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Inertgas

Inertgase sind Gase, die sehr reaktionsträge (inert lat. für untätig, unbeteiligt, träge) sind und sich nur an wenigen chemischen Reaktionen beteiligen.

Zu den Inertgasen gehören zum Beispiel:

Inertgase finden Verwendung, wenn z.B. oxidierende Gase von chemischen Reaktionen ferngehalten werden müssen. Insbesondere im Explosionsschutz werden regelmäßig Inertgase eingesetzt. Dies kann auch z.B. bei Strömungsprozessen der Fall sein, wenn Stäube oder brennbare Substanzen in einem Rohrleitungssystem transportiert werden und die Gefahr einer Entzündung besteht ( z.B. elektrostatische Aufladung oder Erwärmung durch Druck). Als Transportmedium wird in solchen Fällen z.B. Stickstoff eingesetzt um ein zündfähiges Gemisch zu verhindern. Gleiches gilt bei der Überlagerung von mit brennbaren Flüssigkeiten gefüllten Lagertanks. In der Regel dienen Inertgase also dazu, den Sauerstoffanteil zu reduzieren oder ganz zu ersetzen und die Reaktionswärme aufzunehmen, so dass sich eine Verbrennung nicht weiter fortpflanzen kann.

Bei dem Spülen von Räumen mit Inertgasen wird von einer totalen Durchmischung ausgegangen. Was bedeutet das z.B. für die Spülung eines mit Luft gefüllten Raumes mit Stickstoff?

Es wird 1 Volumenteilchen Stickstoff in den Raum gegeben, während ein Teilchen Luft entnommen wird. Hierbei entsteht ein neues Gemisch mit einem höheren Anteil an Stickstoff und einem reduzierten Anteil an Sauerstoff. Im nächsten Schritt wird wieder ein Volumenteilchen Stickstoff in den Raum gebracht und ein Teilchen des bereits veränderten Gemischs wird entnommen. Der Vorgang wird durch eine Exponentialgleichung beschrieben.

Zum einfachen Verständnis kann man aber überschlägig rechnen, dass sich der Anteil des ursprünglichen Gases oder Gemisches pro Raumgasaustauch halbiert. Ein Beispiel soll das verdeutlichen:

Ein Raum hat ein Volumen von 100 Kubikmetern. Es wird von totaler Durchmischung beim Spülen ausgegangen. Der Raum ist zu Beginn mit Luft gefüllt und der Sauerstoffgehalt soll reduziert werden. Die Tabelle zeigt den Verlauf für den Austausch des Raumvolumens mit der überschlägigen Methode und der Berechnung auf Basis der genauen Gleichung.

Inertisierungsgleichung

Anzahl Austausch Raumvolumen e-Funktion Halbierungs-abschätzung
0 20,90 20,90
1 7,69 10,45
2 2,83 5,23
3 1,04 2,61
4 0,38 1,31
5 0,14 0,65
6 0,052 0,327
7 0,019 0,163
8 0,007 0,082
9 0,0026 0,0408
10 0,0009 0,0204

 

 

Diagramm, Inertisierung

 

Das Beispiel zeigt, dass für eine überschlägige Berechnung der Halbierungsansatz ausreichend ist. Für genaue Berechnungen ist natürlich die e-Funktion relevant.

Die Animation zeigt den Verlauf einer Inertisierung bei totaler Durchmischung. Die Raumgröße beträgt 1000 m3, der Inertisierungs-Volumenstrom beträgt 250 m3/h. Der Restsauerstoff in % wurde über der Zet in Minuten aufgetragen.

 

Animation, Inertisierung

 

Beim Einsatz von Inertgasen ist ebenfalls darauf zu achten, dass möglicherweise diese Gase den Luftsauerstoff verdrängen. Eine ausreichende Belüftung ist in solchen Fällen unbedingt vorzusehen.

Soffdaten entlang der Dampfdruckkurve für Argon und Stickstoff finden Sie hier:

Je nach Gas müssen Sie zusätzlich noch MAK-Werte berücksichtigen. Der zulässige Restsauerstoffgehalt ist dementsprechend anzupassen.

Wenn Sie die minimal notwendige Belüftungsrate berechenen möchten, können Sie unseren online Rechner nutzen.

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Berechnen Sie online die notwendige minimal-Belüftungsrate beim Einsatz von Inertgasen

 

Ein Excel-VBA-Tool mit weiteren zusätzlichen Informationen finden Sie in unserem Downloadbereich. Eine Beschreibung zum Tool finden Sie unter Beschreibung Freeware Belüftungsrate

 

Eine Übersicht über Online Tools rund um Gase finden Sie unter Online Tools

 

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