Liste Stoffwertfunktionen für Gasstrom

category: ProcessExcel_Gasstrom
In ProcessExcel implementierte Funktionen zur Stoffwertberechnung von Gasströmen. Die Stoffwerte werden unter der Annahme von idealem Gasverhalten berechnet. Dabei wird das Eigenvolumen der Gasmoleküle im betrachteten Kontrollvolumen sowie deren Wechselwirkung untereinander vernachlässigt.

Gasstrom als Bereichsfunktion

Zur schnelleren Auswahl von Gaszusammensetzungen bietet ProcessExcel Bereichsfunktionen, damit muss nicht jede Gaskomponente einzeln ausgewählt werden und der Nutzer spart Zeit.
Man gibt nicht die Zellen der Eingabewerte einzeln an, sondern den Zellbereich, in dem die Eingabewerte liegen. Die Bereichseingabe unterstützt nur die Eingabe der Stoffmengen- bzw. Massenanteile. Alle weiteren Größen wie Temperatur oder Druck müssen, weiterhin einzeln angegeben werden.
Damit die Bereichsfunktion die Eingabewerte erkennt, muss eine exakte Nomenklatur verwendet werden. Die Werte werden dann der Zelle rechts von der Stoffbezeichnung entnommen. In dem folgendem Bild ist beispielhaft eine Funktion mit den Eingabewerten abgebildet. In der Tabelle darunter sind alle Stoffwerte in der Form aufgeführt, wie es für die Bereichsfunktion erforderlich ist. Die Bezeichnung besteht aus der Abkürzung des Stoffes und der Einheit in eckigen Klammern.

  • Die Reihenfolge der Komponenten im Zellbereich ist egal
  • Es müssen nicht alle möglichen Komponenten im Zellbereich enthalten sein.
  • Die Stickstoffkomponente schließt die Komponentenbilanz.
bereichsfunktion.jpg

Stoffmengenanteile Massenanteile
Ar [m³/m³] Ar [kg/kg]]
CH4 [m³/m³] CH4 [kg/kg]
C2H4 [m³/m³] C2H4 [kg/kg]
C2H6 [m³/m³] C2H6 [kg/kg]
C3H8 [m³/m³] C3H8 [kg/kg]
C4H10 [m³/m³] C4H10 [kg/kg]
C6H6 [m³/m³] C6H6 [kg/kg]
CO [m³/m³] CO [kg/kg]
CO2 [m³/m³] CO2 [kg/kg]
H2 [m³/m³] H2 [kg/kg]
HCl [m³/m³] HCl [kg/kg]
HF [m³/m³] HF [kg/kg]
H2O [m³/m³] H2O [kg/kg]
H2S [m³/m³] H2S [kg/kg]
He [m³/m³] He [kg/kg]
NH3 [m³/m³] NH3 [kg/kg]
NO [m³/m³] NO [kg/kg]
NO2 [m³/m³] NO2 [kg/kg]
N2O [m³/m³] N2O [kg/kg]
Ne [m³/m³] Ne [kg/kg]
O2 [m³/m³] O2 [kg/kg]
SO2 [m³/m³] SO2 [kg/kg]
SO3 [m³/m³] SO3 [kg/kg]

Anmerkung: Der Stoffmengenanteil bzw. der Massenanteil von Stickstoff wird bilanzschließend aus der Differenz gebildet.

Funktionsliste

Funktionsname Eingabe Ausgabe
PE_GS_molareMasse_psi Stoffmengenanteile [-] molare Masse [kg/kmol]
PE_GS_molareMasse_xi Massenanteile [-] molare Masse [kg/kmol]
PE_GS_Gaskonstante_psi Stoffmengenanteile [-] spezifische Gaskonstante [kJ/(kgK)]
PE_GS_Gaskonstante_xi Massenanteile [-] spezifische Gaskonstante [kJ/(kgK)]
PE_GS_Normdichte_psi Stoffmengenanteile [-] Normdichte [kg/Nm3]
PE_GS_Normdichte_xi Massenanteile [-] Normdichte [kg/Nm3]
PE_GS_Dichte_psipt Stoffmengenanteile [-], Druck [bar], Temperatur[°C] Dichte [kg/m3]
PE_GS_Dichte_xipt Massenanteile [-], Druck [bar], Temperatur[°C] Dichte [kg/m3]
PE_GS_cp_psi Stoffmengenanteile [-], Temperatur[°C] wahre spezifische isobare Wärmekapazität [kJ/(kgK)]
PE_GS_cp_xi Massenanteile [-], Temperatur[°C] wahre spezifische isobare Wärmekapazität [kJ/(kgK)]
PE_GS_cv_psi Stoffmengenanteile [-], Temperatur[°C] wahre spezifische isochore Wärmekapazität [kJ/(kgK)]
PE_GS_cv_xi Massenanteile [-], Temperatur[°C] wahre spezifische isochore Wärmekapazität [kJ/(kgK)]
PE_GS_cpm_psi Stoffmengenanteile [-], Temperatur[°C] mittlere spezifische isobare Wärmekapazität [kJ/(kgK)]
PE_GS_cpm_xi Massenanteile [-], Temperatur[°C] mittlere spezifische isobare Wärmekapazität [kJ/(kgK)]
PE_GS_cvm_psi Stoffmengenanteile [-], Temperatur[°C] mittlere spezifische isochore Wärmekapazität [kJ/(kgK)]
PE_GS_cvm_xi Massenanteile [-], Temperatur[°C] mittlere spezifische isochore Wärmekapazität [kJ/(kgK)]
PE_GS_Kappa_psi Stoffmengenanteile [-], Temperatur[°C] Isentropenexponent [-]
PE_GS_Kappa_xi Massenanteile [-], Temperatur[°C] Isentropenexponent [-]
PE_GS_Heizwert_psi Stoffmengenanteile [-] Heizwert [kJ/Nm3]
PE_GS_Heizwert_xi Massenanteile [-] Heizwert [kJ/Nm3]
PE_GS_Brennwert_psi Stoffmengenanteile [-] Brennwert [kJ/Nm3]
PE_GS_Brennwert_xi Massenanteile [-] Brennwert [kJ/Nm3]
PE_GS_Temperatur Stoffmengenanteile [-], Normvolumenstrom [Nm3/h], Enthalpiestrom [kJ/h] Temperatur [°C]
PE_GS_Temperatur_V Stoffmengenanteile [-], Volumenstrom [m3/h], Enthalpiestrom [kJ/h], Druck [bar] Temperatur [°C]
PE_GS_dViskosität_psi Stoffmengenanteile [-], Temperatur[°C] dynamische Viskosität [Pa*s]
PE_GS_dViskosität_xi Massenanteile [-], Temperatur[°C] dynamische Viskosität [Pa*s]
PE_GS_kViskosität_psi Stoffmengenanteile [-], Temperatur[°C] kinematische Viskosität [m2/s]
PE_GS_kViskosität_xi Massenanteile [-], Temperatur[°C] kinematische Viskosität [m2/s]
PE_GS_lambda_psi Stoffmengenanteile [-], Temperatur[°C] Wärmeleitfähigkeit [W/(mK)]
PE_GS_lambda_xi Massenanteile [-], Temperatur[°C] Wärmeleitfähigkeit [W/(mK)]
PE_GS_a_psi Stoffmengenanteile [-], Temperatur[°C] Temperaturleitfähigkeit [m2/s]
PE_GS_a_xi Massenanteile [-], Temperatur[°C] Temperaturleitfähigkeit [m2/s]
PE_GS_Prandtl_psi Stoffmengenanteile [-], Temperatur[°C] Prandtl-Zahl [-]
PE_GS_Prandtl_xi Massenanteile [-], Temperatur[°C] Prandtl-Zahl [-]
PE_GS_molareMasse Summenformel [-] molare Masse eines Einzelgases [kg/kmol]

Berechnung der Stoffwerte

Bis zur Version 12.1.1 werden die Ansätze für die Stoffwertfunktionen im Handbuch zusammengestellt und aktualisiert. Hier werde die Grundlagen aus dem Wiki abgebildet.

Molare Masse

Die molare Masse eines Stoffes ist diejenige Masse, die genau einem Mol des Stoffes entspricht. Die Berechnung der molaren Masse ist hier beschrieben.

Dichte

Die Dichte ist das Verhältnis der Masse eines Stoffes zu seinem Volumen. Die Berechnung der Dichte ist hier beschrieben.

Viskosität

Unter der Viskosität versteht man die „Zähigkeit“ eines Fluides. Die Berechnung der Viskosität ist hier beschrieben.

Wärmekapazität

Die Wärmekapazität bezeichnet das Vermögen eines Stoffes, Energie in Form von thermischer Energie zu speichern. Die Berechnung der Wärmekapazität ist hier beschrieben.

Wärmeleitfähigkeit

Die Wärmeleitfähigkeit stellt das Vermögen eines Stoffes dar, thermische Energie zu transportieren. Die Berechnung der Wärmekapazität ist hier beschrieben.

Temperaturleitfähigkeit

Die Temperaturleitfähigkeit beschreibt die zeitliche Veränderung der räumlichen Verteilung der Temperatur durch Wärmeleitung und ist verwandt mit der Wärmeleitfähigkeit. Die Berechnung der Temperaturleitfähigkeit ist hier beschrieben.

Prandtl-Zahl

Die Prandtl-Zahl wird als Analogiezahl eines Gases bzw. einer Flüssigkeit bezeichnet. Die Berechnung der Prandtl-Zahl ist hier beschrieben.

Heizwert und Brennwert

Der Heizwert eines Stoffes gibt die bei der Verbrennung dieses Stoffes frei werdende fühlbare Wärmemenge an. Wird die bei der Kondensation des in dem Abgas enthaltenen Wasserdampfes frei werdende Wärme berücksichtigt, ergibt sich der so genannte Brennwert. Die Berechnung des Heizwertes und des Brennwertes ist hier beschrieben.

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