Was passiert bei Druckabfall?

Was ist Druckabfall? Der Druckabfall ist der Betrag des Leitungsdrucks, der permanent verloren geht, wenn Gas durch ein Instrument in der Gasleitung strömt. Dieser Druckverlust ist auf den Reibungswiderstand der Komponenten zurückzuführen, die das Gas berührt. Jedes Instrument und jeder Apparat in einer Linie induziert einen gewissen Druckabfall; Selbst die Rohrwände erzeugen eine gewisse Reibung, die einen geringen Druckabfall verursacht.

Wie berechnet man den Druckabfall?

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Der Druckabfall wird durch Berechnen der Differenz zwischen dem Druck des Gases beim Eintritt in das Instrument und dem Druck des Gases beim Verlassen des Instruments bestimmt. Der einfachste Weg, um diese Messung durchzuführen, besteht darin, den Einlass und Auslass des Geräts mit einem Differenzdruckmessgerät, wie einem unserer Messgeräte der P-PSID-Serie, zu füllen. Bei diesen Messungen müssen die folgenden Beziehungen berücksichtigt werden:

  • Unter laminaren Strömungsbedingungen ist der Druckabfall proportional zur volumetrischen Strömungsrate. Bei doppelter Durchflussmenge ist der Druckabfall doppelt so hoch.
  • Unter turbulenten Strömungsbedingungen steigt der Druckabfall als Quadrat des Volumenstroms. Bei doppelter Durchflussmenge entsteht ein vierfacher Druckabfall.
  • Der Druckabfall nimmt ab, wenn der Gleichtaktdruck zunimmt.
  • Der Druckabfall steigt mit steigender Gasviskosität. Da eine Erhöhung der Temperatur des Gases seine Viskosität erhöht, steigt auch der Druckabfall mit steigender Gastemperatur.

Um unsere Druckabfallspezifikationen zu standardisieren, geben die Datenblätter von Alicat stets den maximalen Druckabfall im Vollstrom des Instruments an, wenn diese unter Standardbedingungen in die Atmosphäre abgelassen werden. Anders ausgedrückt, unsere Druckabfallspezifikation identifiziert die minimale Menge an Einlassdruck, um das Instrument bei Vollausschlag zu betreiben, während es in die Atmosphäre entlüftet wird.

Warum Druckabfall wichtig ist

Damit ein Gasprozess funktioniert, muss der verfügbare Systemdruck größer sein als der Gesamtdruckabfall der Komponenten im System bei den erwarteten Betriebsdurchflussraten und Temperaturen. Wenn zu wenig Druck am Einlass des gesamten Systems zur Verfügung steht, wird nicht genug Gasdruck vorhanden sein, um alle Komponenten des Prozesses bei Vollströmen zu passieren. Wenn mehrere Gase in demselben Prozess verwendet werden, ist der Druckabfall am höchsten für das viskoseste Gas.

Dieses Prinzip ist ein Hauptgrund für die vielen Ventilanpassungen von Alicat. Je breiter die Ventilöffnung ist, desto geringer ist der Druckabfall des Ventils, wenn es weit geöffnet ist. Die größte Regelgenauigkeit wird jedoch erreicht, wenn der größte Teil des Betriebsbereichs des Ventils genutzt wird. Unser Ziel bei der Konstruktion eines Durchfluss- oder Druckreglers ist daher die Auswahl des kleinsten Ventils, das die vollständige Durchströmung aller im System verwendeten Gase ermöglicht.

Wenn die Kunden nur einen geringen Vordruck oder vielleicht einen sehr hohen Gegendruck haben, weist unsere Standardreihe von Massendurchflussmessgeräten manchmal einen zu großen Druckabfall auf, um den vollen Durchfluss zu erreichen. In diesen Fällen empfehlen wir unsere Whisper-Serie von Massendurchflussmessern und -reglern. Indem wir das Design des Strömungskörpers offener machen und den Abstand und die Konfiguration unserer Laminarströmungselemente ändern, können wir viel geringere Druckabfälle erzielen, normalerweise um den Faktor zehn. Die Whisper-Serie verwendet außerdem ein viel empfindlicheres Drucksensorpaket, um die niedrigeren Druckwerte voll auszunutzen.

Alicats Druckabfall-Demonstration

Das folgende Video zeigt, wie der Druckabfall unter verschiedenen Strömungsbedingungen gemessen wird. Es zeigt auch den Unterschied, den die Verwendung eines Whisper-Durchflussmessers unter Bedingungen mit niedrigem Differenzdruck machen kann.

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