Luftfeuchtigkeit

Wasserdampf ist ein Bestandteil der atmosphärischen Luft. Dessen Gehalt wird als Luftfeuchtigkeit und umgangssprachlich auch als Feuchte bezeichnet. Abhängig von der Region und der zeitlichen Messung schwankt der Wert teils erheblich. Dabei gilt es zu beachten, dass ein festes Luftvolumen nur ein bestimmtes Höchstmaß an Wasserdampf aufnehmen kann. Die höchstmögliche Luftfeuchtigkeit wird in der Physik als Sättigungsmenge bezeichnet. Die Sättigungsmenge ist temperatur- und volumenabhängig. Dies spielt bei der Erzeugung von Druckluft eine wesentliche Rolle. Ein Kompressor nimmt atmosphärische Luft auf. Bei der Kompression verringert sich das Luftvolumen, wodurch eine Kondensation stattfinden müsste. Allerdings führt die Verdichtung zu einer steigenden Temperatur, womit die Sättigungsmenge vergrößert wird. Zu einer Kondensation kommt es erst bei der anschließenden Abkühlung.

Kondensat im Drucklufterzeuger
Eine Rückkühlung der Druckluft führt zu einer Kondensation des Wasserdampfes. Entsprechend ist es notwendig, das im Drucklufterzeuger anfallende Wasser abzuscheiden. Dies findet im Druckluftbehälter oder in einem nachgeschalteten Zyklonabscheider statt. Nun ist die verbliebene Druckluft nach wie vor wasserdampfgesättigt. Eine weitere Abkühlung führt zu einer erneuten Kondensation. Kondensatmengen können in den angeschlossenen Rohrleitungen und in möglichen Verbrauchsstellen einen erheblichen Schaden anrichten. Das Kondensat enthält Öl und Schmutzpartikel, wodurch es Korrosion im Druckluftsystem verursachen kann. Um eine Betriebsstörung zu vermeiden, muss der Kompressor nach der ersten Rückkühlung weiterhin getrocknet werden. Hierfür wird eine Drucklufttrocknung eingeleitet. Abhängig von den Betriebsbedingungen ist das abgeschiedene Kondensat nun mit Schmutz, Öl und diversen Schadstoffen verunreinigt. Unter Umständen darf das Kondensat nach den geltenden Umweltvorschriften nicht als Abwasser entsorgt werden. In besonderen Fällen muss sogar eine Aufbereitung des Kondensats durchgeführt werden. Bei einer Direkteinleitung sollte das aktuelle Wasserhaushaltsgesetz und bei einer Indirekteinleitung die Entwässerungssatzung beachtet werden.

Kondensatmenge bei Komprimierung
Beim Betrieb eines Drucklufterzeugers ist es wichtig, die entstehende Kondensatmenge bestimmen zu können. Zuvor wird die Sättigungsmenge und das Volumen der Luft ermittelt. Weiterhin spielt die relative Luftfeuchtigkeit eine wichtige Rolle. Sie beschreibt das Verhältnis der tatsächlich enthaltenen Menge an Wasserdampf zur maximalen Menge an Wasserdampf. Die anfallende Kondensatmenge kann nun als Masse in Gramm berechnet werden. Dazu wird das Luftvolumen vor der Kompression mit der entsprechenden Sättigungsmenge und der relativen Luftfeuchtigkeit multipliziert. Vom Ergebnis wird das Produkt aus dem Volumen nach der Kompression, der entsprechenden Sättigungsmenge und der relativen Luftfeuchtigkeit abgezogen. Die Berechnung soll anhand eines Beispieles verdeutlicht werden. 6,5 Kubikmeter Luft sollen einem Überdruck von 10 bar ausgesetzt werden. Bei der Verdichtung fällt eine Kondensatmenge von 181 Gramm Wasser an. Abhängig von der Außentemperatur können die ermittelten Werte variieren. Die Luftfeuchtigkeit der komprimierten Luft beträgt 100 Prozent. Eine weitere Abkühlung verursacht eine erneute Kondensation. Bei einem industriellen Schraubenkompressor wird das bei der Verdichtung erzeugte Kondensat etappenweise abgeschieden. Die erste Abscheidung erfolgt im Nachkühler, wo die Druckluft auf 40 Grad abgekühlt wird. Daraufhin wird die Druckluft in den Kälte-Drucklufttrockner umgeleitet. Die Temperatur wird nun auf den Drucktaupunkt von drei Grad gesenkt, woraufhin eine erneute Abscheidung vorgenommen wird.