Kühlgrenztemperatur

Die Kühlgrenztemperatur, gemessen als Feuchtkugeltemperatur $t_{\mathrm {F} }$ , ist die tiefste Temperatur, die sich durch direkte Verdunstungskühlung erreichen lässt. Dabei steht die Wasserabgabe einer feuchten Oberfläche mit dem Wasseraufnahmevermögen der umgebenden Atmosphäre im Gleichgewicht. Aufgrund der Verdunstungskälte liegt die Kühlgrenztemperatur in Abhängigkeit von der relativen Luftfeuchte unterhalb der Lufttemperatur:

t_{\mathrm {F} }\leq t_{\text{luft}}

Legende:
t_FK ... Feuchtkugeltemperatur
t_L ... Lufttemperatur vor Beginn der Abkühlung
φ ... relative Feuchte der Luft (Ausgangsbedingung)

Erläuterung:
Im Diagramm wird der Verlauf der Temperatur dargestellt, auf die sich feuchte Luft durch adiabatischen Energieentzug abkühlen lässt. Sie fällt mit sinkender Ausgangsfeuchte der Luft. D.h. ein Luftvolumen bestimmter relativer Feuchte kann mehr Wärme abgeben als die gleiche Menge Luft bei gleicher Ausgangstemperatur und gleichem Umgebungsdruck jedoch höherer relativer Feuchte.

Die Temperaturabsenkung ist dabei umso größer, je trockener die umgebende Luft ist;^[1] umgekehrt kann aus der Temperaturdifferenz die Luftfeuchte bestimmt werden.

Gemessen wird die Feuchtkugeltemperatur durch eine psychrometrische Messung mit einem Thermometer, das mit einem befeuchteten Stoff- oder Watteüberzug versehen ist (Psychrometer). Bei dieser Messung wird die Feuchtkugel gut belüftet, so dass sich an ihr keine Grenzschicht bildet, in der die Umgebungsluft einen lokal höheren Dampfanteil trägt.

Die Kühlgrenztemperatur liegt (außer bei einer relativen Feuchte von 100 %) höher als die Temperatur $\tau$ des Taupunktes:

t_{\mathrm {F} }\geq \tau

Relevant ist die Kühlgrenztemperatur überall dort, wo Flüssigkeit in großen Mengen verdunstet wird. Der Kühleffekt kann dabei ein gewünschtes Ziel sein (z. B. bei der Verdunstungskühlung, Nasskühlung, Wassereinspritzung) oder ein Nebeneffekt (z. B. in der Trocknung, Konvektionstrocknung).

Einzelnachweise

↑ Grassmann et al.: Einführung in die thermische Verfahrenstechnik, 3. Auflage, Walter de Gruyter Berlin 1997.

Weblinks

Verdunstungskühlsysteme (Nasskühltürme) & Kühlgrenztemperatur (Memento vom 18. Januar 2015 im Internet Archive) (TU München)

[Grassmann-1] Grassmann et al.: Einführung in die thermische Verfahrenstechnik, 3. Auflage, Walter de Gruyter Berlin 1997.

[1]