Druckluft-Feuchtigkeits-Rechner

• Umgebungstemperatur, relative Feuchte und Höhe. Der Zustand der Ansaugluft. Relative Feuchte mal Sättigungsdampfdruck bei Umgebungstemperatur (Buck-Gleichung) ergibt den Wasserdampfpartialdruck; die Höhe setzt den Luftdruck P_atm über die Normatmosphärenformel (101,325 kPa auf Meereshöhe), und ein niedrigeres P_atm erhöht das Feuchteverhältnis bei gleicher RF.
• Liefermenge (FAD). Der Ansaugvolumenstrom des Verdichters auf Normbasis (0 °C, 1,013 bar; Nm³ und die cfm-Optionen werden dahin umgerechnet). Der Massenstrom ist Normvolumen × 1,293 kg/m³ — die Normdichte trockener Luft als üblicher Ersatzwert für die Ansaugluft — und der Wasserdampf bei Ansaugfeuchte wird davon abgespalten, was den durch das System erhaltenen Trockenluft-Massenstrom ergibt. Wasser ist eine Massenbilanz, entscheidend ist der Massenstrom.
• Verdichtungsenddruck. Der Netzdruck, auf den verdichtet wird. Ein Überdruckwert wird zum örtlichen P_atm addiert — 7 bar(g) sind auf Meereshöhe 8,013 bar(a), in der Höhe weniger. Die Verdichtung ändert die Wassermasse nicht, aber der höhere Druck verkleinert das Sättigungsfeuchteverhältnis — das ist der gesamte Mechanismus der Kondensation.
• Nachkühler-Austrittstemperatur. Die Lufttemperatur am Nachkühleraustritt, typisch 8–15 K über der Kühlluft bzw. 5–8 K über dem Kühlwasser. Die Luft gilt bei dieser Temperatur und Netzdruck als gesättigt, alles über dem Sättigungsverhältnis kondensiert und wird abgeleitet — das Auslegungsideal; im Betrieb hat die Austrittsluft 80–95 % RF mit etwas Flüssigkeitsmitriss hinter dem Abscheider.
• Trockner und Drucktaupunkt. Ein Kältetrockner kühlt auf etwa 3 °C Drucktaupunkt und leitet das Kondensat ab; ein Adsorptionstrockner bindet Wasser bis −40 °C Drucktaupunkt oder tiefer. Die Trocknerstufe entfernt, was über dem Sättigungsverhältnis bei ihrem Drucktaupunkt liegt. Die Spülluft eines kaltregenerierten Adsorptionstrockners, typisch 10–20 % des Stroms, wird hier nicht abgezogen — sie ändert die Wasserbilanz nicht, verringert aber die an das Netz gelieferte Luft.
• Feuchteverhältnis W. Gramm Wasserdampf je Kilogramm trockener Luft: W = 0,622 · p_w / (P − p_w). Es ist die Größe, die durch den Verdichter erhalten bleibt und in jeder Stufe sinkt; jeder Kondensatwert ist eine W-Differenz mal Trockenluft-Massenstrom.
• Drucktaupunkt und atmosphärischer Taupunkt. Der Drucktaupunkt (DTP) ist die Temperatur, bei der die Druckluft beim Netzdruck gesättigt ist — die Größe, die ISO-8573-1-Klassen und Trocknerangaben verwenden (Klasse 4 ist ≤ +3 °C DTP, Klasse 2 ≤ −40 °C). Der atmosphärische Taupunkt ist dieselbe Luft auf P_atm entspannt; er liegt immer tiefer (etwa −23 °C bei 3 °C DTP und 7 bar(g)), weshalb ein 3-°C-Trockner eine Außenleitung weit unter den Gefrierpunkt schützt.
• Kondensat. Liter je Stunde und je Tag an flüssigem Wasser, das in jeder Stufe abgeschieden wird (1 kg ≈ 1 L). Es bemisst Abscheiderableiter und den Öl-Wasser-Trenner, der das abgeleitete Kondensat aufbereitet (nicht die Luft); die Eintrittsfeuchte ist das gesamte mit der Luft eintretende Wasser.

• Sättigungsdampfdruck nach der Buck-Gleichung (1981) über flüssigem Wasser, zwischen −40 und 50 °C auf etwa 0,1 % genau (Taupunkte unter null gelten damit über Wasser, nicht über Eis — die Konvention der Trocknerangaben); Feuchteverhältnis aus der Idealgasbeziehung W = 0,622 p_w/(P − p_w) ohne Druck-Enhancement-Faktor, der W bei 8 bar um rund 0,4–0,6 % anheben würde.
• Wasser bleibt durch die Verdichtung erhalten: der Verdichter fügt keine Feuchte hinzu und entfernt keine (öleingespritzte Maschinen geben etwas Ölaerosol ab, das kein Wasser ist und nicht abgebildet wird).
• Jede Stufe entlässt die Luft genau gesättigt bei ihrer Austrittstemperatur und Netzdruck mit 100 % Abscheidung der gebildeten Flüssigkeit. Reale Abscheider lassen einige Prozent des Kondensats als Mitriss durch, und ein Nachkühler, der wärmer läuft als eingegeben, lässt entsprechend mehr Wasser in der Luft.
• Kein Druckverlust über Nachkühler, Abscheider oder Trockner — für jede Stufe gilt der Netzdruck. Ein Trockner mit 0,3 bar Druckverlust ändert das Sättigungsverhältnis um deutlich unter 1 %.
• Die Liefermenge wird auf Normbasis (0 °C, 1,013 bar) bei Ansaugfeuchte angenommen. Verdichterangaben nach ISO 1217 beziehen sich auf die tatsächlichen Ansaugbedingungen; eine solche Angabe mit der Ansaugdichte umrechnen.
• Die Spülluft von Adsorptionstrocknern (typisch 10–20 % des Stroms) wird nicht vom gelieferten Strom abgezogen, und die Trocknerleistung gilt als nomineller Drucktaupunkt unabhängig von Last, Eintrittstemperatur oder Alterung.
• Stationärer Betrieb in einem Betriebspunkt. Das Tageskondensat ist die Stundenrate × 24; ein taktender Verdichter oder ein Klima mit Tagesgang braucht das Lastprofil und die Umgebungsextreme — der Auslegungsfall ist die heißeste, feuchteste Stunde.

Was nach dem Trockner geschieht — Abkühlung und Kondensation in der Verteilleitung — ist die Frage des Rohrkondensations-Rechners. Die Genauigkeit des SimuPipe-Solvers für das Druckluftnetz selbst ist dokumentiert auf der Validierungsseite.

Korrelationen, Normen und Handbücher hinter dieser Seite:

• Buck, A. L. (1981). "New Equations for Computing Vapor Pressure and Enhancement Factor." Journal of Applied Meteorology, 20(12), 1527–1532. doi:10.1175/1520-0450(1981)020<1527:NEFCVP>2.0.CO;2 — die Sättigungsdampfdruckgleichung und der oben erwähnte Enhancement-Faktor.
• ASHRAE (2021). Handbook — Fundamentals, Chapter 1: Psychrometrics — Feuchteverhältnis, Taupunkt und die psychrometrischen Beziehungen.
• ISO 8573-1:2010. Compressed air — Part 1: Contaminants and purity classes — Reinheitsklassen, definiert über den Drucktaupunkt.
• ISO 1217:2009. Displacement compressors — Acceptance tests — die Liefermengendefinition der Verdichterangaben.
• Atlas Copco. Compressed Air Manual, 8th ed. — Nachkühler-, Abscheider- und Trocknerpraxis mit typischen Kondensatmengen.
• Compressed Air and Gas Institute. Compressed Air and Gas Handbook, 7th ed. — Auslegungshinweise zu Druckluftfeuchte und -aufbereitung.