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Verorgungstechnik

Versorgungstechnik

Versorgungstechnik

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Henning Jolmes
Lernen
Henning Jolmes
Diese Lernkarten behandeln die Versorgungstechnik auf Universitätsniveau und konzentrieren sich auf die Bereiche Wasser, Dampf und Luft in verschiedenen Anlagen. Sie decken Themen wie Kondensat, Temperatur, Druck und Reinigung ab, wobei auch spezifische Komponenten wie Wärmetauscher und Kondensatableiter behandelt werden. Die Karteikarten sind besonders nützlich für Studierende und Fachleute, die sich mit der Planung, Wartung und Optimierung von Versorgungssystemen befassen, da sie detaillierte Informationen zu Kosten, Systemen und technischen Aspekten bieten.
Karten
158
Lernende
22
Sprache
Deutsch
Kategorie
Allgemeinbildung
Stufe
Universität
Erstellt / Aktualisiert
13.07.2017 / 05.07.2021
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Flashcards

Was ist Dampfschlag und wie kann dieser verhindert werden?

  • Wenn Dampf auf Kondensat erheblich niedriger Temperatur trifft
  • Wenn heißes Kondensat mit Nachdampf auf schon abgekühltes Kondensat trifft
  • Wenn Siedekondensat einer hohen Druckstufe auf Kondensat aus einer niedrigen Druckstufe zusammen gebracht werden

 

  • Leitungen so mit Gefälle verlegen, dass das Kondensat frei abläuft
    • So ist die Leitung nur teilweise wassergefüllt und es entstehen keine Druckwellen bzw. verpuffen schnell
  • Diffusor einbauen

Wie planen wir eine Anlage frostsicher?

  • Alle Tiefpunkte sind restlos zu entwässern und alle Apparate, Armaturen müssen leerlaufen
  • Die Kondensatleitungen sind möglichst kurz und groß auszulegen, mit starkem Gefälle zu versehen (nicht weniger als 1:100) und bis zum Ende gut zu isolieren. Das starke Gefälle ist erforderlich, um auch kleinere Wassersäcke zu vermeiden, die durch das Durchhängen der Rohre zwischen den Halterungen bedingt sein könnten.
  • Alle Dampfabsperrarmaturen müssen völlig dicht schließen

Weshalb sollten Kessel nicht mit Rohwasser gespeist werden?

  • Wasser ist ein gutes Lösemittel, weshalb darin viele Stoffe in gelöstem Zustand sind
    • Die Stoffe können Ablagerungen bilden und den Kessel und die Rohrleitungen schnell unbrauchbar machen

Durch welche Filtermethode erhält man aus Rohwasser die höchste Reinheit?

  • Durch die Vollentsalzung durch Ionenaustausch

Wie kann der Dampfdruck reduziert werden?

  • Membrangesteuerte Druckregler
  • Druckregler mit Pilotventil
  • Stellventile mit Hilfsenergie
  • Druckminderstationen
  • Sicherheitsventile

Woraus besteht die dampfseitige Regelung eines Wärmetauschers?

  • Dampf –Regelventil
  • Wärmetauscher
  • Messung
  • Regelgerät (Regler)
  • Entwässerung

Was gilt für die dampfseitige Wärmetauschregelung?

1. Bei schnellen Prozessen und bei hohem Leistungsbedarf wird dampfseitig geregelt

2. Das Regelventil ist in aller Regel ein bis zwei Dimensionen kleiner als die Dampfleitung

3. Bei der Leistungsberechnung für den Wärmetauscher ist der Druckabfall über das Regelventil zu berücksichtigen

4. Es sollte immer ein Kugelschwimmer-Kondensatableiter eingesetzt werden, da diese eine große Ableitkapazität haben und Kondensat nicht unterkühlen (kein Kondensatrückstau)

5. Bei starker Schwankung der Wärmetauscherleistung kommt es zu Rückstaueffekten. Dagegen sind Maßnahmen zu ergreifen.

Wie muss bei der Leistungsermittlung einer Anlage vorgegangen werden?

1. Auflistung aller Verbraucher

2. Bewertung der Verbrauchsdaten mit Gleichzeitigkeitsfaktoren (nicht alle Verbraucher brauchen in der Praxis zur gleichen Zeit Dampf)

3. Summierung der bewerteten Leistungsdaten

4. Überschlägige Berechnung der Energieverluste (z.B. 10%)

5. Für Anlagen, in denen Dampf verloren geht (z.B. Luftbefeuchtung oder Sterilisation), werden die Dampfverluste ermittelt.

6. Leistungsreserve festlegen (z.B. 10%)

7. Summierung aller Leistungsdaten

Wie lautet die Faustformel bei bis zu 13 bar Dampfdruck?

  • 1 kW entspricht ca. 1,7 kg/h Dampf

Wo würden Sie in Ihrer Fabrik den neuen Kompressor aufstellen und warum? Warum würden Sie die Druckluftverteilung als Ringleitung ausführen?

  • In einem reinen Bereich, saubere und trockenen Ansaugung. Möglichst im Keller da schwer und laut + Reserveplatz für ggf. zweiten Kompressor und kühlbar.
  • Ringleitung: je größer die Ringleitung desto größer ist das Speichervolumen. Druckschwankungen werden reduziert, da zweiseitige Einspeisung.

Welche Druckluftleistung benötigen Sie, wenn 30 Apparate versorgt werden sollen, die nach Katalog einen Bedarf von je 1m3/min bei 7bar haben? Bitte notieren Sie Ihre Annahmen!

1. Bedarf für einzelne Geräte:

  • \(1{m^3 \over min}\) -> \(60 {m^3 \over h}\)
  • \(DL_B = 60{m^3 \over h} * 1,05 *0,10 = 6,3\)

2. Gesamtbedarff berechnen

  • \(DL_B = DL_{MD} * Z_a * ED\)
  • \(Druckleistung = \sum DL_B * Gl * Zn * KD\)
  • \(Druckleistung = 30 * 6,3 * 0,7 * 0,8 * 1,2 \)
  • \(Druckleistung = 127 {m^3 \over h} + 10 \% Reserve = 139,7 {m^3 \over h}\)

Einschaltzeit 10%
Normierung 8%
Annahme für Netz Gleichzeitigkeit 0,7
Ergebnis + 10% Reserve

Druckluft muss in einem Pharmabetrieb bestimmten Qualitätsanforderungen entsprechen. Welche Qualitätsmerkmale sind das und wie werden sie erreicht?

  • Staubkonzentration: 1 mg/m3
    • Durch Filtertechnik

 

  • Wasser Drucktaupunkttemp: -20°C
    • Durch Drucklufttrocknung auf gefordertes Maß reduzieren

 

  • Ölkonzentration: max. 0,1 mg/m3
    • Abscheidung durch Kondensation der Öldämpfe an Wassertröpchen
    • Je tiefer die Temperatur desto mehr Öl kondensiert und kann abgeschieden werden
    • Durch Aktivkohle-Adsorptionsfilter Restölgehalt <0,01mg/m3

Welche grundsätzlichen Methoden der Drucklufttrocknung gibt es? Erläutern sie eine Methode.

  • Über-Verdichtung
    • 35Bar mit Druckluft à hohe Kondensation des Restwasseranteils
  • Kältetrockung
  • Absorptions-Trocknung
  • Adsorptionstrocknung

In der Pharmaindustrie soll Druckluft ölfrei sein. Wie erreichen Sie das?

  • Abscheidung durch Kondensation der Öldämpfe an Wassertröpchen
  • Je tiefer die Temperatur desto mehr Öl kondensiert und kann abgeschieden werden
  • Durch Aktivkohle-Adsorptionsfilter Restölgehalt <0,01mg/m3

Was ist bei der Dimensionierung einer Druckluftanlage neben dem absoluten Verbrauch der Maschinen noch zu berücksichtigen?

  • Druckverlust
  • Normzuschlag 8% auf Volumenstrom
  • Einschaltdauer
  • ...

Nennen Sie neben der Destillation ein weiteres Verfahren zur Herstellung von WFI. Welches ist die Hauptkomponente des Verfahrens?
Welche Vorteile/Eigenschaften machen dieses Verfahren besonders interessant?

1) Thermokompression, Hauptkomponente Kompressor
2) Energetisch besser, ständige an und Abfahrung möglich, für schwankende Verbbräuche gut geeignet.

Benennen und skizzieren sie ein Membranventil mit optimalem „deadleg“-Verhalten! Was sind die wesentlichen Summenparameter zur Beurteilung von Pharmawasser?

Bei der 3D-Regel wird die Länge L des Totraums ab der Rohrwand des Hauptrohrs gemessen und in Beziehung zum Durchmesser des abgehenden Rohrs gesetzt

Was sind die wesentlichen Summenparameter zur Beurteilung von Pharmawasser?

  • TOC (Total carbanic water) Leitfähigkeit
  • Biologische: Kommt noch die Keimzahl hinzu

Nennen Sie die Parameter (engl. 5T’s), die wesentlichen Einfluss auf eine Reinigung haben?

  • Temperatur
  • Time
  • Druck
  • Chemie
  • verschmutzung

Wie wirkt sich die Temperatur bei der Reinigung aus?

Löslichkeit wird gesteigert, Keimabtötung erhört → bessere Reinigung bei höherer Temp, Proteine erst kalt abspülen

Warum kann keine vollständige Reinheit erreicht werden?
Wie können Sie die Einhaltung der Akzeptanzkriterien überprüfen?

Analytic Reinheit kann niemals erreicht werden

 

  • Sichtkontrolle (visuell rein)
  • Maximal zulässiger Übertrag in das nachfolgende Produkt
    (MACO = Maximum allowable carry over)
    • Durch Formel berechenbar
  • Probenahme
  • Wisch-test (SWAB-test à Soja-argumin paste wird zum testen auf eine Fläche aufgebraucht, Nachweis ob reinigung erflgreich ist durch Indikatormittel)
  • Rinse-test:
    • Geschlossen oder dezentral (meist über zentrale CIP-Anlage)

Was ist Warmwasser? Welche Anforderungen werden an eine Warmwasserversorgung gestellt? Welche Arten von Wassererwärmungsanlagen gibt es?

Warmwasser WW ist erwärmtes Trinkwasser und wird in der Pharma eingesetzt:

  • Größere Mengen zum Vorreinigen von Geräten und Anlagen
  • Kleinere Mengen zum Reinigen der Produktionsumgebungen
  • Kleinen Mengen für Personalhygiene

 

Anforderungen:

  • Muss hygienisch einwandfrei sein
  • Direkte Entnahme Möglichkeit (keine Verzögerungen)
  • Wirtschaftliche und umweltschonende Aufbereitung und Verteilung

 

Arten von Wassererwärmungsanlagen:

  • Durchflusssysteme:
  • Speichersysteme

Wodurch werden die Pharmawasserqualitäten definiert?

Pharmawasserqualitäten werden von den Arzneibüchern in Europa (EP) und USA (USP)  definiert. Durch Harmonisierung praktisch gleiche Qualitätsanforderungen.

Was ist PW, HPW und WFI?

  • PW = Purified Water
  • HPW = Highly Purified Water
  • WFI = Water for Injection

Nenne die Herstellverfahren für PW und HPW.

  • Ionenaustauscher
  • Reverse Osmose (RO)
  • Elektrochemische Entsalzung (EDI)
  • Thermokompressions Destillationsverfahren

 

Einstufige RO kann geforderten Leitwert nicht erreichen

Zweistufige RO kann geforderten Leitwert nur bedingt erreichen

Einstufige RO und EDI-Kombination erbringt immer den geforderten Leitwert.

Wie wird WFI erzeugt?

WFI-Erzeugung über Destillation mit

  • Einstufen-Destillationsanlagen
  • Mehrstufen-Destillationsanlagen
  • Thermokompressionsanlagen

 

Mehrstufenanlagen werden zur Energieeinsparung eingesetzt. Der Energie-
und Kühlwasserverbrauch geht mit steigender Kolonnenzahl zurück.

Die Leistungen können mit steigendem Heizdampfdruck zwischen 3 und 8 bar gesteigert (verdoppelt) werden.

Thermokompressionsanlagen sind zur Erzeugung von WFI das wirtschaftlichste Verfahren. Es kann wahlweise heißes oder kaltes WFI entnommen werden. Es ist kein Kühlwasser erforderlich und Weichwasser (enthärtetes Wasser) ist als Speisewasser ausreichend.

Lagerung und Verteilung von PW, HPW und WFI.

  • PW erfolgt meist kalt (max. 22 °C)
  • HPW kalt oder heiß (bisher wenig Anlagen)
  • WFI praktisch immer heiß (> 80 °C)

Mikrobiologische Stabilisierung der Lagersysteme.

Kaltsysteme:

  • über 03 in Verbindung mit UV
  • über regelmäßige Erhitzung auf > 80 °C und mehrere Stunden

      (von täglich bis wöchentlich)

  • zusätzliche, gelegentliche Sanitisierung bei > 121 °C mit Reinstdampf
    im Bedarfsfall

            Heißsysteme:

  • sind unkritisch durch ständige Zirkulation bei 80 °C

Wovon hängt die Korrosionsbeständigkeit von Edelstählen ab?

Die Korrosionsbeständigkeit von Edelstählen hängt von der Passivschicht
aus Chromoxid ab. Sie wird durch freien Sauerstoff aus dem Wasser selbst (langsam), oder durch oxidierende Säuren wie HNO3 (schnell) erzeugt.

Womit werden Schweißverbindungen von Edelstahlrohrleitungen ausgeführt?

Schweißverbindungen von Edelstahlrohrleitungen werden mit Orbitalschweißautomaten und reproduzierbaren Programmen ausgeführt.
Später nicht mehr einsehbare Nähte werden mit Endoskop und Video geprüft
und dokumentiert; üblich: 10% der Nähte.

Handschweißungen nur noch bei Zwangslagen, oder wenn unvermeidbar       zulässig. Dann 100% Videodokumentation nötig.

Welche Systeme der Warmwasseraufbereitung gibt es? Wie lassen diese sich nach Art der Verteilung, Erwärmung und Energiezufuhr einteilen?

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Was ist die Einzel- und Gruppenversorgung bei der Warmwasserversorgung? Skizze und kurze erklärung.

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  • Für jede Entnahmestelle wird ein WW-Erwärmer installiert
  • evtl. auch mehrere räumlich eng aneinanderliegende Entanhmestellen über einen WW-Erzeuger versorgt
  • Kurze Stichleitungen von Erwärmer zu Entnahmestelle

Einzel- und Gruppenversorgungen werden eingesetzt, wenn:

  • es nur wenige Entnahmestellen mit geringem Verbrauch gibt
  • eine Entnahmestelle so weit entfernt liegt, dass der Anschluss an die Zentralversorgung auf Grund langer Leitungswege unwirtschaftlich ist.

Was ist die Zentrale Warmwasserversorgung? Skizze und kurze erklärung.

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  • von einem zentralen Erwärmer werden alle Entnahmestellen versorgt
  • übliche Form der Wasserversorgung im Betrieb
  • Zirkulationsleitung bis in die nähe der Entnahmestelle um WW-Entnahme ohne Verzögerung zu gewährleisten
    • Zirkulation um Kontamination zu vermeiden
  • Alle Leitungen müssn isoliert sein um Wärmeverluste zu minimieren

Welche Warmwasserbereitungssyteme gibt es?

Durchflusssysteme

  • erwärmen aktuell benötigte Wassermenge

Speichersysteme

  • bestimmte Wassermenge wird erwärmt und bereitgehalten

Was sind Durchflusssysteme bei der Warmwasserbereitung?

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  • Durchfließendes Wasser wird sofort auf gewünschte Temperatur erhitzt
  • durch Energiezufuhrregelung wird Temperatur konstant gehalten, unabhängig von der Entnahmemenge
  • Temperatur wird nicht durch Mischen von Warm und Kaltwasser hergestellt
  • Temperatur wird durch maximalen Wärmebedarf geregelt
    • auch wenn dieser nur kurz am Tag erreicht wird

 

Was sind Speichersysteme bei der Warmwasserbereitung?

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  • für Einzelversorgung als auch für zentrale Versorgung genutzt
  • Warmwasser steht jederzeit zur Entnahme bereit
  • durch Speicher werden Belastungsspitzen ausgeglichen
  • gute Isolierung erforderlich
  • großer Platzbedarf, höherer Energieverbrauch und Risiken bei Lagerung von nicht gebrauchtem erwärmten Wassers
  • kaltes Wasser wird dem Speicher unten zugeführt und warmes oben entnommen
    • innerhalb des Speichers besteht eine Wärmeschichtung

Welche Unterschiede der Beheizung von Speichersystemen gibt es? (Warmwasserbereitung)

Direkte Behiezung

  • Speichersysteme werden direkt mit Gas, Öl oder bei kleinen Speichern mit Strpm behiezt
    • bei elektrischer Beheizung über Rohrheizkörper im Speicher nach dem Tauchsiederprinzip
    • bei Gas und Öl findt der Wärmeaustausch an der Brennkammerwand und an Abgasrohren statt

Indirekte Beheizung

  • Wasser wird über ein Zwischenmedium beheitzt
    • i.d.R. Heizwasser oder Dampf

Woraus setzen sich die Kosten der Warmwasserversorgung zusammen?

Investitionskosten. Diese werden bestimmt durch

  • Anschaffungspreis der Geräte, Leitungen und Zubehör
  • Nutzungsdauer
  • Kapitalkosten

Betriebskosten. Diese hängen ab von

  • Warmwasserverbrauch
  • Energiekosten
  • Wärmeverlusten in der Verteilung
  • Wirkungsgrad der Warmwassererwärmung

Sonstige Betriebskosten

  • Wartungs- und Reparaturkosten
  • Verwaltungskosten
  • Versicherung, Zinsen, Abschreibung etc.

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