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Alt 09.03.2010, 14:51   #1   Druckbare Version zeigen
Squooshie  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 4
Verdrängung von Raumluft durch Entleerung einer Stickstoffflasche

Hallo allerseits!
Mein Name ist Chris, ich studiere Maschinenbau und bin neu hier im Forum.

Derzeit hänge ich an folgendem Problem fest:

In einem Raum mit einem Volumen von 200 m³ steht eine Stickstoffflasche.
Darin befindet sich 50 l bei 300 bar. Ich würde gerne wissen, wie hoch der Stickstoffanteil in der Raumluft wird, sofern jemand vergisst die Flasche zu schließen. In dem Zusammenhang habe ich bereits herausgefunden, dass es wohl bei 88% Stickstoffanteil in der Luft für einen Menschen im Raum nicht mehr so nett ist. Stimmt das?
Desweiteren habe ich bereits einige Rechnungen durchgeführt, stehe nun jedoch leider vor dem Problem, dass ich nicht weiss, wieviel der Raumluft bzw. des Stickstoffes unter der Tür hindurch in eine angrenzende Lagerhalle strömt. Der unter der Tür befindliche Spalt ist ca 150 x 1,5 cm groß.
Da ich mir diesbezüglich nicht sicher war, habe ich erstmal so gerechnet, das etwas nach draußen strömt, denn sonst hätte ich ja einen Überdruck in dem Raum. Um eher auf Nummer sicher zu gehen habe ich dann vorausgesetzt, dass lediglich die Raumluft und nicht der Stickstoff nach draußen entweicht.
Hier ist erstmal meine Berechnung:
Vr=206,1455m³
p1=300 bar V1= 50 l , p2=0,99596 bar V2= ?
==> V2=p1 x V1 / p2 = 15060,85l = 15,061m³

In der Raumluft befindlicher Stickstoff ist dann ja Vr x 0,78 (Wenn man von 78% Stickstoffanteil in der Luft ausgeht) = 160,793m³
Dazu kommen dann noch die 15,061m³ aus der Flasche was Zusammen zu
175,854m³ wird. Und dieser Wert dividiert durch das Volumen des Raumes ergibt nun meinen Stickstoffgehalt in % , also 85,3% .

Wäre diese Rechnung soweit richtig?

Und wie erweitere ich dies nun auf meine Problematik mit dem Türspalt?

Ich hoffe ihr könnt mir dabei helfen

Mfg
Chris

Geändert von Squooshie (09.03.2010 um 14:51 Uhr) Grund: Buchstabendreher
Squooshie ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 09.03.2010, 15:03   #2   Druckbare Version zeigen
ehemaliges Mitglied  
nicht mehr Mitglied
Beiträge: n/a
AW: Verdrängung von Raumluft durch Entleerung einer Stickstoffflasche

Bin zwar kein Mathematiker - die 15m3 kommen wohl hin - nur in welcher Zeit? Stickstoff als spez. schweres Gas fließt ja durch den rel. großen Türspalt...

Soweit ich mich erinnern kann, ist es unter 10% Sauerstoff in der Luft rasch 'finster'...

Geändert von hw101 (09.03.2010 um 15:08 Uhr)
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Alt 09.03.2010, 15:08   #3   Druckbare Version zeigen
Squooshie  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 4
AW: Verdrängung von Raumluft durch Entleerung einer Stickstoffflasche

Habe keine bestimmte Zeit angenommen. Man könnte jedoch mal davon ausgehen, dass gegen 18 Uhr die Flasche auf gelassen wird, und gegen 8Uhr kommt jemand ins Versuchslabor. Wären also 14 Stunden, in der Zeit ist so eine Flasche doch sicherlich entleert.
Mir geht es aber auch nicht darum, in welcher Zeit das passiert, ich möchte vom worst case ausgehen, es geht bei der Berechnung letztendlich um eine Risikobeurteilung.
Squooshie ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 09.03.2010, 15:20   #4   Druckbare Version zeigen
magician4 Männlich
Mitglied
Beiträge: 6.878
AW: Verdrängung von Raumluft durch Entleerung einer Stickstoffflasche

Zitat:
In der Raumluft befindlicher Stickstoff ist dann ja Vr x 0,78 (Wenn man von 78% Stickstoffanteil in der Luft ausgeht) = 160,793m³
Dazu kommen dann noch die 15,061m³ aus der Flasche was Zusammen zu
175,854m³ wird. Und dieser Wert dividiert durch das Volumen des Raumes ergibt nun meinen Stickstoffgehalt in % , also 85,3% .
nein, da bin ich nicht einverstanden

du wolltest ja fuer worstcase unterstellen, dass die entwickelte stickstoffmenge dann eben raumluft ersetzt, indem reine raumluft ausgetrieben wird.

daher hast du schlussendlich nur noch (206,1455 - 15.061) m3 luft + 15.061 m3 stickstoff
die 191.0845 m3 luft enthalten sodann 149.04591 m3 stickstoff, was dann eben zuzueglich des flaschen-stickstoffs insgesamt ~ 164.1 m3 stickstoff im raumvolumen, mithin ~ 79.6% ergibt


dein beispiel waere dann korrekt gerechnet gewesen, wenn du die tuer versiegelst und den raum unter ueberdruck setzt, und zusaetzlich vergisst die % wegen des hoeheren drucks zu korrigieren

der stickstoff, der in der ausgedrueckten luft mit nach draussen getrieben wird macht hier den grossen prozentualen unterschied aus: feed and bleed!

insofern hast du nur einen vergleichsweise geringen anstieg der stickstoff-konzentration im raum (bzw. abfall des sauerstoff-partialdrucks, was ja das eigentliche problem darstellt), sowas bekommst du auch locker hin wenn die kerzen am weihnachtsbaum brennen und die stube mollig-warm abgedichtet ist..

ist die sache mit dem tuerspalt nun noch wichtig? den dadurch wirds allenfalls besser, nicht schlimmer...
gruss

ingo

Geändert von magician4 (09.03.2010 um 15:27 Uhr)
magician4 ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 09.03.2010, 15:53   #5   Druckbare Version zeigen
ehemaliges Mitglied  
nicht mehr Mitglied
Beiträge: n/a
AW: Verdrängung von Raumluft durch Entleerung einer Stickstoffflasche

...was man aber m.E. eigentlich auch nicht so rechnen kann, weil nicht bekannt ist, in welcher Zeit durch ein Leck unbekannter Größe, in einen Raum unbekannter Größe und mit welchem Mischungsfaktor der Stickstoff bzw. das Luft/N2-Gemisch durch einen bodennahen Türspalt mit unbekannter Abflussrate tritt.

Ich schätze der Raum kann wegen des hohen Türspaltes am Morgen dennoch gefahrlos betreten werden - von hinlegen will ich nicht sprechen - wer hält dagegen?
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Alt 09.03.2010, 16:01   #6   Druckbare Version zeigen
Squooshie  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 4
AW: Verdrängung von Raumluft durch Entleerung einer Stickstoffflasche

Vielen Dank für die Antworten. Da hatte ich bei der Berechnung wohl nen kleinen Denkfehler gemacht. Das der Türspalt die Situation verbessert, und nicht verschlechtert war mir vorher bereits klar. Wäre nur interessant zu wissen wie sehr dieser Luftspalt die Situation noch verbessert.
Squooshie ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 09.03.2010, 16:06   #7   Druckbare Version zeigen
FK Männlich
Moderator
Beiträge: 60.898
AW: Verdrängung von Raumluft durch Entleerung einer Stickstoffflasche

Zitat:
Zitat von hw101 Beitrag anzeigen
Stickstoff als spez. schweres Gas
leichtes Gas...

Gruß,
Franz
__________________
Gib einem Mann einen Fisch, und Du ernährst ihn für einen Tag.
Lehre ihn das Fischen, und Du ernährst ihn für sein ganzes Leben.

Nichts, was ein Mensch sich auszudenken in der Lage ist, kann so unwahrscheinlich, unlogisch oder hirnrissig sein, als dass es nicht doch ein anderer Mensch für bare Münze halten und diese vermeintliche Wahrheit notfalls mit allen ihm zur Verfügung stehenden Mitteln verteidigen wird.

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FK ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 09.03.2010, 16:11   #8   Druckbare Version zeigen
magician4 Männlich
Mitglied
Beiträge: 6.878
AW: Verdrängung von Raumluft durch Entleerung einer Stickstoffflasche

ich hab nur die explizite frage nach der richtigkeit der geposteten worst-case abschaetzung beantworten wollen:

Zitat:
Wäre diese Rechnung soweit richtig?
und fuer eine solche rechnung halte ich meinen weg fuer korrekt - wenngleich aus den genannten gruenden eben fuer praktisch irrelevant, zugestimmt.

um die sache wirklich korrektopaldistens anzugehen muesstest du u.a. wissen wie nahe der tuer die flasche steht, in welcher zeit sie ausgast, wie hoch der tuerspalt ist, welche temperaturen du hast, nach welcher zeit jemand zum testen kommt usw usf.. um dann die konzentrationsgradienten in der dynamik mindestens 3d-maessig zu rechnen.

buch schon mal nen platz im rechenzentrum....


gruss

ingo
magician4 ist offline   Mit Zitat antworten
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Alt 09.03.2010, 16:18   #9   Druckbare Version zeigen
Squooshie  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 4
Zwinkern AW: Verdrängung von Raumluft durch Entleerung einer Stickstoffflasche

Alles klar!
Meine Frage ist damit beantwortet

Vielen Dank!
Squooshie ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 09.03.2010, 22:32   #10   Druckbare Version zeigen
ehemaliges Mitglied  
nicht mehr Mitglied
Beiträge: n/a
AW: Verdrängung von Raumluft durch Entleerung einer Stickstoffflasche

Zitat:
Zitat von FK Beitrag anzeigen
leichtes Gas...

Gruß,
Franz
Dichte von N2 = 1,17 zu Luft mit 1,20 - welch fataler Irrtum - wäre wohl schon tot...

Danke!
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