Luftmasse absaugen und abkühlen.

Verfälsche ich meinen Feuchtigkeitswert wenn ich diese
Probenahme von 500°C auf 200°C abkühle?
Da ich über der Kondensationstemperatur bleibe sollte die
absolute Feuchte ja gleich bleiben…

Mir ist aber nicht ganz klar ob mir der Feuchtesensor, der mir
ja einen relativen Wert ausgibt dann noch die Wahrheit sagt.

Ich setze voraus, dass du die absolute Feuchte wissen willst. Die musst du dann aus der relativen bei der Messtemperatur ausrechnen. Aber achte beim Abkühlen darauf, dass dir an den Kühlflächen nichts austaut! Schöne Grüße!

#11

Was der Sensor kann und in welchen Bereichen er gültige Meßwerte mit welcher Genauigkeit liefert, muß in der Bedienungsanleitung stehen.

#12

Wenn es gelingt, den Anteil des abgesaugten Massenstromes am Gesamtstrom zu bestimmen, kann man die absolute Feuchte durch Kondensation des Wasserdampfes ermitteln.

#13

Hallo Peda,

sorry, aber da bin ich überfragt.

Grüße
Klaus