Filterauslegung bei Hochdruckgas — warum 1000 Nm³/h bei 200 bar nur rund 4 m³/h sind
Volumenströme für Erdgas, CNG und Wasserstoff werden in Nm³/h oder Sm³/h angegeben. Ein Filter sieht jedoch den Betriebsvolumenstrom bei Betriebsdruck und -temperatur. Bei 200 bar ist dieser einige hundertmal kleiner — 1000 Nm³/h Methan sind nur rund 4 m³/h. Wer richtig umrechnet, vermeidet überdimensionierte Gehäuse und falsche Druckverlust-Erwartungen.
Die Symptome erkennen
- Ein nach Normvolumenstrom-Tabelle gewählter Filter wirkt für die Leitungsgröße viel zu groß
- Angebote verschiedener Lieferanten für dieselbe Aufgabe unterscheiden sich stark in der Gehäusegröße
- Druckverlustwerte aus Datenblättern passen nicht zu den Messwerten in der Anlage
- Unklar, ob ein Volumenstrom in Nm³/h (0 °C) oder Sm³/h (15 °C) angegeben ist
- Der Volumenstrom an Zapfsäule oder Verbraucher wird wie die Stationsleistung ausgelegt
Ursachen
Normvolumenstrom statt Betriebsvolumenstrom
Nm³/h bezieht sich auf 1,013 bar und 0 °C; der Filter sieht das verdichtete Volumen
Idealgas-Annahme bei hohem Druck
bei 200 bar ist Methan deutlich kompressibler als ein ideales Gas (Z ≈ 0,76–0,84 zwischen 0 und 30 °C), daher ist der Betriebsvolumenstrom kleiner als die Idealgas-Abschätzung
Bezugsbedingungen verwechselt
Sm³ (15 °C) und Nm³ (0 °C) unterscheiden sich um rund 5 %
Temperatur vernachlässigt
wärmeres Gas hat ein größeres Betriebsvolumen (bei 200 bar: rund 3,8 m³/h bei 0 °C, 4,3 m³/h bei 15 °C, 4,7 m³/h bei 30 °C je 1000 Nm³/h Methan)
Druckverlust für Luft angegeben
die dynamische Viskosität von Methan bei 200 bar liegt nahe an der von Luft, die Dichte ist aber viel höher; Anfangsdruckverluste sollten für das reale Gas und den Betriebsvolumenstrom geprüft werden
Diagnose-Checkliste
- 1Volumenstrom mit Bezugsbedingungen angeben: Nm³/h (0 °C, 1,013 bar) oder Sm³/h (15 °C)
- 2Betriebsdruck in bar ü und Gastemperatur am Filter angeben
- 3Mit der Realgasgleichung umrechnen: Q_Betrieb = Q_N × (p_N / p) × (T / T_N) × Z
- 4Beispiel: 1000 Nm³/h Methan bei 200 bar ü und 15 °C → rund 4,3 m³/h Betriebsvolumenstrom (Z ≈ 0,8); Erdgas liegt etwa 3 % darunter
- 5Anschlussgröße nach der Rohrleitung wählen (z. B. DN25 / 1″ NPT), dann den Elementdruckverlust beim Betriebsvolumenstrom prüfen
- 6Wechselkriterium festlegen (z. B. 0,7 bar ΔP) und Reserve für die Elementbeladung lassen
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