Wieviele Eiswürfelbeutel benötige ich, um die Feuchtigkeit von 1 Kubikmeter Luft von 80 % auf 50 % zu reduzieren?



  • Volumen V = 1 m³ (Raum ist geschlossen)
    Feuchtigkeitsgehalt vorher = 80 %
    soll Feuchtigkeitsgehalt nachher = 50 %
    Raumtemperatur = 30 °C
    Eiswürfeltemperatur = -10 °C und steigend
    Eiswürfel pro Beutel = 24 Würfel
    Der Atmosphärendruck entspricht 160 m über der Meereshöhe

    Sinn der Fragestellung ist, dass man hohe Raumtemperaturen wesentlich besser verträgt bzw. also als kühler wahrnimmt, wenn die Luftfeuchtigkeit niedrig ist.
    Wenn man der Luft also die Feuchtigkeit entzieht, dann ist es trotz hoher Temperaturen in dem Raum wesentlich erträglicher als wenn die der Raum heiß und feucht zugleich ist.

    Das Wasser der feucht warmen Luft soll an den Eiswürfeln kondensieren und von da in eine Schüssel laufen. Das dort gesammelte Wasser kommt später in den Abfluss.

    Die Frage ist nun, wie viele Eiswürfelpackungen benötigt man, um die Feuchtigkeit eines entsprechendes Raumvolumen auf ein gesundes Maß zu reduzieren.

    Die Eiswürfel sollen nicht dazu dienen, den Raum zu kühlen.
    Obwohl sie das zu einem geringfügigen Teil natürlich auch machen.

    Bei Bedarf kann ein Ventilator die feuchtwarme Luft auf die Eiswürfelpackungen blasen, so dass diese von der feuchtwarmen Luft umströmt werden.

    PS:
    Bezüglich Wärmelehre habe ich leider keine Ahnung, da brauche ich also eure Hilfe. Es ist keine Schulaufgabe, sondern eine Problemstellung aus dem Alltag.


  • Mod

    Geometrie der Eiswürfel und ihres Behälters?

    Eiswürfelbeutel schrieb:

    Es ist keine Schulaufgabe, sondern eine Problemstellung aus dem Alltag.

    Dann vergiss es. Wird nicht praktikabel sein. Ohne zu rechnen, Dinge die dagegen sprechen:
    -Sofern die Eiswürfel nicht isoliert im Behälter sind, bringst du Feuchtigkeit ins System ein.
    -Die Eiswürfel kühlen die Luft und erhöhen die relative Feuchtigkeit. Daher kondensiert das Wasser aus der Luft doch überhaupt!
    -Es gibt denkbar bessere Möglichkeiten, Kälte in einem Raum zu erzeugen, als Eiswürfel.
    -Selbst wenn obiges alles vernachlässigbar wäre, dann würde die nötige Menge Eis voraussichtlich gewaltig sein.
    -Es gibt denkbar einfachere Möglichkeiten, einen Raum zu trocknen: Heiz ihn!



  • SeppJ schrieb:

    Geometrie der Eiswürfel und ihres Behälters?

    Der Behälter ist so ein normaler Kunststoffbeutel für Eiswürfel, wie man sie eben im Supermarkt kaufen kann.
    Die Dinger sind natürlich fest verschlossen, so dass das Eis daraus nicht entweichen kann.

    Die genaue Eiswürfelgröße kenne ich nicht, aber ich würde mal schätzen, dass sie 2,5 cm * 2,5 cm * 2 cm groß sind.
    Halt so ganz normale Eiswürfel, wie man sie auch privat in seine eigenen Gläser tut.

    Dann vergiss es. Wird nicht praktikabel sein. Ohne zu rechnen, Dinge die dagegen sprechen:

    Ja, deswegen wollte ich das mit euch ja zusammen berechnen.

    -Sofern die Eiswürfel nicht isoliert im Behälter sind, bringst du Feuchtigkeit ins System ein.

    Die sind im Beutel isoliert. Das Eis kann zwar auftauen, aber aus den Beuteln nicht entweichen.

    -Die Eiswürfel kühlen die Luft und erhöhen die relative Feuchtigkeit. Daher kondensiert das Wasser aus der Luft doch überhaupt!

    Ja, das Wasser aus der Luft kondensiert an den Eiswürfeln weil die kalt sind. Wären das kalte Glasscheiben, dann würden sie beschlagen.
    So soll es auch sein.

    -Es gibt denkbar bessere Möglichkeiten, Kälte in einem Raum zu erzeugen, als Eiswürfel.

    Das weiß ich. Soll halt ne Lösung für Arme sein.

    -Selbst wenn obiges alles vernachlässigbar wäre, dann würde die nötige Menge Eis voraussichtlich gewaltig sein.

    Genau das müsste man halt mal ausrechnen.

    -Es gibt denkbar einfachere Möglichkeiten, einen Raum zu trocknen: Heiz ihn!

    Wenn die Feuchtigkeit nicht aus dem Raum entweichen kann, dann bleibt er genauso feucht. Trotz heizen.
    Machst du das Fenster auf, dann erschwerst du dadurch das Problem, weil nun deine im Raum noch wärme Luft noch mehr Wasser aufnehmen kann.

    Will man die Feuchtigkeit in einem Raum senken, dann muss man also die Feuchtigkeit dem Raum entweder enziehen, oder den Raum abkühlen.
    Denn kalte Luft speichert nur wenig Feuchtigkeit, der Rest verflüssigt sich und schlägt sich irgendwo nieder.

    Deswegen ist Winterluft ja auch immer so trocken.


  • Mod

    Du verwechselst das. Luftfeuchtigkeit != Menge von Wasser in der Luft

    Luftfeuchtigkeit ist das Verhältnis zwischen Wassermenge in der Luft und maximaler Wassermenge in der Luft*. Warme Luft kann viel mehr Wasser aufnehmen.

    Somit: Wenn du kalte Luft aufheizt, dann wird die Luft trocken. Deshalb ist es im Haus im Winter so trocken. Die kalte Luft kommt mit geringer Wassermenge (aber irgendeiner normalen Luftfeuchtigkeit) ins Haus und wird dort aufgeheizt. Die Wassermenge bleibt gleich, aber die Luftfeuchtigkeit fällt enorm, weil die gleiche Luft nun sehr viel mehr Wasser aufnehmen könnte.

    Wenn du hingegen umgekehrt warme Luft abkühlst, erhöhst du die Luftfeuchtigkeit. Und zwar ganz schnell zu über 100%, das heißt, das Wasser kondensiert sogar, da die Luft das Wasser nicht mehr halten kann. Die Wassermenge bleibt schließlich gleich, aber die Luft kann weniger aufnehmen.

    damit dein Plan also funktioniert, musst du erst den Raum mit den Eiswürfeln kühlen und später wieder heizen (oder eben gleich heizen, wenn es ok ist, dass es hinterher heißer ist). Daher ist Klimaanlagenluft auch so trocken, da die genau das macht: Warme Luft stark kühlen, Wasser tropft in der Klimaanlage ab, wird im Haus dann wieder langsam wärmer und enthält nun wenig Wasser, könnte aber viel aufnehmen.

    Der Unterschied in der Wasserkapazität von Luft bei unterschiedlichen Temperaturen ist gewaltig. Die geht mit der Temperatur exponentiell hoch! Daher bin ich auch so skeptisch bezüglich der Erfolgsaussichten deines Unternehmens gegenüber den direkteren Methoden via Heizung/Klimaanlage. Eine Exponentialfunktion zu schlagen ist schwierig. Die Heizung/Klimaanlage hingegen machen sich diese Eigenschaft zu nutze+.

    PS: Hast du mal an chemische Trocknungsmittel gedacht? Katzensteu mit Silica ist das gleiche Zeug, das man sauteuer als Trocknungspäckchen für Elektronik erhalten kann, aber superbillig.

    *: Und das ist eine gute Definition, denn sie sagt uns etwas darüber, was mit offenem Wasser (zum Beispiel der Feuchtigkeit der Haut und Atemwege) geschieht. Kann die Luft noch viel mehr Wasser aufnehmen, dann verdunstet auch viel Wasser. Der Mensch verliert also Flüssigkeit und nimmt die Umgebung als trocken wahr, egal wie groß die absolute Wassermenge in der Luft ist. Und umgekehrt für hohe Luftfeuchtigkeit.

    +: Zumindest, wenn man, wie in deinem Fall, trockene Luft wünscht. Normalerweise will man das ja gerade nicht und es wird viel unternommen, um Heizungs- und Klimaanlagenluft wieder halbwegs feucht zu bekommen.


  • Mod

    Ein paar Zahlen, ganz, ganz, grob überschlagen, mit vielen Annahmen, ergeben eine Eismenge im niedrigen Kilogrammbereich. Da dran könnte es zumindest theoretisch möglich sein, die nötigen 10 Gramm Wasser kondensieren zu lassen. In der Praxis wird das sicher nicht so effizient funktionieren. Du kannst ja mal so um die hundert Eiswürfel probieren.



  • SeppJ schrieb:

    PS: Hast du mal an chemische Trocknungsmittel gedacht? Katzensteu mit Silica ist das gleiche Zeug, das man sauteuer als Trocknungspäckchen für Elektronik erhalten kann, aber superbillig.

    Es gibt Luftentfeuchtungsgeräte, die ohne Strom funktionieren auf chemische Basis mit Trocknungsmittel. Meist irgenewelche Salze.

    https://www.google.de/search?q=luftentfeuchtungsgeräte



  • SeppJ scheint mit "Luftfreuchtigkeit" stets die relative Luftfeuchtigkeit zu meinen. Sehr verwirrend.

    Die Salzfäßchen ohne Ventilator sehen zu wenig Luft und können daher gar nichts. Die anderen sehen zu viel Wasser und sind eigentlich nur geeignet, einen wintergeparkten Wohnwagen trocken zu halten.

    Das billigste ist ein Lektrischer Luftentfeuchter für um die 100€ so in Richtung TROTEC TTK 40 E.

    Ums Wasser auszuscheidem, muss man die Luft mit 80%relF und 30Grad (also 24gH2O/m3) an den Eiswürfeln auf 26Grad senken, da hat sie dann 100%relF (bei noch 24gH2O/m3) und will Wasser lassen (Daten vom Onlinerechner http://www.wetterochs.de/wetter/feuchte.html ). Warum sie nicht bei 26Grad lassen? Geht ja nicht, über die Zummerwände wird sie augenblicklich wieder warm. Nu kann man nicht die ganze Raumluft nacheinander nehmen. Man kann nur Liter für Liter über die Eiswürfel jagen und die Liter dann gleich wieder mit der Raumluft vermischen. Das gibt irgendwelche Sättigungskurven (und besser die echte Raumgröße berechnen statt nur 1m3) fürchte ich mit evtl so richtig miesen Laufzeiten und Wirkungsgraden.
    Oh, man will ja 50% erreichen, da ist der Taupunkt bei 18Grad. Um mit dem dauernden Rückvermischen von der Raumsluft so einigermaßen jeden Liter erwischt zu haben, sagen wir mal die Raumluft zehnmal durch unseren Trockner jagen? Also
    - 15g Dampf kondensieren (wird ähnlich viel Eis erschmelzen).
    - 10m3 Luft von 30Grad auf 18Grad senken (keine Ahnung)
    Hab gerade keine Formeln.

    Nee, anders rechnen. Die Eiswürfel haben über ihre gesamte Wirkungsdauer 0Grad. Die Sekünchen, wo sie -10 bis 0 haben kann man vernachlässigen, es zählt nur die Schmelzenergie. Luft mit 30Grad und 80% relativer Luftfeuchtigkeit hat eine absolute Luftfeuchtigkeit von 24g/m3 Bei 0Grad und 100% realtiver Luftfeuchtigkeit ist die absolute bei 4g/m3. Also hat der m3 20g Wasser gelassen und man musste dazu 1m3 Luft um 30K abkühlen.

    Und das jetzt noch über die Laufzeit variabel: Sagen wir mal, wir kühlen pro Stunde 1m3 Luft auf 0Grad. Dann haben wir gleich auch die Energiekosten (in Eiswürfel pro Stunde, hihi).
    Bei absoluter Luftfeuchtigkeit von a[g/m3] erleichtert man einen m3 Luft um a-4g/m3. Dabei ändert sich die absolute Luftfeuchtigkeit des Raumes mit V Kubikmetern von vorher a auf dann a' mit a'=(a*V-a*1+4g/m3*1)/V.
    Das müsste man so lange wiederholen, bis a''''…=15.2 (die absLuFeu bei 30Grad und relLuFeu 50%). Wobei die Sache bei 30Grad mächtig gutmütig klingt. Würde mich fast wundern, wenn man mehr als 2V durchjagen müsste. Aber darum sind auch die elektrischen Luftentfeuchter bei heißen Temperaturen mächtig effizient.

    Dann bleibt noch die Frage, wieviel der über die Eiswürfel geblasenen Luft wird wie kalt? Geht das im Nahbereich linear mit dem Abstand? Dann würden 16/30 der Luft (je nach Abstand auch unterschiedlich viel) Wasser lassen und 14/30 würden beim Durchgang nur so aus Versehen mitabgekühlt werden.


  • Mod

    volkard schrieb:

    SeppJ scheint mit "Luftfreuchtigkeit" stets die relative Luftfeuchtigkeit zu meinen. Sehr verwirrend.

    Gab es jemals einen Fall auf der Welt, bei dem mit "Luftfeuchtigkeit" nicht die relative Luftfeuchtigkeit gemeint war? Besonders da der TE von Prozenten redet.



  • SeppJ schrieb:

    volkard schrieb:

    SeppJ scheint mit "Luftfreuchtigkeit" stets die relative Luftfeuchtigkeit zu meinen. Sehr verwirrend.

    Gab es jemals einen Fall auf der Welt, bei dem mit "Luftfeuchtigkeit" nicht die relative Luftfeuchtigkeit gemeint war? Besonders da der TE von Prozenten redet.

    Im Bildungsfernsehen.
    Mir war klar, daß Du das oft nicht notwendige Wort absichtlich weggelassen hast, aber hier haste übertrieben.

    SeppJ schrieb:

    Du verwechselst das. Luftfeuchtigkeit != Menge von Wasser in der Luft

    Du verwechselst das. Relative Luftfeuchtigkeit != absolute Luftfeuchtigkeit. (FTFY)



  • Googelt doch mal nach hx-Diagramm. Da kann man das sogar noch grafisch machen.
    Ist z. Bsp. hier erklärt.
    http://www.klimatec.de/wp-content/uploads/2014/02/h-x-Diagramm-Aufbau-und-Anwendungen.pdf
    Man wird verdammt viel Eiswürfel brauchen. Weiterhin wird der Raum ja wohl gelüftet. Dadurch kommt beständig neue Feuchte hinzu. Die Personen im Raum geben auch Feuchte ab. Die Entfeuchtung mit den Eiswürfeln muss viel mehr Wasser aus der Luft holen als die Quellen liefern. Das sehe ich jetzt nicht.


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