Knochentrocken und glühend heiß. Direkte Feuchtemessung in Hochtemperaturprozessen - prozesstechnik online

Direkte Feuchtemessung in Hochtemperaturprozessen

Knochentrocken und glühend heiß

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Feuchtemessungen bei hohen Temperaturen sind in der Praxis problematisch, weil die maximale relative Feuchte bei Anstieg der Temperatur über 100 °C deutlich absinkt. Der Siedepunkt von Wasser begrenzt die Prozessfeuchte auf eine Taupunkttemperatur von 100 °C Td. Je größer die Differenz zwischen Prozesstemperatur und Prozesstaupunkt, desto geringer ist typischerweise die Genauigkeit der Feuchtemessung. Hier bessere Werte zu erreichen, war das vorrangige Ziel bei der Entwicklung der Drycap-Technologie.

Jan Grönblad

Direkte Feuchtemessungen in Hochtemperaturanwendungen können eine echte Herausforderung darstellen. Wenn die Prozesstemperatur über 100 °C ansteigt, ist die relative Genauigkeit herkömmlicher Feuchtemessgeräte akzeptabel, solange der Feuchtegehalt der Luft hoch ist. Sinkt der Feuchtewert jedoch, leidet die Messgenauigkeit. Bei Hochtemperaturanwendungen ist die relative Feuchte typischerweise gering, weil sie mit steigender Temperatur schnell abnimmt. Ein Weg, das Genauigkeitsproblem bei hohen Temperaturen zu umgehen, ist ein Probenahmesystem einzusetzen. Durch Abkühlung der Prozessluft im Probenahmesystem lässt sich der Feuchtemesswert auf ein Niveau bringen, auf dem mit traditionellen Geräten eine gute Messgenauigkeit erreichbar ist. Dies funktioniert bei sehr trockenen Anwendungen, bei denen die Prozessfeuchte nicht im Probenahmesystem kondensiert. Beispiele dafür sind Wärmebehandlungen, bei denen ein Schutzgas verwendet wird. In den typischen Trocknungsanwendungen in der Nahrungsmittel- oder Pharmaindustrie findet man jedoch erwärmte Luft, kein Schutzgas, mit relativ hoher Feuchte vor.
Beim Trocknungsprozess wird versucht, einem Produkt so effektiv wie möglich Feuchte zu entziehen. Die Taupunkttemperatur (Feuchte) des Trocknungsprozesses liegt zeitweise – wenn nicht sogar während des gesamten Trocknungszyklus – über der Außentemperatur. Dies führt zwangsläufig zur Sättigung im Probenahmesystem. Aufgrund dieser Probleme sollte man der direkten Messung den Vorzug geben.
Direkt im Prozess installiert
Feuchtemessungen der Abluft von Trocknungsprozessen sind typischerweise ein sehr guter Indikator für die Materialfeuchte des getrockneten Produkts. Das Produkt sollte nicht zu gering aber auch nicht stärker als notwendig getrocknet werden, um die Produktzusammensetzung zu optimieren und den Energieverbrauch zu minimieren. Je genauer die Messung, desto genauer ist die gewünschte Feuchte des Endprodukts steuerbar. Wenn eine höhere als die traditionelle Messgenauigkeit (±1 oder 2 %rF) benötigt wird und robuste, langzeitstabile Messungen bevorzugt werden, sind die Drycap-Taupunktmesswertgeber von Vaisala die richtige Wahl.
Die Taupunktmesswertgeber Drycap-DMT345 und DMT346 (Bild 1) werden direkt im Prozess installiert. Dank der integrierten Autokalibrierfunktion, die jetzt auch bei Hochtemperaturprozessen funktioniert, liefern sie in heißen und trockenen Prozessen mit Temperaturen bis zu +350 °C zuverlässige Messwerte. Beide Ausführungen nutzen die Autokalibriermethode, die sich bereits seit Jahren in Anwendungen geringer Feuchte bei niedrigen Temperaturen bewährt hat. Die patentierte Technologie bietet sehr hohe Genauigkeit bei ausgezeichneter Langzeitstabilität. Der Anwender profitiert nicht nur von zuverlässigen Messwerten, sondern auch von einer zuverlässigen Prozesssteuerung bei geringen Wartungskosten.
Mit passiver Kühlung
Die beiden Taupunktmesswertgeber unterscheiden sich durch eine passive Kühlmethode, mit der der DMT346 bei Temperaturen bis +350 °C direkt im Prozess installiert werden kann (Bild 2). Dank dieser Kühleinrichtung bleibt die Sensortemperatur auch bei extremen Prozesstemperaturen stets in einem unkritischen Bereich.
Die passive Kühlung benötigt keine externe Spannungsversorgung, der Sensor arbeitet somit bei Stromausfall weiter. Die Wärmeabfuhr des Sensors aus dem heißen Prozess erfolgt mechanisch. Die Temperatur am Sensor liegt deutlich unter der Prozesstemperatur. Dies schützt nur der Sensor vor extremen Temperaturen, sondern erhöht auch die Messgenauigkeit. Die vom Sensor gemessene Feuchte steigt bei sinkenden Temperaturen und gelangt in einen empfindlicheren Bereich. In Kombination mit der Autokalibrierung ermöglicht dies höchst genaue Messungen in einem weiten Bereich. Um Kondensatbildung am Sensor bei hoher Prozessfeuchte zu vermeiden, ist er mit einer integrierten Heizung ausgestattet, die sich automatisch einschaltet, wenn das Risiko einer Sättigung besteht. Dies kann beispielsweise bei Prozessänderungen oder zu Beginn der Trocknungsphase der Fall sein. Bei Normalisierung der Prozessbedingungen schaltet sich die Heizung automatisch aus. Dieser Vorgang ist für den Anwender praktisch nicht sichtbar.
Große Auswahl an Messgeräten
Vaisala verfügt über ein breites Programm für Feuchtemessungen bei hohen Temperaturen. In Einsatzbereichen geringer Feuchte und hoher Temperatur arbeiten die Messwertgeber Drycap DMT345 und DMT346 am genauesten. Bei geringerer Temperatur und ebenfalls geringer Feuchte empfiehlt der Hersteller die Drycap-Taupunkt- und Temperaturmesswertgeber der Serie DMT340. Und wenn bei geringer Feuchte keine hohe Messgenauigkeit erforderlich ist, ist der Humicap-Feuchte- und Temperaturmesswertgeber HMT330 die beste Wahl. Alle Gerätetypen bieten eine Reihe neuer Merkmale, z. B. integrierte Langzeit-Datenspeicherung und USB-Schnittstellenkabel für den PC. Sie sind optional mit LAN- oder WLAN-Modul lieferbar und verfügen über eine Display-Alarmfunktion. Der Humicap 180 R-Sensor, mit dem die Geräteserie HMT330 ab Werk ausgestattet ist, bietet hohe Langzeitstabilität und Beständigkeit gegenüber verschiedenen Chemikalien und Luftschadstoffen.
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