Verorgungstechnik

Versorgungstechnik

Versorgungstechnik


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.
Flashcards
158
Students
22
Language
German
Level
University
Created / Updated
13.07.2017 / 05.07.2021

Lernkarten

Warum ist die richtige Halterung von Rohrleitungen in aseptisch betriebenen Anlagen besonders wichtig? Skizzieren sie eine horizontale Leitung mit drei Lagerpunkten.

  • Material dehnt sich aus
  • Wärmespannungen müssen vermeiden werden
  • Deswegen 2 Loslager

Sie planen für eine Fabrik einen 100m langen und 2m hohen Versorgungsgang, indem Dampf- und Wasserleitungen verlegt werden. Skizzieren Sie den Verlauf der Dampfleitung.

  • Dampf und Kondensat laufen in dieselbe Richtung
  • Alle 25m ein Kondensatableiter

Welchen Wärmeinhalt besitzt ein Medienansatzbehälter indem 5m3 wässriges Medium auf 80°C erwärmt wurden? Auf welche Temperatur wird das Medium abgekühlt, wenn über den Doppelmantel 63 MJ entzogen werden?

\(Q = m * c_p * delta T\)

\(Q = 5000 kg * 4,2 {kJ \over kgK} * 80 K\)

\(Q = 1.680.000 kJ = 1680MJ\)

\(delta T = {Q- delta Q \over m * C_p}\)

\(delta T = {1680 MJ - 63MJ \over 5000kg * 4,2 {kJ \over kgK}} \)

\(delta T = {1680 MJ - 63MJ \over 5000kg * 0,0042 {MJ \over kgK}} \)

\(delta T = 77K = 77°C\)

Wie verhält sich Luft im Dampfraum?

  • Luft behindert den Wärmedurchgang sehr stark, setzt die Temperatur herab und bewirkt erhöhte Korrosion. Aus diesen Gründen ist Luft in einer Dampfanlage höchst unerwünscht, und man versucht, sie möglichst restlos aus den Dampfräumen zu entfernen und fernzuhalten.

Was muss bei Inbetriebnahme eines Dampfkessels beachtet werden?

  • Bei Inbetriebnahme die Luft möglichst rasch abführen
  • Vermischung von Dampf und Luft möglichst vermeiden
  • Tote Ecken entlüften

Das Speisewasser gut aufbereiten

Benennen Sie die Aktorik & Sensorik im folgenden R&I-Ausschnitt

Skizzieren Sie einen Reindampferzeuger

Skizzieren Sie einen Schnelldampferzeuger.

Wofür steht die Abkürzung PN bzw. ND

  • PN = Pressure Nominal
  • ND = Nenndruck

Was sind die wichtigsten Nenndrücke?

  • PN 6,10, 16, 25, 40, 63, 100, 160, 250

Welche Nenndrücke eignen sich für welche Anlagen?

  • PN 6-10 für Kleinanlagen
  • PN 16 – 40 für übliche Dampfanalagen
  • PN 63 – 250 für Turbinen/Kraftwerke

Was gibt der Nenndruck an?

  • Gibt den zulässigen Betriebsüberdruck bei 20°C an.
    • Festigkeit von Werkstoffen nimmt mit zunehmender Temperatur ab

Wie müssen sterilisierbare Dampfleitungen verlegt werden?

  • Alle Tiefpunkte müssen entwässert werden
  • Wasser sammelt sich an allen Tiefpunkten einer Leitung
  • Grundregel:
    • Dampfleitungen sind mit Gefälle zum Entwässerungspunkt zu verlegen
    • Leitung muss in Strömungsrichtung des Dampfes fallen
    • Gefälle nicht kleiner als 1 % – 2 %

Wovon hängt die Leistung eines Wärmetauschers ab?

  • Einflussgrößen wie:
    • Wandstärke
    • Material
    • Oberfläche
    • Stärke des Kondensatfilms
    • Strömung
    • Ablagerung
  • Alles wird durch den Wärmedurchgangskoeffizienten zusammengefasst

Was ist der Wärmedurchgangskoeffizient?

  • Pro Quadratmeter Heizfläche und je Grad Temperaturdifferenz zwischen heizendem und beheiztem Stoff überträgt der Wärmetauscher x kJ pro Sekunde. Der Wärmedurchgangskoeffizient wird deshalb angegeben in der Dimension W/m2K.
  • Q = k ⋅ A ⋅ (t1 – t2) (W) oder auch k = Q / A ⋅ (t1 – t2 )
    • Daraus ist ersichtlich, dass der k-Wert in (W/m² K) gemessen wird.

Wie viel Dampf in kg/h benötigt ein Wärmetauscher mit 500 kW?

  • m = Q * 3600 / hv
    • m = Dampfmenge in kg/h
    • Q = Leistung in kW
    • hV = Verdampfungs-/Kondensationswärme in kJ/kg
  • Faustregel bis 13 bar Dampfdruck m = 1,7 * Q
    • 1,7 * 500kW = 850kg/h

Warum sollte eine Dampfanlage gut entlüftet sein?

Weil die Wärmeübertragung von Dampf zu Wasser 100-mal besser ist als von Luft zu Wasser

Warum sollte Kondensat möglichst schnell abgeführt werden?

Weil die Wärmeübertragung von Dampf zu Wasser 3-mal besser ist als von Wasser zu Wasser

Wie werden Wärmetauscher eingeteilt?

Geregelt und ungeregelt

Wofür werden ungeregelte Wärmetauscher genutzt?

Begleitheizung für Ölleitungen

Wann werden geregelte Wärmetauscher eingesetzt?

  • Wenn größere Temperaturschwankungen nicht zulässig sind
  • Wenn bestimmte Temperaturen nicht über – oder unterschritten werden dürfen
  • Wenn die Anlage mit größtmöglicher Wirtschaftlichkeit arbeiten soll

Welcher Dampf ist in Wärmetauschern optimal und warum?

  • Sattdampf
    • Die Wärmeübertragung sehr viel besser als die von Heißdampf ist bei gleicher Temperatur

Wo ist Heißdampf geeignet und warum?

  • In Dampfleitungen
    • Weil der Heißdampf die Wärme schlechter abgibt als Sattdampf

Wie lautet die Wärmetauscherformel?

  • Q = k * A * (t1  - t2)

Was ist der Rückstaueffekt?

  • Kondensat, dass im Wärmetauscher einen Rückstau bildet

Was passiert durch den Rückstau von Kondensat?

  • Erhöhte Korrosion im Wärmetauscher
  • Erhöhte Geräuschbildung
  • Aufschwingen der Temperaturregelung
  • Im Extremfall zu schweren Anlageschäden

Wie kann der Rückstaueffekt vermieden werden?

  • Durch einen aktiven Kondensatableiter

Welche Eigenschaften sollte ein Kondensatableiter erfüllen?

  • Kondensat, welches zu ihm gelangt ohne wesentliche Verzögerung durchlassen
  • Luft durchlassen
  • Dampf zurückhalten
  • Druck nicht in die Kondensatleitung gelangen lassen

Was passiert, wenn der Dampfdruck in der Kondensatleitung nahe beim Dampfdruck liegt?

  • Die Entwässerung kann behindert oder unmöglich werden

Wodurch werden 98% der Schwierigkeiten bei Dampfanlagen verursacht?

  • Durch Fehler in der Planung und Ausführung
    • Geräte zu groß oder klein
    • Geräte vom falschen Typ
    • Geräte ungünstig angeordnet oder falsch montiert

Was sind die wichtigsten Kondensatableiter?

  • Kugelschwimmer – Kondensatableiter
  • Thermische Kondensatableiter (Kapsel – und Bimetall – Kondensomaten)
  • Thermodynamische Kondensatableiter
  • Starre Kondensatableiter

Wie funktionieren Kugelschwimmer – Kondensatableiter und was sind ihre Vor- und Nachteile?

  • Mechanisch
  • Nutzen als Trennmethode den großen Unterschied der spezifischen Gewichte von Dampf und Kondensat

 

  • Vorteile:
    • unverzügliche Kondensatableitung bei Sattdampftemperatur ohne Kondensatstau
    • zuverlässig dicht durch Wasservorlage
    • große Leistung bei kleinen Drücken,
    • unabhängig von Last – und Druckschwankungen
    • optimales Ableiterprinzip für dampfseitig geregelte Wärmetauscher
    • beim Einsatz geeigneter Entlüfterelemente sehr gute Entlüftungseigenschaften
  • Nachteile:
    • frostempfindlich, bei Frostgefahr müssen sie isoliert oder entwässert werden.
    • Schwimmermechanismus durch vorgeschalteten Schmutzfängers schützen
    • benötigt automatisches Entlüftungs- oder Bypassventil
    • Nicht einsetzen bei besonderer Wasserschlagsgefahr

 

Wie funktioniert ein Kapsel – Kondensomat und was seine Vor- und Nachteile?

  • Thermoelastischer Kondesatableiter
  • Arbeiten mit Flüssigkeit teilgefüllten Druckdosen
  • Unterscheiden Dampf und Kondensat mit gleicher Sättigungstemperatur durch eine gewisse Kondensatunterkühlung
    • In der Praxis zwischen 5K und 30K je nach Konsturktion und Justierung

 

  • Vorteile:
    • sicheres Funktionsprinzip durch genaue Angleichung an die Sattdampfkurve
    • Ableitung mit definierter Unterkühlung unter Sattdampftemperatur
    • robust und kompakt
    • reduzierte Empfindlichkeit gegen Wasserschlag und Frost
    • hervorragende Entlüftungseigenschaften, auch als Dampfentlüfter verwendbar
    • großer Leistungsbereich bei kleinen Abmessungen und Gewichten
  • Nachteile:
    • Vorsicht bei starker Überhitzung (Heißdampf)
    • Kondensatrückstau, daher nicht einsetzen bei dampfseitig geregelten Wärmetauschern oder nur mit großem Abstand zum Wärmetauscher; nicht einsetzen für Dampftrockner

Wie funktioniert ein Bimetall – Kondensomat und was sind seine Vor- und Nachteile?

  • Termoelastischer Kondensatableiter
  • Arbeitsprizip sind Bimetallelement, die sich abhängig von der Temperatur wölben und so das Ableitventil öffnen
  • Dürfen keinesfalls isoliert werden

 

  • Vorteile:
    • sichere Kondensatableitung mit angemessener Unterkühlung
    • gute Annäherung an die Sattdampfkurve durch mehrere Bimetallelemente
    • robust und unempfindlich gegen Wasserschlag und Frost
    • gute Entlüftungseigenschaften
  • Nachteile:
    • erhöhter Kondensatanstau, daher weniger geeignet Dampftrockner und Dampfräume, in die Kondensat nicht zurückgestaut werden darf
    • weniger geeignet für große Last- und Druckschwankungen

Wie funktioniert ein Thermodynamischer Kondensatableiter und was sind ihre Vor- und Nachteile?

  • Verwendet die unterschiedlichen Druckverhältnisse von strömenden Dampfes und Kondensats

 

  • Vorteile
  • gute Anpassung an schwankenden Druck und Kondensatanfall, auch für höhere Dampfdrücke
  • Das Kondensat wird ohne Verzögerung abgeleitet.
  • kompakt, sehr kleine Abmessungen und geringes Gewicht
  • beliebige Einbaulage, unempfindlich gegen Wasserschlag und Frost
  • robust, korrosionsbeständig, preiswert
  • im allgemeinen ausreichende Entlüftungsleistung
  • richtige Funktion akustisch prüfbar
  • Nachteile:
    • Arbeitet nicht unter pe = 0,5bar, (geringe Nachdampfbildung und Strömung)
    • Arbeitet nur bei ausreichender Druckdifferenz (p Ausgang < 80% p Eingang)
    • Deshalb ist der TD für temperaturgeregelte Anlagen weniger geeignet.
    • Steigt der Druck in der Kondensatleitung aber über den Druck im Dampfraum, was z.B. bei Außerbetriebsetzung der Dampfanlage passieren kann, dann sperrt der TD sicher ab. Er wirkt als Rückschlagventil! In diesem Fall baut sich in der Steuerkammer ein Druck auf, der durch die größere Angriffsfläche auf der Oberseite des Ventiltellers das Gerät schließt.
    • nicht für hohen Kondensatfluss geeignet

Wie funktionieren starre Kondensatableiter und was sind seine Vor- und Nachteile?

  • Halten Dampf nicht zurrück, setzen dem Dampf aber einen größeren Widerstand entgegen als dem Kondensat
  • Dampf und Kondensat müssen nacheinander eine oder mehrere Blenden und Entspannungsräume durchströmen
  • In der Blende findet ein Druckabfall statt

 

  • Vorteile:
    • keine beweglichen Teile, deshalb besonders robust
    • für große Leistungen und höchste Drücke, bei konstanten Betriebsbedingungen
    • klein, beliebige Einbaulage, frostsicher
    • gute Entlüftungsleistung
  • Nachteile
    • erhebliche Frischdampfverluste bei schwankenden Betriebsbedingungen
    • erhöhter Dampfanteil im Kondensatsystem (Geräuschbildung, Wasserschlaggefahr)negative Rückwirkungen auf Entwässerung und Regelung der Dampfverbraucher
    • unkontrollierbarer Kondensatrückstau

Wie Lautet eine Fausformel zur Leitungsentwässerung?

  • Zur Leitungsentwässerung genügt im Allgemeinen der kleinste Kondensatableiter eines Typs, wenn ein Kondensatstutzen von etwa 50 cm Länge in der Nennweite der Dampfleitung vorgesehen und die Leitung alle 25 m entwässert wird!

Welche Kondensatableiter werden für Dampfleitungen, Lufterhitzer und Wasserbereiter vorzugsweise verwendet? Welche Sicherheitszuschläge müssen jeweils draufgerechnet werden?

  • Dampfleitung – kleinste Nennweite
    • Thermodynamischer Kondensatableiter
    • Oder Kapselableiter
  • Lufterhitzer – Leistung = 1,5 * Dauerleistung
    • Kugelschwimmer Kondensatableiter
  • Wasserbereiter – Leistung = 1,5 * maximale Leistung
    • Kugelschwimmer Kondensatableiter

Ist eine Kondensatleitung eine Dampf- oder Wasserleitung?

  • Dampfleitung mit besonders hohem Wassergehalt
    • Je nach Druckverhältnissen werden 5- 15 Gewichtsprozent des Kondensats wieder zu Dampf

Warum dürfen parallel verlaufende Dampf- und Kondensatrückleitungen nicht zusammen isoliert werden?

  • Erhöhter Dampfbedarf
  • Kondensatanfall
  • Verschleiß
  • Schlechte Regelung
  • Erhöhte Nachverdampfung und Gegendruck
  • Wärmeverluste steigen

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