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Feuchte / Temperatur

Grundbegriffe der Feuchtemesstechnik

 

Wasserdampfdichte (absolute Feuchte)

Unter diesem Begriff versteht man diejenige Wasserdampfmenge (kg), welche pro Volumeneinheit (m3) des Gasgemisches enthalten ist. In einem Gasgemisch erzeugt der Wasserdampf einen bestimmten Partialdruck, der Teil des gesamten barometrischen Gasdruckes ist. Der Dampfdruck kann bei einer bestimmten Temperatur nur bis zur Sättigungsgrenze ansteigen. Darüber hinaus wird Wasser in flüssiger Form ausgeschieden (Nebel). Der Maximaldruck wird als Sättigungsdruck bezeichnet und ist temperaturabhängig. Die Temperaturabhängigkeit ist im Begriff der absoluten Feuchte jedoch nicht enthalten.

Relative Feuchte

Setzt man den vorhandenen Wasserdampfdruck zum höchstmöglichen Wasserdampfdruck ins Verhältnis, so erhält man die relative Feuchte:

%rF = 100xp/ps

%rF: relative Feuchte in Prozent
p: Wasserdampfdruck im Gasgemisch bei Umgebungstemperatur
ps: Wasserdampf-Sättigungsdruck bei Umgebungstemperatur

100 %rF entspricht also der maximalen Wasserdampfmenge, die ein Gasgemisch enthalten kann, bei gleichbleibendem Druck und gleichbleibender Temperatur. Bei gleichbleibendem Wasserdampfpartialdruck und wechselnder Umgebungstemperatur ändert sich der Wasserdampfsättigungsdruck und folglich auch die relative Feuchte (siehe Wasserdampfsättigungsdruck).

Für brauchbare Messungen der relativen Feuchte ist es enorm wichtig, dass Messsonde und Messgut die gleiche Temperatur aufweisen.

Gleichgewichtsfeuchte

Ein hygroskopisches Material ist stets bestrebt, mit der umgebenden Luft in ein Feuchtegleichgewicht zu kommen. Gleichgewichtsfeuchte ist derjenige Wassergehalt, der sich in einem hygroskopischem Material nach längerer Lagerung in einem Raum mit konstanter relativer Feuchte und konstanter Temperatur ergibt.
Das Feuchtegleichgewicht herrscht dann vor, wenn die Menge an aufgenommenem und abgegebenem Wasser gleich ist.

Ansprechzeit der ROTRONIC Sensoren

ROTRONIC definiert die Ansprechzeit seiner Sensoren als die Zeit, um 63% eines Feuchtesprungs zu vollziehen. Die Ansprechzeit wird grösser bei tiefen Temperaturen und kleiner Luftbewegung. Sie erhöht sich auch bei der Anwendung eines Filters, da die Feuchte als Folge der verringerten Luftströmung langsamer durch den Filter transportiert wird und der Wasseraustausch als langsamere Diffusion von Wassermolekülen stattfindet.

Taupunkt / Frostpunkt (Tp / Fp)

Der Taupunkt, bzw. die Taupunkttemperatur, ist die Temperatur, bei der die Luft über einer ebenen Wasseroberfläche bei gleichbleibendem Luftdruck mit Wasserdampf gesättigt ist. Der herrschende Wasserdampfdruck ist dann gleich dem Wasserdampfsättigungsdruck.

Feuchtkugeltemperatur (Tw)

Dies ist die tiefste Temperatur, die sich durch Verdunstungskühlung erreichen lässt. Dabei steht die Wasserabgabe einer feuchten Oberfläche mit dem Wasseraufnahmevermögen der umgebenden Atmosphäre im Gleichgewicht.

Spezifische Enthalpie (H)

Spezifische Enthalpie der feuchten Luft ist eine energetische Zustandsgrösse. Sie setzt sich zusammen aus den spezifischen Enthalpien der Komponenten des Gemisches (trockene Luft, Wasserdampf) und ist auf den Massenanteil der trockenen Luft bezogen. Sie wird in J/kg angegeben.

Wasserdampfgehalt (Q) in g/kg

Dies ist das Verhältnis der Masse des Wasserdampfes zur Masse des gesamten Gasgemisches, in welchem sich der Wasserdampf befindet.

Wasserdampfdichte (Dv) in g/m3

Dies ist das Verhältnis der Masse des Wasserdampfes zum Volumen des gesamten Gasgemisches, in welchem sich der Wasserdampf befindet.

Mischungsverhältnis (R) in g/kg

Dies ist das Verhältnis der Masse des Wasserdampfes zur Masse des trockenen Gasgemisches, in welchem sich der Wasserdampf befindet.

Wasserdampfpartialdruck (E) in hPa

Dies ist der Druck der gasförmigen Phase des Wassers in einem Gasgemisch.

Wasserdampfsättigungsdruck (Ew) in hPa

Dies ist der Druck, den Wasserdampf über einer ebenen Wasserfläche bei Sättigung, bei der jeweiligen Temperatur maximal erreichen kann.

Mittlere Kinetische Temperatur (MKT)

Die mittlere kinetische Temperatur ist die Gesamteinwirkung der Temperatur auf einen Gegenstand oder ein Produkt über eine gewisse Zeit.

Als langjähriger Hersteller von Feuchtemessgeräten sind wir uns der Verantwortung bewusst, unseren Kunden Geräte anzubieten, die auch widerwärtigsten Einsatzbedingungen standhalten, dabei aber auch benutzerfreundlich und wartungsarm sind. Gleichzeitig möchten wir unsere Anwender dazu anhalten, mit wenig Aufwand das einwandfreie Funktionieren der Messgeräte sicherzustellen. Die folgende Checkliste soll dabei helfen.

  1. Analysieren Sie das Medium, in welchem der Feuchtefühler eingesetzt wird. Welche Schwebstoffe und/oder Chemikalien sind in welcher Konzentration vorhanden?
  2. Installieren Sie den Fühler an einem Ort, wo das Raumklima repräsentativ ist und wo er gut umströmt ist.
  3. Wählen Sie den richtigen Filter. Die Messung ist am schnellsten ohne Filter. Für Windgeschwindigkeiten über 3 m/s muss jedoch ein Filter eingesetzt werden. Dieser schützt den Sensor bis zu 20 m/s oder 40 m/s. Weiter sind entsprechende Filter bei Schadstoffen und rauen Umgebungsbedingungen einzusetzen.
  4. Installieren Sie den Fühler der Applikation entsprechend.
  5. Bei rauen Einsatzbedingungen wechseln Sie den Filter häufiger. Unsere Filter können mit geeigneten Lösungsmitteln problemlos im Ultraschallbad gereinigt werden. Halten Sie dennoch immer einen neuen Filtersatz bereit.
  6. Überprüfen Sie die einwandfreie Funktion des Messfühlers durch einen Kalibrations-Check mindestens alle 6 bis 12 Monate.
  7. Benutzen Sie hierfür unsere Möglichkeiten der Kalibrierung oder die SCS-zertifizierten Feuchtestandards. Sie gewinnen dadurch rückführbare Messwerte.

Der Pt100-Sensor ändert seinen elektrischen Widerstand mit jeder Temperaturänderung der Umgebung. Bei 0 °C ist sein Widerstandswert 100 Ohm. Dieses Verhalten wird in einer Messbrückenschaltung genutzt, um eine für die Weiterverarbeitung geeignete Signalform zu erzeugen.

Es existieren 5 Güteklassen, welche bei 0° folgende
Genauigkeiten aufweisen:

Klasse B: ±0,3 K
Klasse A: ±0,15 K
Klasse B 1/3: ±0,1 K
Klasse B 1/5: ±0,06 K
Klasse B 1/10: ±0,03 K

Folgende Tabelle zeigt dies in anschaulicher Form.

Pt100-Temperatursensoren - Toleranz

Neue Norm

Die Herstellungstoleranzen waren früher in die Genauigkeitsklassen A und B eingeteilt (siehe oben). Die aktuelle Norm enthält zusätzlich noch die Klassen AA und C. Innerhalb eines für drahtgewickelte Widerstände und Schichtwiderstände zu jeder Klasse unterschiedlichen Gültigkeitsbereichs werden die Grenzabweichungen tg in Abhängigkeit von der Celsius-Temperatur t angegeben:

Klasse AA: tg = 0,1 K + 0,0017 · t
Klasse A: tg = 0,15 K + 0,002 · t
Klasse B: tg = 0,30 K + 0,005 · t
Klasse C: tg = 0,6 K + 0,01 · t

Beispiel zur Klasse B: Bei 200 °C sind Abweichungen des Messwertes bis ± 1,3 K zulässig.

Die Genauigkeit der ROTRONIC Feuchte- und Temperatur-Fühler ist an den Justierpunkten am höchsten, weshalb es sinnvoll ist, die Fühler an den Punkten zu justieren, wo sie eingesetzt werden. ROTRONIC bietet diesen Service an. HygroClip2-Fühler werden gemäss den internationalen Standards mit einem Volumenstrom von 10 l/min und 1 m/s bei 23 ±5 °C justiert. 
Die Genauigkeit liegt dabei je nach Produkt und Justierprofil zwischen ±0,5 %rF / 0,1 K und ±2,0 %rF / 0,3 K. ROTRONIC deklariert mit der Angabe der Genauigkeit die maximal zulässige Abweichung der HygroClip Fühler gegenüber der ROTRONIC SCS Referenz. Die Angabe der Genauigkeit gilt an den justierten Feuchte- und Temperatur- Werten. Ein validierter und permanent überwachter Prozess garantiert, dass alle HygroClip Fühler im Herstellungsprozess gegenüber den verwendeten ROTRONIC Referenzen bestehen. Zusätzlich werden aus jedem Produktionslos Prüflinge auf ihre Genauigkeit gegenüber SCS geprüft.

Genauigkeit der Feuchte über den gesamten Betriebsbereich

HygroClip2 Industrie Fühler
HC2-IC / HC2-IM/ HC2-IE / XD-Industrial

HygroClip2 Fühler
HC2-S(3) / HC2-SM / XD
HC2-HK / HC2-C / HC2-P / HC2-HP / HC2-HS

Dauerbelastung
ROTRONIC HygroClip2 Industriefühler sind für Dauerbelastungen von bis zu 170 °C ausgelegt.
ROTRONIC Standardfühler bis zu 100 °C.

Genauigkeit der HC2-Fühler - Feuchte

1 Kurzzeitige Spitzenbelastung:
Die ROTRONIC-Fühler erlauben eine Spitzenbelastung von 3x5 Minuten bei 200 °C, ohne dauerhafte Beschädigung des Fühlers.
Die Zeit zwischen den Spitzenbelastungen hat dabei keinen Einfluss. Längere Spitzenbelastungen resultieren in einer verstärkten Sensordrift von bis zu 3 %rF über 25 Stunden.

Genauigkeit der Temperatur über den gesamten Betriebsbereich

HygroClip2 Industrie Fühler
HC2-IC / HC2-IM/ HC2-IE / XD-Industrial

HygroClip2 Fühler
HC2-S(3) / HC2-SM / XD
HC2-HK / HC2-C / HC2-P / HC2-HP / HC2-HS

Genauigkeit der HC2-Fühler - Temperatur

Die ROTRONIC Feuchte-Sensoren können von einigen Gasen und Schadstoffen beschädigt werden. Die Schadstoffe lassen sich in zwei Kategorien unterteilen: Gase ohne Einfluss und Gase mit Einfluss auf den Feuchte-Sensor.
Für Schadstoffe mit Einfluss auf den Sensor und somit mit Einfluss auf das Messresultat bedarf es einer Angabe der maximalen Dauerbelastung (siehe Tabelle).

Schadstoffe mit Einfluss

Schadstoffe ohne Einfluss

Speziell ist zu beachten, dass das gängige Dichtungsmaterial Silikon dem Sensor schadet!
Wenn Fühler eingebaut werden, darf kein Silikon verwendet werden!