Temperaturabhängige Druckveränderung im Gasspeicher

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Moderator: Schlattmann

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BrettvormKopf
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Temperaturabhängige Druckveränderung im Gasspeicher

Beitrag von BrettvormKopf »

Hallo,
hab das buchstäbliche Brett vorm Kopf kann mir jemand helfen? Kurz zur Erklärung, ich schreibe an einer Arbeit, die sich mit Ursachen von Druckschwankungen in Biogasanlagen befasst. Als Ursache wird vermutet, dass sich das in der Gasblase gespeicherte Biogas infolge von hoher Sonneneinstrahlung erwärmt, ausdehnt und somit einen Druckanstieg hervorruft.
Habe demzufolge die Gastemperatur und den Gasdruck gemessen.
Wie kann ich nun die Beweisführung erbringen, dass durch eine Temperaturerhöhung, eine Volumenänderung des Gases sowie ein Druckanstieg erfolgt.

Daten: max. Füllvolumen der Gasblase 523 m³
T (nacht)= 300,85 K P(nacht)= 0,8 mbar
T (tag)= 319,45 K P(tag)= 2,7 mbar (nur Beispielwerte: Druck ist nicht
zwangsläufig bei so einer Temperatur so hoch)
Luftdruck: 1018 hPa
R universelle Gaskonstante: 8,31J/mol/K
Biogas: ca. 55% CH4 = 16g/mol
ca. 45% CO2 = 44g/mol
Dichte: 1,2 kg/m³
Frage: Was muss ich wie berechnen um zu zeigen, dass meine Vermutung stimmt oder geht das überhaupt bzw. fehlen Werte?
papp
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Beitrag von papp »

Wenn du von kontinuierlicher Produktion und kontinuierlichem Verbrauch ausgehst brauchst du eigentlich nur die jeweilige Gastemperatur zu messen.
Biogas mag ja nun kein "ideales Gas" sein, der Annäherungswert Verdoppelung der absoluten Temperatur = Volumenverdoppelung
kommt aber in etwa hin.
In der Praxis sieht das so aus dass zB heute mit -12° unsere wesentlich flacheren Gasbälle exakt die gleichen Norm-m3 Gas enthalten als im Sommer bei doppelter Höhe.
Übrigens kommt die Erwärmung vom Gas nicht allein von der Sonne, ein intensiv gerührter Fermenter gibt wesentlich mehr Wärme ans Gas ab als einer in dem grad so mal ne Schwimmdecke verhindert wird.
BrettvormKopf
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Beitrag von BrettvormKopf »

Was stimmt denn an meiner Rechnung nicht oder hab ich einen Denkfehler ?

Nach der Gleichung p1*V1/T1=p2*V2/T2 ergibt sich eingesetzt unter Annahme das der max. kontinuierliche Füllstand der Gasblase bei dem Nachtwert erreicht ist: V2= T2*p1*V1/p2*T1 d.h. V2= 319,45 K*0,0008 bar *523 m3/0,0027 bar*300,85 K = 164,54 m3 Demzufolge würde das Volumen bei steigender Temperatur und Druck kleiner werden???
michael
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Beitrag von michael »

du musst auf jeden fall mit absolutdrücken rechnen:

V2= T2*p1*V1/p2*T1 d.h. V2= 319,45 K*1,0188 bar *523 m3/1,0207 bar*300,85 K = 554,3 m3
BrettvormKopf
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Beitrag von BrettvormKopf »

Kommt diese Rechnung denn in der Praxis so ungefähr hin? Ich mein ne Vergrößerung um 31 m3 scheint mir ein bißchen wenig?
michael
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Beitrag von michael »

warum nicht? wenn du mal annimmst, dass der druck annähernd gleich gleichbleibt (bei uns mit epdm haube nur schwankung um max 1mbar, eher weniger), dann geht die volumenänderung direkt proportional zur temperaturänderung. eine schwankung um 60kelvin zwischen sommer und winter hätte dann eine erhöhung des gasvolumens um ca. 20% zurfolge. wenn du das dann noch auf den kugelschnitt umrechnest, den die epdm-haube ja darstellt, dann kannst du ausrechnen, um wieviel meter sie dann höher ist....
gadget
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Beitrag von gadget »

michael hat geschrieben:warum nicht? wenn du mal annimmst, dass der druck annähernd gleich gleichbleibt (bei uns mit epdm haube nur schwankung um max 1mbar, eher weniger), dann geht die volumenänderung direkt proportional zur temperaturänderung. eine schwankung um 60kelvin zwischen sommer und winter hätte dann eine erhöhung des gasvolumens um ca. 20% zurfolge.
Kann ich Dir bestättigen. Mein Motor braucht bei 25 Grad plus etwa 440m³ Rohgas und bei Null Grad um die 400m³ und 52 - 54% CH4 (laut Gasuhr).
Macht um die 10% Volumenänderung.
papp
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Beitrag von papp »

So ganz richtig klappt das mit Volumenausdehnung aber nicht und das hat mit den mechanischen Eigenschaften der Biolene zu tun.
Eine schon gedehnte Folie dehnt sich nämlich kontinuierlich leichter.
Kann man anhand 2er Luftballons die man mit nem Schlauch verbindet feststellen- verbindet man nen voll aufgepusteten mit nem halbvollen so wird sich nicht das Volumen ausgleichen sondern der halbvolle wird leerer.
Dieser Effekt stellt uns bei Fermenter-Nachgärer, wobei das Gas dann komplett durch den Nachgärer geschleust wird, vor allem bei grosser Kälte im Winter vor Probleme.
gertsoermann
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Beitrag von gertsoermann »

@Papp
Kannst du das noch mal erlaütern bitte. Wir planen nämlich eine Anlage mit Fermenter,Nachgärer und Endlager. Alles mit Biolene. Entnahme Nachgärer. Gibts da Probleme beim Druckausgleich?
Und noch ne Frage sollten wir im El einen Betonschutz anbringen? Oder ist der Angriff des Gases dort nicht mehr so wild?
Danke schon mal Gruß Gert
papp
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Beitrag von papp »

gertsoermann hat geschrieben:@Papp
Kannst du das noch mal erlaütern bitte. Wir planen nämlich eine Anlage mit Fermenter,Nachgärer und Endlager. Alles mit Biolene. Entnahme Nachgärer. Gibts da Probleme beim Druckausgleich?
Und noch ne Frage sollten wir im El einen Betonschutz anbringen? Oder ist der Angriff des Gases dort nicht mehr so wild?
Danke schon mal Gruß Gert
Wenn du Netze oder die Extraplane auf die Fermenter tust, stellt sich das Problem nicht. Bei abgedecktem Endlager würd ich die Noppenfolie mit einspannen.
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