Prümm Feuchtemesstechnik & Prümm Unternehmensberatung
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Kondensations-Verfahren
Ein geschlossenes Volumen enthält Wasser in flüssiger oder fester Phase. Durch Verdampfung wird oberhalb der flüssigen oder festen Wasseroberfläche Wasserdampf entstehen, dessen Menge von der Temperatur abhängig ist. Dieser Zusammenhang wird durch den Sättigungsdampfdruck ew(t) der reinen Phase beschrieben und als Dampfdruckkurve im p,t -Diagramm dargestellt. Wird die Temperatur verändert, so verändert sich auch die Wasserdampfmenge. Bei fallender Temperatur kondensiert Wasser als Flüssigkeit oder Eis aus. Bei konstanter Temperatur wird sich ein Gleichgewicht zwischen Verdampfung und Kondensation einstellen. Man spricht vom thermodynamischen Gleichgewicht.
Befindet sich in einem geschlossenen Volumen außer Wasser in flüssiger oder fester Phase noch ein Gas, so verdampft das Wasser unabhängig von diesem Gas (Gesetz von Dalton)
und es entsteht ein Mischsystem aus Wasserdampf und Gas. Auch hier kann, bei einer bestimmten Temperatur, nur eine begrenzten Menge Wasserdampf vom Gas aufgenommen werden.
Da es sich bei dem Gemisch Gas/Wasserdampf um ein reales Mischgassystem handelt, kommt noch eine Abhängigkeit vom Druck über
die Enhancement -Faktoren fw hinzu.
e`w(p,t) = ew(t) · fw(p,t)
Die Temperatur, bei der Kondensation bzw. Sublimation mit der Verdampfung im thermodynamischen Gleichgewicht steht, wird Taupunkt bzw. Frostpunkttemperatur genannt. Dieser einfache und klare physikalische Zusammenhang bildet die Grundlage für die Feuchtemessgeräte, die nach dem Kondensationsverfahren arbeiten. Das sind Taupunktspiegel, Elektrisches Taupunkt-Hygrometer,SAW und das Thermische Taupunkt-Hygrometer.
In diesen Geräten wird das Mischgassystem Wasserdam pf/Gas soweit abgekühlt, bis Wasser kondensiert oder sich Eis durch Sublimation bildet. Die Taupunkt- bzw. Frostpunkttemperatur wird jetzt gemessen und konstant gehalten. Die technische Ausführung des geschlossenen Mischgasvolumens, die Art und Weise der Temperaturabsenkung und die Detektion der Betauung ist bei den einzelnen Geräten unterschiedlich.
Die ersten Kondensationshygrometer zur Messung der Taupunkt-Temperatur in geschlossenen Systemen oder auch diskontinuierlich in Fließprozessen, wurden Mitte des 19.Jahrhunderts gebaut (Henri Victor Regnault 1810 - 1878, Wilhelm Lambrecht 1834 - 1904). Die fehlende kontinuierliche Temperaturregelung an der Betauungsfläche und das Feststellen der Betauung durch das Auge, schränkten den Einsatz sehr ein. Die technischen Entwicklungen Anfang bis Mitte des 20. Jahrhunderts machten die kontinuierliche Temperaturregelung der Betauungsfläche und eine vom menschlichen Auge unabhängige Beobachtung der Betauung möglich. Somit waren die K ondensationshygrometer einsetzbar in offenen Systemen.
