Wasser in gasförmiger Phase

Hallo!
Es wird in einem Ofen 50kg einer Mischung eingebracht, die zu 20kg aus organischen Feststoffen und 30kg Wasser besteht. Diese Mischung wird auf 500°C aufgeheizt. Der Ofen ist abgeschlossen, jedoch mit Filter und Absaugung ausgestattet.
Ich nehme an, das Wasser wird bei 100°C verdampfen, und stellt damit auch das primär abzusaugende Volumen dar.
Welches Volumen nehmen diese 30 kg Wasser bei 100 bis 500°C und Umgebungsdruck ein?
HC

X-No-Archive: Yes
begin quoting, Hans-Christian Grosz schrieb:
  Quoted Text Here  
Molvolumen, Gasgleichung.
Molekulargewicht 18, Luft hat ca. 28-29 und bei Normalbedingungen (273 K) eine Dichte von ungefähr 1,3 kg/m^3.
Die Dampfdichte ist also
18/28 * 1,3 kg/m^3 * 273/(theta/°C + 273)
jedenfalls so ungefähr.
Das Volumen ist V = m/rho, das ergibt in etwa für m = 30 kg
theta V/ /°C m^3 100 49 200 62 300 75 400 88 500 102
jedenfalls so ungefähr.
Gruß aus Bremen Ralf

Ralf . K u s m i e r z wrote:
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Danke, das ist eh schon ausreichend genau :)
HC

22 Liter pro mol, bei 750 K das dreifache.

Hans-Christian Grosz schrieb:
  Quoted Text Here  
Da Du sicher bis zum Lüfter/Pumpe die Temperaturen nicht auftrecht erhalten wirst, wird das Wasser wohl kondensieren und somit 30l flüssiges Wasser anfallen. Bei einer belüfteten Apparatur braucht es auch keine Pumpe um Gasförmiges Wasser abzusaugen. Da braucht es eher eine um Kondensat abzusaugen bzw. einen Ablauf.
Da Dein Ofen nicht druckfest verschlossen ist, wird die Mischung auch nicht über 100 °C warm. Erst wenn das Wasser verdunstet ist, steigt dei Temperatur des Rückstands an.

..
  Quoted Text Here  
Hi, hah! Erwischt. Und wie bräunt Brot? Deine "Regel" gilt ev in der Wirbelschicht bei Pulversubstrat geringer Korngröße...wobei man dann aber auch zusätzliche Reibung nicht vernachlässigen darf.

gUnther nanonüm schrieb:
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Weil es an der Oberfläche während des Backvorgangs dehydratisiert und damit die Temperaturbegrenzung auf 100 °C fehlt?! Teilweise werden sich die Kohlenhydrate/Eiweisse auch schon so bei 100 °C zersetzen und dadurch eine Farbveränderung hervorrufen.
> Deine "Regel" gilt ev in der
  Quoted Text Here  
Ich sehe gerade nicht was Du mir mitteilen willst? Nehmen wir ein Sand/Wassergemisch mit beliebigen Körngrössen - so gehe ich davon aus das die Stellen, die signifikant über 100 °C heiss werden, trockene Stellen sind. Eine 10m hohe Sand/Wasserschüttung mit vorliegender hydrostatischer Säule und Kohäsionskräften habe ich dabei nicht im Auge.
Im Falle des Op gehe ich auch davon aus das es sich bei der organischen Fracht um nicht wasserlösliche und somit nicht ebullioskopisch wirksame Stoffe handelt. Warum sollte ein wasserhaltiges binäres Gemenge nun an nassen Stellen (deutlich) über 100 °C heiss werden können?

..
  Quoted Text Here  
Hi, ganz einfach, was immer da trocknet, es bildet irgendwann einen "Klumpen Schlamm" und trocknet an der Oberfläche, es dampft noch lange von innen, aber die Oberfläche (und das Ofeninnere) können deutlich heißer werden. So backt man Brot...außerdem bildet die "Kruste" außer einer Dampfsperre auch eine Isolierschicht. Sollte man bedenken, nicht daß es zu Sekundäreffekten wie Schmelzen oder Sintern/Backen kommt. Dito könnte es bei schneller Trocknung zu Dampfwegsbildung aka Blasenkammern und Rissen kommen, die die weitere Verwendung erschweren. Solange diese Randbedingungen nicht geklärt sind, rate ich nur zu einem Trockenschrank mit einer Dauertemp deutlich unterhalb 100° .Sowieso wird das abdampfende Wasser gelöste Mineralien (so vorhanden) an die Außenfläche transportieren und dort auskristallisieren lassen. Salzblüte...auch ist schnelles Backen bestimmter "Schlammarten" riskant, weil es sogar zu "explosiver Entladung" kommen kann. Kennt jeder Keramiker, wie mans nicht machen darf :-)

gUnther nanonüm schrieb:
  Quoted Text Here  
Du bist in der LAge meine Beiträge inhaltlich zu erfassen? Wenn Stellen der Kruste deutlich über 100 °C heiss werden enthalten diese Stellen sogut wie kein freies flüssiges Wasser mehr. Wenn überhaupt nur in Spuren durch siedepunktsbeeinflussende kolligative Effekte und evtl. in sehr feinen Kapillaren. Bei letzterem gehe ich davon aus das sie in den Brotzutaten nicht vorkommen.
Wir orientieren uns hier auch an dem Beispiel 20+30kg zu mischen. Ebenfalls Dampfsperre und Isolationsschicht hin oder her. Willst Du den Siedepunkt von Wasser stark nach oben verschieben mußt Du den Druck erhöhen. Allein um es bei 200 °C in der Flüssigen Phase vorliegen zu haben, müsste der Druck auf über 15bar ansteigen.
> Sollte man bedenken, nicht daß es zu Sekundäreffekten
  Quoted Text Here  
und die sind druckentlastend, damit Siedevorgang und Temperaturbegrenzung entsprechend Siedetemperatur zum Druck.

..
  Quoted Text Here  
Hi, ich bin, danke der Nachfrage. Bloß scheinst Du völlig zu vergessen, daß die vom OP gegebene "Versuchsanordnung" ein "Gefäß" impliziert. Oder schwebt der Schlamm-Blob in Antigravitation im Ofen?
  Quoted Text Here  
Aber leider können solche Entspannungsvorgänge "explosiv" ablaufen. Wer schonmal "Schlamm" gekocht hat (Kartoffelbrei tuts auch), kennt den Effekt, daß es sehr schnell große Blasen geben kann, die den Topfinhalt "mal eben so" verdrängen können. Und keiner kann mir erzählen, daß soeine Dampfblase keinesfalls über 100° sein kann, ich habe Dampfkurven gerechnet. ist ne Weile her, aber das "Grundgefühl" sitzt noch. Mag jeder gerne selber nachrechnen, bei welchem Druck welche Dampftemp erreicht wird, in zähem Schlamm am Boden eines "unbekannten" Gefäßes kann jedenfalls einiges Unbekannte ablaufen, zumal manche Schlämme auch noch viskose Effekte zeigen, die einer Gasblasenvergrößerung proportional zur Verdrängungsgeschwindigkeit steigenden Widerstand bieten. Druckentlastend sind dagegen nur solche Risse, die auch den "drucklosen" Bereich im Ofen erreichen UND die nötigen Ableitquerschnitte aufweisen. Was durchaus nicht der Fall sein muß. Dann pfeifts, bevor es "Plopp" macht und der Lehrling die Werkstatt mit Spachtel und Eimer... Du scheinst ein typischer "Modellrechner" zu sein.

gUnther nanonüm schrieb:
  Quoted Text Here  
Les Dir das Eingangsposting noch mal durch und sag mir wo da Dampfdrucktopt steht.
  Quoted Text Here  
Drücke wesentlich höher als Umgebungsdruck treten nur in sehr kleinen Blasen auf. Spinatblasen werden wohl nur weniger mbar (wenn überhaupt) über Luftdruck liegen bevor es sie zerreißt.
> ich habe Dampfkurven gerechnet. ist ne
  Quoted Text Here  
und Du hast gelesen das ich keinen Fall konstruieren will wo wir eine 10m hohe Sandschlammschüttugn o.ä. konstruieren will? Ich wollte auf den OP eingehen und nicht gleich wieder voll abdriften.
> zumal manche Schlämme auch noch viskose Effekte zeigen,
  Quoted Text Here  
Wenn Du schon wieder mit sowas abschweifst, dannn...: Denk doch erstmal über Druck (Kraft/Fläche) und Oberfläche nach. Dann über die wirkenden Kräfte auf der Innenwand einer Blase und Viskositäten.

*Bodo Mysliwietz* wrote on Wed, 09-10-14 17:48:
  Quoted Text Here  
Das ist ein sehr vereinfachendes Bild für Hauptschüler. Tatsächlich ist der Gleichgewichtszustand bei 101 Cel mitnichten reiner Dampf plus knockentrockener Rückstand und hier wird das Gleichgewicht zudem nicht abgewartet. Richtig ist aber auch, daß der Großteil der Trocknung auf den ersten fünfzig bis hundert Kelvin stattfindet. Dafür ist der Rest deutlich diffusionsverzögert und beim ersten Erreichen der 500 Cel noch lange nicht alles raus.

Axel Berger schrieb:
  Quoted Text Here  
Du versuchst mir jetzt nicht weiss zu machen das in dem binärem Gemenge Wasser/Organik an irgendeiner Stelle im Gemenge eine Temperatur von z.B. 200 °C *und* zudem *flüssiges* Wasser vorliegt?
In meiner Antwort auf gu.na. (MID: snipped-for-privacy@mid.individual.net) hatte ich z.B. von significant höheren Temperaturen geschrieben. Im Eingangsposting heisst es das die Mischung auf 500 °C aufgeheizt wird. Damit ist für mich signifikant wenn die Flüssig-Wassertemperatur z.B. mehrere 10 °C über dem Siedepunkt bei entsprechendem Luftdruck liegt.
Der "Haufen" kann natürlich aussen sowie an jedem Punkt Temperaturen zw. 100 °C und 500 °C erreichen, ich bezweifele aber sehr stark das an irgendeinem Punkt, sehr deutlich über 100 °C, fl. H2O vorliegt.

  Quoted Text Here  
Einen "Teich" flüssigen Wassers an der Oberfläche mit höherer Temperatur halte ich auch für physikalisch zweifelhaft. Aber "feuchte Schichten" am Boden des Gefäßes und darüber sich bildende Gasblasen hohen Drucks erlauben durchaus nicht-trockenen Heißschlamm. Wer schonmal abgekriegt hat, was bei einer Schlammeruption aus einem Geysir rausmkommt, kennt den Effekt. Ist bloß Wasser und Dreck, kann aber noch auf der Haut "kochen", trocknet da schnell und gibt dadurch besonders viel seiner Hitze an die Haut ab, hence die unvermutet schlimmen Verbrennungen bei solchen Spritzern. Das ist nicht dasselbe wie etwas verspritzte Suppe, die ist nie wärmer als 100°, da sie ja auch nie den Bereich normalen Luftdrucks verläßt.
Deshalb wird beim Schlammerwärmen stets heftig gerührt und auf genügend Sicherheits-Ausdehnungsraum geachtet. Solche "makrophysikalischen" Effekte sind im Labor vermutlich selten, daher begreife ich Deine Unlust, sowas zuzugeben. Mit Gramms und Millilitern passiert da ja auch nix :-)

gUnther nanonüm schrieb:
  Quoted Text Here  
1 2 3
1: Wie relevant soll das jetzt für den Op mit einer 20+30kg-Mischung sein? 2: Nochmal, wir reden nicht von einem x-Meter hohem Reaktor 3: Ich habe von signifikanter Temperaturerhöhung geschrieben *und* extreme wie feine kapillaren ausgeschlossen.
  Quoted Text Here  
Und Du kannst Dir vorstellen das das Ursprungsgemisch in der Form also noch bei knapp 500 °C erhalten ist? Such doch mal die Daten zum kritischen Punkt von Wasser raus.
> Wer schonmal abgekriegt hat, was bei
  Quoted Text Here  
Ich hatte hohe hydrostatische Säulen, wegen praxisfremde zum OP, ausgeschlossen.
  Quoted Text Here  
Du scheinst meinen CV besser zu kennen als ich (ist ja auch nicht das erste mal).
Bitte dnke mal darüber nach wie in dem Fall des Op das Gemenge erwärmt wird und wie gross dadurch die wahrscheinlichkeit eines Siedeverzugs im Kern des "Breis" ist.

..
  Quoted Text Here  
Hi, und Du mach bitte mal folgendes Experiment: fülle ein normales (feuerfestes) Reagenzglas mit Honig, erhitze es unten an der Spitze mit dem Bunsenbrenner und guck dabei oben rein, ob es kocht....keine Angst, heißer Honig kann nie wärmer werden als 100°, da ja Wasser drin ist. Ist gänzlich ungefährlich....aber bitte sonst macht es keiner, ja?
Mir ist klar, daß der OP weder schrieb, ob und welches Gefäß er nutzte noch welcher Ofenhersteller da den Ofen herstellte. Auch weiß ich nicht, ob der Ofen von oben beschickt oder per Tür von der Seite her geladen wurde, weiß auch nicht obs Oberhitze, Unterhitze oder Wandheizung ist. Darf ich also keine der bekannten Unfallursachen annehmen, einfach weil Dir in soeiner Frage stets ein idealer Ofen begegnet ist? In dem sich jede Masse quasi wärmesupraleitend verhält?

gUnther nanonüm schrieb:
  Quoted Text Here  
Warum sollte ich? Der OP hat auch nicht geschrieben das er in einem sauberen Gefäß Wasser geben will, bei dem es anfänglich zu einer Überhitzung mit Siedeverzug kommt. Nach dem Siedeverzug ist der Siedevorgang dann aber eingeleitet und das Gemisch kühlt auf 100 °C ab.
Der OP nimmt ein *binäres Gemenge*! Ich gehe auf die technische Fragestellung ein.
  Quoted Text Here  
Ich glaube die Frage wer hier von welchen Idealfällen ausgeht ist wohl sehr verschoben. Zumal die Tatsache des OP auch richtig beantwortet wurde.
> In dem sich jede Masse quasi
  Quoted Text Here  
Soll das jetzt Nonsens sein?

*Bodo Mysliwietz* wrote on Fri, 09-10-16 20:28:
  Quoted Text Here  
Adhäsionsgebundenes Wasser ist nicht im eigentlichen Sinne flüssig. Festoffgemische kennen keine Konvektion und die Wärmeleitung ist begrenzt. An der Stelle, wo die 200 Cel erreicht sind, dürfte fast alles Dampf sein, aber Aufheizung als Prozess ist gerade das Gegenteil von Gleichgewicht.

X-No-Archive: Yes
begin quoting, Axel Berger schrieb:
  Quoted Text Here  
Ich wundere mich auch schon die ganze Zeit über. Ich zumindest habe kein Problem damit, mir ein 50-kg-"Brot" vorzustellen, dessen äußere Kruste bei 500 °C glüht und Wasser abdampft, während sein Kern mit knapp 100 °C vor sich hinköchelt. Auf die Dauer wird dann die "Brennzone" ins Innere vordringen und die Masse komplett durchtrocknen - dann steigt deren Temperatur auch über 100 °C an. Aber die ganze Zeit über ist der Ofenraum mit Wasserdampf bei 500 °C gefüllt, und die Frage nach dessen Gesamtvolumen ist nicht direkt absurd.
Gruß aus Bremen Ralf

Axel Berger schrieb:
  Quoted Text Here  
Das ist richtig. Der OP verwendet aber das 2-Phasen-Gemisch fest/flüssig. Dies ist, chemische Reaktionen ausgenommen, leicht in sich verschiebbar.
> An der Stelle, wo die 200 Cel erreicht sind, dürfte fast
  Quoted Text Here  
Sag ich doch ;-) Genaugenommen klammere ich bei dem angesprochenen System das Wort "fast" bei 200 °C auch noch aus. Bei einer Bodenheizung in einem "Schlammbottich" könnten natürlich Siedeverzüge auftreten. Je nach Feststoffmaterial wären die aber sogar völlig auszuschliessen.
> aber Aufheizung als Prozess ist gerade das Gegenteil
  Quoted Text Here  
Natürlich. Ist jedoch alles Wasser verdampft würde sich das Gleichgewicht einstellen. Das u.a. allerdings nicht viel organische Substanzen gibt die überhaupt unzersetzt 500 °C erreichen, steht nochmal auf einem anderen Blatt.
Was der OP genau vorhat würde mich schon interessieren.