Gasgemisch - LinkFang.de





Gasgemisch


Gasgemische sind Gase aus mindestens zwei verschiedenen chemischen Elementen oder chemischen Verbindungen.

Das bekannteste und häufigste Gasgemisch ist die Luft in der Erdatmosphäre. Gasgemische sind immer homogene Stoffgemische.

Gemischeigenschaften

Die Stoffwerte von Gasgemischen können näherungsweise aus den Stoffwerten der einzelnen Komponenten durch Interpolation und Mischungsregeln berechnet werden. Im Folgenden bezeichnet [math] M_i [/math] die molare Masse, [math] x_i [/math] den Stoffmengenanteil und [math] w_i [/math] den Massenanteil der [math] i [/math]-ten Spezies (Bestandteil) des Gasgemisches.

Für ideale Gemische gelten folgende Beziehungen:

Mittlere molare Masse:
[math] M=\sum_i x_i M_i = \left( \sum_i w_i / M_i \right) ^{-1} [/math]

Massenanteil:
[math] w_i = \frac{x_i M_i}{M} [/math]

Dichte:
[math] \rho(T)= \left( \sum_i w_i / \rho_i(T) \right) ^{-1} [/math] (s. Gesetz von Amagat)

Spezifische Enthalpie:
[math] h(T) = \sum_i w_i \cdot h_i(T) [/math]

Spezifische Wärme:
[math] c(T) = \sum_i w_i \cdot c_i(T) [/math]

Spezifische Entropie:
[math] s(T) = \sum_i w_i \cdot s_i(T) + R \cdot \sum_i \frac{w_i}{M_i}\cdot \ln \left( \frac{M_i}{M w_i} \right) [/math]

Diffusionskoeffizient:
[math] D_{im} = \frac{1-x_i}{\sum_j x_j/D_{ij}} [/math]

[math] D_{ij} [/math] ist der Diffusionskoeffizient der Spezies [math] i [/math] in der Komponente [math] j [/math]
[math] D_{im} [/math] der Diffusionskoeffizient der Spezies [math] i [/math] in der Mischung.

Viskosität [math] \eta [/math] und Wärmeleitfähigkeit [math] \lambda [/math]:
[math] \eta (T) = \sum_i \frac{x_i \eta_i (T)}{\sum_j x_j \Phi_{ij}(T)} [/math]

[math] \lambda (T) = \sum_i \frac{x_i \lambda_i (T)}{\sum_j x_j \Phi_{ij}(T)} [/math] (Mischungsformel nach Wassiljewa[1])

Die Korrekturfaktoren [math] \Phi_{ij}(T) [/math] ergeben sich nach Mason und Saxena[2] aus den Viskositätskoeffizienten [math] \eta_i (T) [/math] und den molaren Massen [math] M_i [/math] der Bestandteile:
[math] \Phi_{ij}(T) = \frac{1}{2 \sqrt{2}} \left( 1 + \frac{M_i}{M_j} \right) ^{-1/2} \cdot \left[ 1 + \left( \frac{\eta_i(T)}{\eta_j(T)} \right)^{1/2} \cdot \left( \frac{M_j}{M_i} \right)^{1/4} \right]^2 [/math]

Adiabatenexponent
Der Adiabatenexponent [math] \kappa [/math] eines idealen Gasgemischs ergibt sich aus den Adiabatenexponenten [math] \kappa_i [/math] der einzelnen Komponenten:

[math] \kappa = \frac{\sum_i \frac{x_i \cdot \kappa_i}{\kappa_i-1}}{\sum_i \frac{x_i}{\kappa_i-1}} [/math]

Gasmischer und Gasmischanlagen

Technische Gasgemische werden mit Hilfe von Gasmischern und Gasmischanlagen (andere Namen sind auch z. B. Gasemischer, Blender, Gasmischstation oder Gasmischsystem) aus Einzelgasen oder aus bereits gemischten Gasen (Gasgemischen) erzeugt, z. B. als

  • Schutzgas für die Schweißtechnik (z.B. Ar/CO2)
  • Synthetische Luft für die Medizin oder Chemische Industrie (Mischungen aus Luft mit O2 zu angereicherter Luft oder aus Luft mit N2 zu Magerluft)
  • Schutzgas für die Lebensmittelindustrie (z.B. N2/CO2)
  • Reaktionsgas für die Thermische Verformungstechnik (z.B. Ar/O2/H2)
  • Formiergas für Stahl- und Walzwerke (z.B. N2/H2) oder mit Wasserdampf befeuchtetes Schutzgas (N2/H2/H2O)
  • Formiergas für die Glasherstellung (z.B. N2/H2)
  • Beimischung von CO2 in der Biotechnologie zur Begasung von Fermentern z.B. zur Regelung des pH-Wert des Mediums

Diese und viele weitere Gasgemische werden in vielen Industrien[3] eingesetzt, so z. B.

  • Anlagen- und Maschinenbau
  • Automobilindustrie
  • Chemie
  • Eisen-/Nichteisen-Metalle
  • Energieversorgung
  • Galvanotechnik
  • Glasindustrie
  • Halbleitertechnik
  • Industrieofenbau
  • Kunstharze
  • Kupferbearbeitung
  • Lebensmittelindustrie
  • Medizintechnik
  • Pharmaindustrie
  • Schweiß- und Lasertechnik
  • Stahl
  • Werften

Von Gasmischern oder Gasemischern spricht man meist bei kleineren (von wenigen Liter pro Minute bis ca. 500 Nm³/h) Leistungsgrößen die als in Serie gefertigte Geräte werden[4], von Gasmischanlagen spricht man üblicher Weise bei darüber liegenden Leistungsgrößen, die durchaus auch bis zu 10.000 Nm³/h betragen können und die individuell geplant und gefertigt werden.

Gasmischer werden meist dann eingesetzt, wenn das Gasgemisch in größeren Mengen benötigt wird und somit der Einsatz eines Gasmischers oder einer Gasmischanlage wirtschaftlicher wird als die Versorgung mit Gasflaschen oder Gasbündeln. So beginnt z. B. der wirtschaftliche Einsatz von Gasmischern zur Erzeugung eines typischen Schweißgasgemisches von 8 % CO2 in 92 % Argon erfahrungsgemäß bei ca. 5 Schweißplätzen (abhängig vom Gasbezugspreis, und Einschaltdauer). Diese haben einen monatlichen Bedarf von ca. 40 Gasflaschen, so dass bei einer Beschaffung der ungemischten Gase und Mischung vor Ort mit Hilfe eines Gasmischers eine Einsparung erwirtschaftet wird.

Gasmischer können als statische, d. h. mit einem oder mehreren Regelventilen oder moderner als dynamische Systeme, also mit automatischen Regelventilen, ausgeführt werden. Die Gasgemische werden häufig durch einen Gasanalysator überprüft und in Pufferbehältern gelagert, bevor sie zur Verbrauchsstelle geleitet werden.

Beispiele

Literatur

  1. VDI-Gesellschaft Verfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen (GVC): VDI-Wärmeatlas; 6. Auflage, VDI-Verlag, Düsseldorf 1991
  2. Mason, E.A., u. S. C. Saxena: Phys. Fluids 1 (1958), 361
  3. Branchen / Referenzen | LT Gasetechnik. In: LT Gasetechnik. Abgerufen am 7. April 2016 (de-de).
  4. Serien-Gasmischer - LT Gasetechnik. In: LT Gasetechnik. Abgerufen am 7. April 2016 (de-de).

Weblinks


Kategorien: Stoffgemisch

Quelle: Wikipedia - http://de.wikipedia.org/wiki/Gasgemisch (Vollständige Liste der Autoren des Textes [Versionsgeschichte])    Lizenz: CC-by-sa-3.0

Änderungen: Alle Bilder mit den meisten Bildunterschriften wurden entfernt. Ebenso alle zu nicht-existierenden Artikeln/Kategorien gehenden internen Wikipedia-Links (Bsp. Portal-Links, Redlinks, Bearbeiten-Links). Entfernung von Navigationsframes, Geo & Normdaten, Mediadateien, gesprochene Versionen, z.T. ID&Class-Namen, Style von Div-Containern, Metadaten, Vorlagen, wie lesenwerte Artikel. Ansonsten sind keine Inhaltsänderungen vorgenommen worden. Weiterhin kann es durch die maschinelle Bearbeitung des Inhalts zu Fehlern gerade in der Darstellung kommen. Darum würden wir jeden Besucher unserer Seite darum bitten uns diese Fehler über den Support mittels einer Nachricht mit Link zu melden. Vielen Dank!

Stand der Informationen: August 201& - Wichtiger Hinweis: Da die Inhalte maschinell von Wikipedia übernommen wurden, ist eine manuelle Überprüfung nicht möglich. Somit garantiert LinkFang.de nicht die Richtigkeit und Aktualität der übernommenen Inhalte. Sollten die Informationen mittlerweile fehlerhaft sein, bitten wir Sie darum uns per Support oder E-Mail zu kontaktieren. Wir werden uns dann innerhalb von spätestens 10 Tagen um Ihr Anliegen kümmern. Auch ohne Anliegen erfolgt mindestens alle drei Monate ein Update der gesamten Inhalte.