Feuchtemessungen in Druckumgebungen

Die Luftfeuchtigkeit ist ein wichtiger Parameter, der mit genauen Messgeräten gemessen und überwacht werden muss.

Feuchte- und Temperaturmessung in verschiedenen Druckumgebungen

In industriellen und wissenschaftlichen Anwendungen ist die genaue Messung von Temperatur und Luftfeuchtigkeit unerlässlich, um die Integrität von Prozessen und Produkten zu gewährleisten. Unterschiedliche Druckbedingungen, wie sie in Reinräumen, hoch gelegenen Umgebungen und Vakuum- oder Druckkammern vorherrschen, können es jedoch schwierig machen, die geeigneten Sensoren für jedes Szenario zu bestimmen. Daher konzentriert sich dieser Blog auf die Bedeutung der Auswahl der richtigen Messfühler, um genaue Ergebnisse und einen sicheren Messaufbau zu gewährleisten.

Bevor wir uns mit den spezifischen Bedingungen befassen, ist es wichtig, die Grundlagen zu überdenken. Ein klares Verständnis der grundlegenden Konzepte der Luftfeuchtigkeit ist entscheidend, um zu verstehen, wie diese Parameter in verschiedenen Umgebungen interagieren. Die Luftfeuchtigkeit gibt die Menge des in der Luft oder in anderen Gasen vorhandenen Wasserdampfs an und kann in verschiedenen Formen ausgedrückt werden: relative Luftfeuchtigkeit, absolute Luftfeuchtigkeit, Taupunkt oder Mischungsverhältnis.

Die relative Luftfeuchtigkeit entspricht dem Verhältnis zwischen der aktuellen Menge an Wasserdampf in der Luft (e) und der maximalen Menge, die die Luft bei einer bestimmten Temperatur aufnehmen kann (e_s), ausgedrückt in Prozent

Der Sättigungsdampfdruck e_s ist temperaturabhängig und kann mit mehreren empirischen Formeln berechnet werden. Bei Luftdruckanwendungen ist die Luftfeuchte hauptsächlich von der Temperatur abhängig, da die relative Luftfeuchte (rF) durch das Verhältnis zwischen dem aktuellen Wasserdampfgehalt und der maximal möglichen Wasserdampfmenge in der Luft, die bei einer bestimmten Temperatur gehalten werden kann, bestimmt wird. Wenn sich die Temperatur ändert, ändert sich auch die maximale Menge an Wasserdampf, die die Luft aufnehmen kann, und damit auch die Luftfeuchte.

Außerhalb des atmosphärischen Drucks, bei Überdruck (z.B. Druckkammern) oder Unterdruck (Vakuum) hat auch der Druck einen Einfluss auf die Feuchtemessung. In einem Vakuum oder unter Überdruck ändert sich der Sättigungsdampfgehalt, da sich die physikalischen Bedingungen der Luft ändern. Daher wirkt sich der Druck auf die maximale Menge an Wasserdampf aus, die bei einer bestimmten Temperatur aufrechterhalten werden kann. In einem Vakuum, in dem der Druck stark reduziert ist, kann die Luft weniger Wasserdampf aufnehmen, was die Messung beeinflusst.

Das gleiche Szenario gilt für einige psychometrisch berechnete Werte wie Feuchtkugeltemperatur, Enthalpie, spezifische Feuchtigkeit usw., bei denen der Druck berücksichtigt werden muss. Um zu verstehen, wie sich der Druck auf diese Werte auswirkt, sollten Sie den Feuchte- und Taupunkt-Rechner auf unserer Website ausprobieren. Dies ist ein hilfreiches, einfach zu bedienendes Werkzeug, das genaue Erkenntnisse liefert.

Druckszenarien - Was sind die Unterschiede?

Im Allgemeinen gibt es drei Schlüsselszenarien, in denen Temperatur- und Feuchtemessungen unter unterschiedlichen Druckbedingungen erforderlich sind: Vakuum, Atmosphärendruck und Überdruckumgebungen. Die folgenden Abschnitte bieten eine detaillierte Erläuterung, die umfassende Einblicke und Klarstellungen zu den wichtigsten Aspekten bietet.

Vakuum...

ist ein Zustand, in dem der Druck deutlich unter dem Atmosphärendruck liegt und nur sehr wenige oder gar keine Luftmoleküle vorhanden sind. Das Vakuum wird im Allgemeinen nach dem Druck unter dem Atmosphärendruck klassifiziert, der 1,013 bar oder 1013 hPa entspricht.

Vakuumkammern - Feuchte- und Temperaturmessung

Vakuumkammern werden in verschiedenen industriellen und wissenschaftlichen Anwendungen eingesetzt, um Umgebungen zu schaffen, die frei von Luft und anderen Gasen sind. Dies ermöglicht Experimente und Prozesse, die unter normalen Druckbedingungen nicht möglich wären.

In der Regel wird der Prozess durch ein Vakuumpumpsystem eingeleitet, das die Luft aus der Kammer entfernt und den Druck auf etwa 10-³ mbar reduziert. Bei bestimmten Anwendungen kann eine Hochvakuumpumpe eingesetzt werden, um den Druck weiter zu senken und ein Hochvakuum oder sogar ein Ultrahochvakuum von bis zu 10-⁹ mbar zu erreichen. Sobald das gewünschte Vakuum erreicht ist und die erforderlichen Prozesse abgeschlossen sind, wird über ein Nadelventil kontrolliert wieder Luft in die Kammer eingeleitet. Dieser Schritt erfolgt schrittweise, um plötzliche Druckänderungen zu vermeiden, die Schäden verursachen könnten. Durch die kontrollierte Zufuhr von Luft wird die Umgebungsfeuchtigkeit wiederhergestellt, so dass die Sensoren die relative Luftfeuchtigkeit genau messen können.

Für Anwendungen, die präzise Feuchte- und Temperaturmessungen unter Niederdruckbedingungen erfordern, bieten wir die Rotronic HC2A-IE Fühler an. Dieser Fühler verfügt über eine spezielle Schraubverbindung, die eine sichere Installation gewährleistet und Leckagen verhindert, wodurch die Messgenauigkeit erhalten bleibt und Druckverluste vermieden werden. Die HC2A-IE ist für Drücke von 0 bis 100 bar ausgelegt und ist mit zwei Befestigungsgewinden erhältlich: G 1/2" oder NPT 1/2".

Die Reaktionszeit unserer Feuchtigkeitssensoren Rotronic HYGROMER HT-1 ist unter Standardbedingungen von 23 °C, 1013 mbar und 1 m/s Luftströmung definiert. Der Feuchtesensor erfasst Schwankungen dieses Partialdrucks, wobei seine Leistung durch seine Reaktionszeit unter den vorherrschenden Umgebungsbedingungen bestimmt wird.

Atmosphärischer Druck (auch barometrischer Druck genannt) bezeichnet die Kraft, die durch das Gewicht der Luft in der Erdatmosphäre auf eine bestimmte Fläche ausgeübt wird. Es handelt sich um den „normalen“ Druck auf Meereshöhe, der je nach Höhe und Wetterbedingungen leicht schwankt. Auf Meereshöhe ist der atmosphärische Druck etwas höher als 1 bar.

Pharmazeutische Wirkstoffproduktion - Feuchte- und Temperaturmessung

Die Aufrechterhaltung präziser Temperatur- und Luftfeuchtigkeitsniveaus in der pharmazeutischen Industrie ist von entscheidender Bedeutung, um die Produktqualität und -wirksamkeit sowie die Einhaltung der Guten Herstellungspraxis zu gewährleisten. Abweichungen von den optimalen Bedingungen können zu chemischem Abbau, physikalischen Veränderungen, mikrobieller Kontamination und Stabilitätsverlust führen und die Sicherheit und Wirksamkeit von Arzneimitteln beeinträchtigen. Diese Probleme können auch die Herstellungsprozesse stören, indem sie die Fließeigenschaften des Pulvers verändern, eine ungleichmäßige Dosierung oder Schwierigkeiten bei der Tablettenkompression verursachen und zu uneinheitlichen Produkteigenschaften wie Dichte, Härte oder Auflösungsraten führen. Die Folgen sind schwerwiegend und führen oft zu Ausschuss und finanziellen Verlusten. Gleichzeitig kann eine schlechte Umgebungskontrolle zu negativen Ergebnissen bei Inspektionen durch Aufsichtsbehörden wie der FDA oder der EMA führen. Eine wirksame Überwachung und Verwaltung dieser Bedingungen ist entscheidend für den Schutz der Produktintegrität und die Einhaltung der Vorschriften.

Für industrielle Umgebungen unter atmosphärischen Bedingungen empfehlen wir zwei robuste Industriefühler: den Rotronic HC2A-IC aus PPS und den Rotronic HC2A-IM aus Edelstahl. Diese Fühler sind für die Messung eines breiten Temperaturbereichs von bis zu 200 °C ausgelegt und können nahtlos in Messumformer zur Steuerung von Alarm- und HLK-Anlagen integriert werden.

Überdruck: bezieht sich auf jeden Druck, der höher ist als der atmosphärische Druck. Er tritt auf, wenn ein System über den normalen Atmosphärendruck hinaus unter Druck gesetzt wird.

Kompressorüberwachung - Feuchte- und Temperaturmessung

Ein Luftkompressor ist ein mechanisches Gerät zur Erhöhung des atmosphärischen Luftdrucks durch Verringerung seines Volumens. Er saugt Umgebungsluft an, komprimiert sie in einer geschlossenen Kammer und speichert sie in einem Druckbehälter. Die komprimierte Luft kann dann kontrolliert freigesetzt werden, um eine breite Palette von Werkzeugen und Geräten anzutreiben, von einfachen Aufblasgeräten bis hin zu hochentwickelten Maschinen.

Die Luft strömt durch die Kompressoreingangsleitung (rot markiert) in den Kompressortank. Um sicherzustellen, dass die montierte Sonde die Feuchtigkeit und Temperatur im Behälter genau misst, wird eine Druckkammer über der Kompressorleitung installiert. Dieser Aufbau sorgt für einen kontrollierten Luftstrom, der durch das Sensorelement geleitet wird, und ermöglicht so eine präzise Überwachung der Feuchtigkeits- und Temperaturwerte in der Anwendung. Die montierte Messkammer, die mit einem Überdruckventil ausgestattet ist, stellt sicher, dass der tatsächliche Druck innerhalb des Tanks unverändert bleibt, auch wenn die Messkammer installiert ist.

Der Rotronic HC2A-IE Fühler bietet in Verbindung mit dem Rotronic HygroFlex Advanced HF5A Transmitter eine präzise Überwachung von plötzlichen Veränderungen der Luftfeuchtigkeit und Temperatur. Dieses Setup ermöglicht die Konfiguration verschiedener Alarme, um rechtzeitig auf mögliche Probleme aufmerksam zu machen, bevor sie sich auf die angeschlossenen Systeme und Geräte des Kompressors auswirken. Eine solche proaktive Überwachung gewährleistet einen kontinuierlichen und zuverlässigen Betrieb.

Die meisten Druckluftkompressoren für allgemeine industrielle und gewerbliche Anwendungen arbeiten in einem Druckbereich von bis zu 12 bar (ca. 174 psi). Dieser Druck reicht aus, um eine Vielzahl von Druckluftwerkzeugen, Anwendungen und Produktionsmaschinen anzutreiben, und eignet sich somit für die unterschiedlichsten betrieblichen Anforderungen.

Die Industriefühler HC2A-IE eignen sich aufgrund ihrer robusten Bauweise und der Kompatibilität mit spezifischen Messkammern für verschiedene Überdruckanwendungen. Direkt in eine Leitung eingeschraubt, hält die HC2A-IE einem Druck von bis zu 100 bar stand. In Verbindung mit Messkammern, die mit Fest- und Schnellkupplungen für Druckluft ausgestattet sind - wie z.B. die LDP-FCPB1 (aus POM) und die LDP-FCSB1 (aus Edelstahl) - ist sie für Drücke bis zu 16 bar geeignet.

Wichtig: Die Messkammer darf nicht direkt an die Druckluftzufuhr angeschlossen werden, ohne dass eine ordnungsgemäß befestigte Sonde eingeschraubt ist. Außerdem darf die Sonde niemals aus der Messkammer entfernt werden, solange die Kammer noch unter Druck steht. Die Nichtbeachtung dieser Vorsichtsmaßnahmen kann zu Sicherheitsrisiken und möglichen Schäden am Gerät führen

Um eine optimale Leistung zu gewährleisten, empfiehlt es sich, die Sonde so nah wie möglich an der zu überwachenden Anwendung zu positionieren. Lange Rohrleitungen zwischen der Messkammer und der Hauptleitung können die Messungen erschweren, die Genauigkeit verringern und die Reaktionszeit verlängern. Um zuverlässige Messwerte zu erhalten, müssen mögliche Feuchtigkeits- und Druckabfälle in der Umgebung vermieden werden, indem Leckagen im System beseitigt werden, mit Ausnahme des Auslassventils der Messkammer, das speziell für einen kontrollierten Luftstrom ausgelegt ist.

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Auswahl des richtigen Feuchte- und Temperaturmessfühlers für verschiedene Druckumgebungen

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