Verfahrenstechnik und Technische Chemie
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Lehrbuch der Technischen Chemie, Bd.1, Chemische Reaktionstechnik
H. Hofmann, A. Renken, M. Baerns (Hrsg.), Jürgen Falbe (Hrsg.), Fritz Fetting (Hrsg.)
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Verfahrenstechnik und Technische Chemie Das Forum für die Chemie jenseits von Reagenzgläsern und Glaskolben. Hier können Probleme der Reaktionstechnik sowie der thermischen und mechanischen Stoffwandlungs- und Trennprozesse diskutiert werden.

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Alt 21.01.2019, 17:36   #1   Druckbare Version zeigen
Watson Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 9
Beitrag Überdruck im Tank - Gaspendelanlage

Moin Chemie Online Forum,


ich sitze zur Zeit an meiner Abschlussarbeit und habe X Fragen dazu.

Speziell geht es gerade um ein Gaspendelrohr.
Hier eine kleine Abbildung für das Verständnis:

https://photos.app.goo.gl/DwZAFHaHW2bBbmNi8


Zu meiner Frage:
Ich möchte gerne den Überdruck im Tank ausrechnen.
Die Gaspendelleitung am Dom hat einen Durchmesser von 150mm. Ich pumpe jetzt Beispielsweise Benzin mit einem Volumenstrom von 180 m³/h vom Tankwage in den Lagertank. Der Flüssigkeitsspiegel im Lagertank steigt, der Gasraum wird kleiner und die Luft wird in das Gaspendelsystem gedrückt. Gleichzeitig bildet sich im Tankwagen ein Unterdruck der an der Gaspendelleitung saugt.

Der Druck im Tank darf 12 mbar nicht überschreiten.


Wie muss man vorgehen?



Ich kann den Druckverlust der Leitung ausrechnen, über ideales Gasgesetz kann ich ausrechnen wieviel Benzin in den Lagertank (wenn er geschlossen wäre) gepumpt werden müsste bis die 12 mbar erreicht sind. Das gleiche kann man für den Unterdruck im Tanwkagen tun. Sagen wir beispielsweise es müssen 2000l in den Tank gepumpt werden bis er bei 12 mbar Druck steht. Dann hätte der Tankwagen 40 mbar Unterdruck. Die Gaspendlleitung hat einen Druckverlust von 18 mbar. Kann man die Drücke dann summieren und vom Druckverlust abziehen?


Ihr seht ich bin verwirrt. Vielleicht kann mir ja einer helfen.


Edit: irgendwie kann ich kein Bild anhängen?
Vielen vielen Dank.

Geändert von Watson (21.01.2019 um 17:41 Uhr)
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Alt 22.01.2019, 14:49   #2   Druckbare Version zeigen
Nobby Männlich
Mitglied
Beiträge: 14.914
AW: Überdruck im Tank - Gaspendelanlage

Bilder anhängen unten unter Zusätzliche Einstellungen-Anhänge Verwalten.

Zum Thema, fehlen Angaben wie groß das Volumen des Lagertank und des Tankwagens ist, ich denke die Drücke tauschen sich doch aus. Da eine Flüssigkeit gepumpt wird kann doch nur ein Gas/Luftgemisch Gasdruck entstehen. Wieviel Volumen Gas ist über der Flüssigkeitsoberfläche.
__________________
Vena lausa moris pax drux bis totis
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Alt 22.01.2019, 15:26   #3   Druckbare Version zeigen
Watson Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 9
AW: Überdruck im Tank - Gaspendelanlage

Vielen Dank!

Jetzt sollte es mit dem Anhang geklappt haben.

Okay:


Gasraum im Lagertank: 800 m³

Volumen Lagertank: 7000 m³
Maximal zulässiger Überdruck: 12 mbar



Transportbehälter Volumen: 100 m³
Transporbehälter Gasraum 10 m³


Druckverlust Gasrohrleitung 20 mbar
Durchmesser Gasrohrleitung 150 mm
Länge Gasrohrleitung 20 m


V_Einpump: 280 m³/h


Wenn man davon ausgeht, dass das Produkt nicht direkt verdampft, ist das System natürlich im Gleichgewicht. Wenn man das jetzt als kontinuierliches System betrachtet, stellen sich ja irgendwann feste Drücke ein. Ein Überdruck im Lagertank z.B. vorausgesetzt die Gasrohrleitung ist nicht zu groß bemessen oder nicht?
Angehängte Grafiken
Dateityp: jpg Gaspendelanlage - Kopie.jpg (22,3 KB, 1x aufgerufen)
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Alt 22.01.2019, 15:51   #4   Druckbare Version zeigen
Nobby Männlich
Mitglied
Beiträge: 14.914
AW: Überdruck im Tank - Gaspendelanlage

Ich würde sagen es herrscht überall der gleiche Druck. Wenn nichts ausströmt warum soll es Druckunterschiede geben? Auch der Druckverlust in der Leitung ist mir schleierhaft. Über Länge und Durchmesser läßt sich da auch ein Volumen ausrechnen. Insgesamt hat man den Gasraum V(Tank), V(Transportbehälter) und die 20 m * 0,075² *Pi m² Pendelleitung.
Was ich mir vorstellen kann das während des Tankvorgangs, wenn die Flüssigkeit sehr schnell einströmt wird kurzzeitig der Druck im Lagertank ansteigen, wenn das Gas nicht schnell genug durch die Gasleitung zurück entweichen kann, aber am Ende wird dieser auch wieder sinken.

Was willst Du überhaupt ausrechnen.
__________________
Vena lausa moris pax drux bis totis
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Alt 22.01.2019, 15:56   #5   Druckbare Version zeigen
Watson Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 9
AW: Überdruck im Tank - Gaspendelanlage

Der Druckverlust in der Pendelleitung entsteht durch Rauhigkeit, Winkel und weitere Widerstände.



Wenn man davon ausgeht, dass die Pendelleitung sehr klein bemessen wäre (z.b. Di=10mm) dann würde doch ein sehr hoher Druck im Tank und ein sehr hoher Unterdruck im Behälter sein.



Diesen Druck gibt es sicherlich auch bei der 150mm Pendelleitung. Und den möchte ich ausrechnen.


Es geht darum eine solche Pendelleitung theoretisch auszulegen.
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Alt 22.01.2019, 16:08   #6   Druckbare Version zeigen
Nobby Männlich
Mitglied
Beiträge: 14.914
AW: Überdruck im Tank - Gaspendelanlage

Verstehe, das wird wohl mit der Volumenänderung Pro Zeit zu tun haben, also wie schnell die Flüssigkeit einströmt bzw. abgepumpt wird. Also müßte man 12 mbar aus der Volumenänderung im Lagertank/pro Zeit irgendwie gleichsetzen mit der Volumenänderung im Transportbehälter plus die 20 mbar Druckverlust.

Sind es nicht 8 mbar Unterdruck ?
__________________
Vena lausa moris pax drux bis totis

Geändert von Nobby (22.01.2019 um 16:15 Uhr)
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Alt 22.01.2019, 18:20   #7   Druckbare Version zeigen
Allchemist Männlich
Mitglied
Beiträge: 2.145
AW: Überdruck im Tank - Gaspendelanlage

Hallo,


du hast die Pendelleitung mit 150 mm Durchmesser bereits festgelegt, und möchtest selbige jetzt nachrechnen.

Dazu würde ich von folgenden Annahmen ausgehen:

1. Die 280 m3/h Flüssigkeit, die in den Tank strömen verdrängen 280m3/h Gas, das durch die Pendelleitung strömt

2. Die Änderung des Volumenstromes durch den Druckanstieg bleibt unberücksichtigt, da erwartungsgemäß sehr klein (ca. 1% bei 12 mbar)

3. Es findet keine Veränderung des Volumenstromes durch Kondensation / Verdunstung statt.

4. Es wird mit den Stoffwerten für Luft bei 1bar und 0°C gerechnet.

Unter Benutzung der entsprechenden Berechnungsgleichung ergibt sich ein Druckverlust von ca. 5 mbar. Dieser Druckverlust entspricht der Druckdifferenz über die Rohrleitung, und bildet einerseits einen Überdruck im Behälter und einen Unterdruck im Tankwagen.

Da das Volumen des Tankwagen < Tankvolumen wird der Druckanstieg im Tank auch < als der Unterdruck im Tankwagen.


Grüße Allchemist
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Alt 22.01.2019, 18:43   #8   Druckbare Version zeigen
Watson Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 9
AW: Überdruck im Tank - Gaspendelanlage

Vielen Dank für die Antworten.


Wie kommst du auf die 5 mbar?
Welche Berechnungsgleichungen hast du genutzt?


Liebe Grüße
Watson ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 22.01.2019, 18:45   #9   Druckbare Version zeigen
Allchemist Männlich
Mitglied
Beiträge: 2.145
AW: Überdruck im Tank - Gaspendelanlage

Hallo,


beiliegend die Berechnung
Angehängte Dateien
Dateityp: pdf Scan 5.pdf (202,8 KB, 11x aufgerufen)
Allchemist ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 22.01.2019, 19:02   #10   Druckbare Version zeigen
Allchemist Männlich
Mitglied
Beiträge: 2.145
AW: Überdruck im Tank - Gaspendelanlage

Zitat:
Zitat von Watson Beitrag anzeigen
Vielen Dank für die Antworten.


Wie kommst du auf die 5 mbar?
Welche Berechnungsgleichungen hast du genutzt?


Liebe Grüße
Hallo,

die 5 mbar habe ich "geschossen", die Berechnung ergibt 2,22 mbar.

Grüße Allchemist
Allchemist ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 22.01.2019, 19:12   #11   Druckbare Version zeigen
Watson Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 9
AW: Überdruck im Tank - Gaspendelanlage

Vielen vielen vielen Dank!
Durch deine Hilfe habe ich einen Fehler in meiner Excel gefunden.


Das sind die Formeln für die Druckverlust Berechnung in Rohrleitungen. Also entspricht der Druck/Unterdruck im Tank/Behälter dem halben Druckverlust der Gaspendelleitung?
Watson ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 22.01.2019, 19:59   #12   Druckbare Version zeigen
Allchemist Männlich
Mitglied
Beiträge: 2.145
AW: Überdruck im Tank - Gaspendelanlage

Zitat:
Zitat von Watson Beitrag anzeigen
Vielen vielen vielen Dank!
Durch deine Hilfe habe ich einen Fehler in meiner Excel gefunden.


Das sind die Formeln für die Druckverlust Berechnung in Rohrleitungen. Also entspricht der Druck/Unterdruck im Tank/Behälter dem halben Druckverlust der Gaspendelleitung?
Hallo,

das würde zutreffen, wenn die Volumina beider Behälter genau gleich sind und die Pendelleitung von der Mitte nach den Behältern symmetrisch ist. Da beides nicht zu trifft ist der Anteil der Druckdifferenz im kleineren Behälter größer.

Zum zweiten Teil Deiner Post:
Die Druckverlustberechnung trifft streng genommen nur für kleine Druckdifferenzen oder inkompressible Medien zu. Daneben ist die Summe der Einzelwiderstände (Bögen, Reduzierungen, Flasche,Armaturen usw.) mit 10 nur angenommen, ebenso wie für den Reibungsbeiwert unterschiedlich Formeln in Abhängigkeit von Re und d/k gelten.


Grüße Allchemist
Allchemist ist offline   Mit Zitat antworten
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Alt 23.01.2019, 09:51   #13   Druckbare Version zeigen
Watson Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 9
AW: Überdruck im Tank - Gaspendelanlage

Vielen Dank.


Das verstehe ich.

Wie berechnet man diese Druckverteilung?
Ich weiß die Einzelwiderstände der einzelnen Rohrabschnitte.
Watson ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 28.01.2019, 10:19   #14   Druckbare Version zeigen
donald313 Männlich
Mitglied
Beiträge: 470
AW: Überdruck im Tank - Gaspendelanlage

Na,
warum so kompliziert.

Es gibt da so eine kleine Faustformel:
reine Gaspendelleitung ca 1/3 Querschnitt der Flüssigpumpleitung. Also bei 150er Pumprohr eine 50er Gaspendelleitung.
Sollte davon auszugehen sein, dass ggf. auch wieder Flüssigkeit mit zurück geht, (Tank überfüllt) dann der gleich Querschnitt.

Gruß
Donald
donald313 ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 28.01.2019, 10:53   #15   Druckbare Version zeigen
Watson Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 9
AW: Überdruck im Tank - Gaspendelanlage

Moin Donald,


Dankeschön aber woher hast du das?


Liebe Grüße
Watson ist offline   Mit Zitat antworten
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