Verfahrenstechnik für Dummies. Burkhard Lohrengel. Читать онлайн. Hotlib. HOTLIB.NET

Burkhard Lohrengel

Verfahrenstechnik für Dummies

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bezogen. Mit n wird hier wieder die Stoffmenge in mol bezeichnet. Für die Gasphase gilt entsprechend:

upper Y Subscript i Baseline equals upper Y Subscript modifying above upper U with double dot bergangskomponente Baseline equals StartFraction n Subscript modifying above upper U with double dot bergangskomponente Baseline Over n Subscript italic reines italic upper G a s italic ohne italic modifying above upper U with double dot bergangskomponente Baseline EndFraction equals StartFraction n Subscript i Baseline Over n Subscript italic reines italic upper G a s Baseline EndFraction period

Die Stoffmengenanteile x

x Subscript i Baseline equals StartFraction n Subscript modifying above upper U with double dot bergangskomponente Baseline Over n Subscript gesamte upper F l modifying above upper U with double dot ssigkeit Baseline EndFraction equals StartFraction n Subscript modifying above upper U with double dot bergangskomponente Baseline Over n Subscript trace modifying above a with double dot gerfl modifying above upper U with double dot ssigkeit Baseline plus n Subscript i Baseline EndFraction equals StartFraction n Subscript i Baseline Over n Subscript g e s Baseline EndFraction

beziehungsweise y

y Subscript i Baseline equals StartFraction n Subscript modifying above upper U with double dot bergangskomponente Baseline Over n Subscript gesamtes upper G a s Baseline EndFraction equals StartFraction n Subscript modifying above upper U with double dot bergangskomponente Baseline Over n Subscript trace modifying above a with double dot gergas Baseline plus n Subscript i Baseline EndFraction equals StartFraction n Subscript i Baseline Over n Subscript g e s Baseline EndFraction

werden im Gegensatz zur Beladung auf die gesamte Stoffmenge n _ges bezogen.

Schauen Sie sich die Gasphase an: sowohl der Stoffmengenanteil y als auch die Beladung Y werden zu null, wenn sich keine Übergangskomponente im Gas befindet. Besteht das Gas dagegen nur aus Übergangskomponente, wird der Stoffmengenanteil zu eins left-parenthesis y equals 1 right-parenthesis , die Beladung aber unendlich groß left-parenthesis upper Y equals infinity right-parenthesis . Das gleiche gilt für die flüssige Phase.

Abbildung 3.3 Stoffmengenanteile und Beladungen am Beispiel des Stoffübergangs von der gasförmigen zur flüssigen Phase

Massenbeladung

Die Beladung kann auch als Massenbeladung

(3.13) StartLayout 1st Row 1st Column upper X Subscript normal m comma i 2nd Column equals StartFraction Masse d e r Komponente i in d e r schweren Phase Over Masse d e r schweren Phase ohne i EndFraction equals StartFraction m Subscript i Baseline Over m Subscript inert Baseline EndFraction comma EndLayout

(3.14) StartLayout 1st Row 1st Column upper Y Subscript normal m comma i 2nd Column equals StartFraction Masse d e r Komponente i in d e r leichten Phase Over Masse d e r leichten Phase ohne i EndFraction equals StartFraction m Subscript i Baseline Over m Subscript inert Baseline EndFraction EndLayout

angegeben werden.

Volumenanteil

Abbildung 3.4 zeigt 3 unterschiedliche Behälter, in denen sich die drei Gase 1, 2 und 3 befinden. Druck p und Temperatur T sind in jedem Behälter identisch, die Massen (m ₁, m ₂, m ₃) und Volumina (V ₁, V ₂, V ₃) unterscheiden sich allerdings. Die drei Gase werden bei gleichem Druck und gleicher Temperatur in einem Behälter zusammengeführt (Behälter 4). Für diesen Behälter gilt bei diesen Randbedingungen, wenn die Massen der Gase unverändert bleiben:

(3.15) upper V 1 plus upper V 2 plus upper V 3 equals upper V Subscript g e s Baseline period

Abbildung 3.4 Volumenanteil

Das Volumen von Behälter 4 muss genauso groß sein wie die Volumina der 3 anderen Behälter zusammen. Wenn Sie durch das Gesamtvolumen V _ges dividieren, erhalten Sie

(3.16) StartFraction upper V 1 Over upper V Subscript g e s Baseline EndFraction plus StartFraction upper V 2 Over upper V Subscript g e s Baseline EndFraction plus StartFraction upper V 3 Over upper V Subscript g e s Baseline EndFraction equals StartFraction upper V Subscript g e s Baseline Over upper V Subscript g e s Baseline EndFraction equals 1 period

Mit der Definition des Volumenanteils r _i der Komponente i

(3.17) r Subscript i Baseline equals StartFraction upper V Subscript i Baseline Over upper V Subscript g e s Baseline EndFraction comma

ergibt sich

(3.18) r 1 plus r 2 plus r 3 equals 1 period

Der Volumenanteil läuft wie der Mol- und Massenanteil zwischen den Grenzen 0 und 1. Für ideale Gase ist der Volumenanteil gleich dem Stoffmengenanteil:

(3.19) r Subscript i Baseline equals y Subscript i Baseline comma

was häufig für Umrechnungen genutzt wird.

Volumenanteile werden in der Praxis sehr häufig als Konzentrationsmaße verwendet. Der Grund ist, dass der Mensch sich Volumenanteile leichter vorstellen kann als Massenanteile, von Molanteilen ganz zu schweigen. Werden Gasmischungen analysiert, wird der Anteil der Einzelgase normalerweise in Volumenprozent angegeben.

Wenn der Kaminkehrer an Ihrer Heizungsanlage eine Abgasmessung durchführt, darf der CO-Gehalt einen Grenzwert von 1000 ppm (0,1 Vol.-%) nicht überschreiten.

Der Anteil von Sauerstoff in der Luft beträgt 21 Volumenprozent und somit = 0,21.

Häufig müssen Sie sehr kleine Konzentrationen angeben. Als Verfahrenstechniker passiert Ihnen das beispielsweise bei der Angabe von Schadstoffkonzentrationen in der Luft oder im Wasser. Hier wird die Dimension ppm oder ppb gewählt. Es bedeutet

ppm ≡ parts per million ≡

ppb ≡ parts per billion ≡

Um dieses Konzentrationsmaß etwas zu verdeutlichen:

»ppm« bedeutet, dass sich ein Teilchen der betrachteten Substanz in einer Million Teilchen der Umgebung befinden, bei »ppb« befindet sich dementsprechend ein Teil der betrachteten Substanz in einer Milliarde anderer Teilchen. Das ist jeweils nicht viel!

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