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Verdampfungsenthalpie überschlägig berechnen

Die Verdampfungsenthalpie Δhv (siehe Bild 1 Δhv=h2-h1) lässt sich überschlägig bei einer gegebenen Temperatur und innerhalb der Grenzen Siedepunkt bis kritische Temperatur berechnen.

Verdampfungsenthalpie

Bild 1

 

Diese Temperaturabhängigkeit Δhv lässt sich mit der Watson-Gleichung berechnen.

Watson-Gleichung

Hierin sind:

Δhv1 = Verdampfungsenthalpie am Siedepunkt [KJ/Kg]
Δhv2 = Gesuchte Verdampfungsenthalpie bei der Temperatur T [KJ/Kg]
Tkrit = Kritische Temperatur [K].
Tsp = Temperatur am Siedepunkt [K]
R = Allgemeine Gaskonstante 8,3144 [KJ/Kmol K]
M = Molare Masse [Kg/Kmol]

Oftmals findet man in der Literatur den Wert von n=0,38 für den Exponenten. Wir haben uns jedoch entschlossen, individuelle Exponenten zu berechnen. Gemäß Viswnnath und Kulor wird folgender Berechnungsansatz vorgeschlagen.

 

Verdampfungsenthalpie

Bild 1

 

Berechnung Exponent zur Watson-Gleichung

Da wir die Stoffwerte bezogen auf die Masse verwenden, haben wir die Gleichung für uns umgestellt.

Exponent für Watson-Gleichung

Ein Beispiel soll verdeutlichen, wie die Verdampfungsenthalpie berechnet wird. Es soll die Verdampfungsenthalpie von Stickstoff bei der Temperatur T=106 K berechnet werden.

Gegeben sind:

Tkrit = 126,26 K, Tsp = 77,36 K (Siedepunkt bei 1,01325 bar abs), Δhv1 = 198,6 KJ/Kg

Watson-Gleichung Δhv2 = 144,94 KJ/Kg.

Tatsächlich beträgt die Verdampfungsenthalpie bei der Temperatur von 106 K, Δhv2 = 145,9 KJ/Kg. Die Berechnung ist für viele Fälle hinreichend genau.

Alternativ bietet sich auch die DIPPR-Gleichung 106 an. Mit Hilfe dieser Gleichung und mit Kenntnis der Parameter a bis e sowie der kritischen Temperatur des entsprechenden Gases lässt sich die Verdampfungsenthalpie sehr genau berechnen.

DIPPR-Gleichung 106 bzw. erweiterte Watson-Gleichung:

DIPPR106-Gleichung. Berechnung der Verdampfungsenthalpie

 

In den Diagrammen unterhalb wurde die Verdampfungsenthalpie für Stickstoff, Sauerstoff und Argon mit der einfachen Watson-Gleichung und der DIPPR 106 Gleichung (erweiterten Watson-Gleichung) gerechnet.

Vergleich: Berechnung der Verdampfungsenthalpie von Stcikstoff mit der Watson-Gleichung und der DIPPR106 Gleichung

Verdampfungsenthalpie Watson-Gleichung vs. DIPPR 106 Gleichung für Sauerstoff

Verdampfungsenthalpie Watson-Gleichung vs. DIPPR 106 Gleichung für Argon

 

Weitere gemäß Watson-Gleichung berechnete Verdampfungsenthalpien verschiedener Gase:

 

Hier können Sie online die Verdampfungsenthalpie für ausgewählte Gase berechnen

Online Berechnung Verdampfungsenthalpie

 

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