Kesselfüllstand einstellen

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Darstellung der Zusammenhänge:

• Kesselfüllstand
• Energieinhalt des Kessels und Aufheizzeit
• feuchter und trockener Dampf
• Grenzbetrachtung für trockenen Dampf

Ausgangspunkt war ein dieser Thread im kaffee-netz.

Allgemein

Im Kessel befinden sich Wasser und Dampf. Es können nur Zustaände herrschen, die im T,s-Diagramm innerhalb der Nassdampgebiets liegen. Nur hier können Dampf und Wasser gleichzeitig existieren.

Befände sich nur Wasser im Kessel wäre man auf der linken Grenzlinie des Sattdampfgebiets, befände sich nur Dampf im Kessel wäre man auf der rechten Grenzlinie des Nassdampfgebiets, der sogenannten Sattdampflinie. Im gesamten Nassdampfgebiet gehört zu einer Temperatur ein bestimmter Druck. Dies macht man sich zu nutze, und verwendet zur Regelung den einfach zu messenden Kesseldruck anstatt der Temperatur.

Wenn wir die beiden Phasen Wasser und Dampf getrennt betrachten, hat im betrachteten Bereich (ca. 100° - 125°C) der Dampf einen etwa drei bis viermal höheren Wärmeinhalt gegenüber Umgebungsbedingungen des Wassers bei 20°C und Umgebungsdruck, allerdings ist seine Dichte ca. 1000 mal geringer.

Diese Daten kann man eine Wasserdampftafel entnehmen.

Dampfentnahme

Die Dampfentnahme führt zu einem Absinken des Drucks im Kessel. Da die im ersten Moment entnommene Wassermenge klein gegenüber dem Kesselinhalt ist, der Kesselinhalt aber nur Zustände passend zu seiner Temperatur einnemen kann, wird sofort Wasser verdampfen um den passenden Druck zur Kesseltemperatur wieder herzustellen. Die dafür notwendige Verdampfungsenthalpie wird dabei dem Wasser entzogen, es kommt zu einem Absinken der Kesseltemperatur.

Die Dampfphase verhält sich beim Durchströmen der Dampflanze und der Dampfdüse entsprechend einer isenthalpen Drosselströmung. Im h,s-Diagramm ist dies eine wagerechte Liene von der Sattdampfkurve (Rechte begrenzung des Naßdampfgebiets) in das Gebeit überhitzten Dampfs. Beim Durchströmen der Drossel (Dampflanze, Dampfdüse) findet also keine Kondensation statt, sondern der Dampf behält in etwa die Kesseltemperatur, da hier die Isenthalpen und Isothermen in etwas parallel laufen.

Kesselfüllstand

Energieinhalt

Der Kesselfüllstand bestimmt den Energieinhalt des aufgeheizten Kessels. Der Dampf leistet aufgrund seiner geringen Dichte nur einen geringen Beitrag dazu.

Aufheizzeit

Ein hoher Füllstand führt entsprechend zu einer längeren Aufheizzeit

Dampffeuchte