Vacuum Technology Book, Volume II

4.1.7 Wasserdampfverträglichkeit /  Wasserdampfkapazität

Die Wasserdampfverträglichkeit $p_w$ ist der höchste Wasserdampfdruck, mit dem eine Vakuumpumpe unter normalen Umgebungsbedingungen (20 °C, $p_0$ = 1.013 hPa) reinen Wasserdampf dauernd ansaugen und fördern kann. Sie kann aus Saugvermögen, Gasballastmenge, Luftfeuchtigkeit und Sättigungsdampfdruck bei der vorhandenen Pumpentemperatur berechnet werden.

\[p_W=\frac{q_{pV,\,Ballast} \cdot (p_S-p_a)}{S \cdot (\alpha \cdot p_0-p_S)}\]

Formel 4-6: Wasserdampfverträglichkeit

$p_W$ Wasserdampfverträglichkeit
$q_{pV,\,Ballast}$ Gasballaststrom
$S$ Saugvermögen der Pumpe
$p_S$ Sättigungsdampfdruck des Wasserdampfs bei Abgastemperatur
$p_a$ Partialdruck des Wasserdampfs in der Luft
$p_0$ Atmosphärendruck
$\alpha$ Korrekturfaktor, dimensionslos

Der Korrekturfaktor trägt der Tatsache Rechnung, dass zum Öffnen des Auslassventils ein Druck größer als der Atmosphärendruck erforderlich ist. In unserem Beispiel kann $\alpha$ als 1,1 angenommen werden.

Die Wasserdampfverträglichkeit hat die Dimension eines Drucks und wird in hPa angegeben.

Die Bestimmung der Wasserdampfverträglichkeit über ein indirektes Verfahren ist in der DIN 28426 beschrieben. Die Wasserdampfverträglichkeit steigt bei höherer Auspufftemperatur der Pumpe und größerer Gasballastmenge $q_{pV,\,Ballast}$. Sie sinkt bei höherem Umgebungsdruck.

Ohne Gasballast ist eine Vakuumpumpe mit einer Auspufftemperatur unter 100 °C nicht in der Lage, auch nur geringe Mengen reinen Wasserdampfs zu fördern. Wird trotzdem Wasserdampf ohne Gasballast gepumpt, so löst sich das Kondensat im Pumpenöl. Als Folge davon steigt der Basisdruck und das Kondensat kann zu Korrosionsschäden führen.

Die Wasserdampfkapazität ist die größte Wassermenge, die eine Vakuumpumpe je Zeiteinheit unter den Umgebungsbedingungen von 20 °C und 1.013 hPa in Form von Wasserdampf dauernd ansaugen und fördern kann.

\[q_{m,\,Wasser}=p_W \cdot S \cdot M \cdot (RT)^{-1}\]

Formel 4-7: Wasserdampfkapazität

$q_{m,\,Wasser}$ Wasserdampfkapazität
$M$ Molare Masse von Wasser
$R$ Allgemeine Gaskonstante
$T$ Absolute Temperatur

Die Wasserdampfkapazität wird in g · h-1 angegeben. Es handelt sich also um einen Wasserdampf-Massenstrom. Als Formelzeichen ist oftmals auch $c_W$ (Water Vapor Capacity) gebräuchlich.

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