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Aquaristische Berechnungen

Wasserverdunstung im Aquarium

Mit diesem Tool ist es möglich, die Wasserverdunstungsmenge im Aquarium abzuschätzen. Die Wasserverdunstungsmenge hängt ab von der Fläche, den Temperaturen an der Wasseroberfläche, der Luftfeuchtigkeit und der Strömungsgeschwindigkeit der Luft an der Wasseroberfläche. Die Luftzirkulation über dem Aquarium ist unter anderem eine Folge der Erwärmung der Luft durch die Verlustwärme der Beleuchtung.

Das Ergebnis der empirisch ermittelten Gleichung ist, wie man schnell erkennen wird, sehr stark von dem Sättigungsdefizit (Xs - X) abhängig und setzt die Kenntnis der relativen Luftfeuchte voraus (siehe Mollier h,x-Diagramm). Die Strömungsgeschwindigkeit der Luft hat dagegen einen geringeren Einfluss, so dass hier eher Schätzwerte eingesetzt werden können:

- Aquarium mit Abdeckung: 0,005 m/s
- Aquarium ohne Abdeckung 0,08 m/s

Die Menge der Wasserverdunstung kann durch folgende empirische Gleichung ausgedrückt werden:

g = Θ A (Xs - X) in kg/h

Quelle: [1] www.engineeringtoolbox.com

g verdunstete Wassermenge (kg/h)
Θ = (25 + 19 v) Verdunstungs-Koeffizient (kg/m2h)
v Strömungsgeschwindigkeit der Luft an der Wasseroberfläche (m/s)
A = L x B Wasseroberfläche (m2)
L Länge des Aquariums (m)
B Breite (Tiefe) des Aquariums (m)
Xs Sättigungsfeuchtigkeit (kg/kg)
X Absolute Feuchte (kg/kg)
v
(m/s)
L
(m)
B
(m)
Xs X Verdunstung
g (kg/h)
Um die Wassertemperatur konstant zu halten, wird die Zufuhr von Wärme benötigt: Heizleistung
q (W)
q = hw g in (kJ/s, kW)
q Heizleistung (kJ/s, kW)
hW Verdampfungswärme von Wasser = 2250 (kJ/kg)
Geben Sie Dezimalstellen bitte mit *.* (Punkt) statt  *,* (Komma) ein, z.B. 0.1 statt 0,1

Die Eingabefelder des Rechenformulars sind mit typischen Werten vorbelegt und gelten für ein Aquarium mit

- Abmessungen 100x50x50 (cm)
- Abdeckung mit zwei Öffnungen an der Rückwand
- 2 Leuchtstoffröhren T5 mit einer mittleren Lampentemperatur von 55°C
- Relative Luftfeuchtigkeit innerhalb der Abdeckung: 70% (gemessen)
- Mittlere Temperatur in der Abdeckung: 35°C (gemessen)
- Raumtemperatur: 21°C

Die Strömungsgeschwindigkeit der Luft an der Wasseroberfläche (0.005 m/s) wurde mit Hilfe eines CFD-Programms ermittelt ("CFD"=computational fluid dynamics). Diese Analyse lieferte als Ergebnis eine mittlere Luft-Temperatur in Höhe der Wasseroberfläche von 32°C.

Unter sonst gleichen Bedingungen stellt sich bei dem Aquarium ohne Abdeckung eine Strömungsgeschwindigkeit der Luft von ca. 0,08 m/s und eine Luft-Temperatur oberhalb der Wasseroberfläche von 21°C ein.
Bei der Bestimmung von X ist zu beachten, dass die relative Luftfeuchtigkeit nun geringer ist, als bei der Variante mit Abdeckung.

Spezifische Luftfeuchtigkeit im
Sättigungszustand (Sättigungsfeuchtigkeit) Xs

Die spezifische Luftfeuchtigkeit gibt die Masse des Wassers an, die sich in einer bestimmten Masse feuchter Luft befindet.

Xs = (0.62198 pws) / (pa - 0,378 pws)

mit
Xs = Spezifische Luftfeuchtigkeit im Sättigungszustand (kgwasser/kgLuft)
pws = Sättigungsdampfdruck

Der Sättigungsdampfdruck wird in Abhängigkeit von der Temperatur bestimmt.

Xs kann in dem Diagramm abgelesen werden (zum Vergrößern anklicken). Das Diagramm gilt für den Normalluftdruck bei Meereshöhe.

Sättigungsfeuchtigkeit

Absolute Feuchte X (Wassergehalt)

Die absolute Feuchte oder der Feuchtigkeitsgrad ist die Masse des Wasserdampfes bezogen auf die Masse trockener Luft.

Der im Berechnungsformular einzusetzende Wert X wird aus dem Mollier h,x-Diagramm abgelesen (zum Vergrößern auf die Grafik klicken). Der Wert wird in dem Diagramm mit Wassergehalt bezeichnet und ist unten auf der Abszisse aufgetragen. Er ist abhängig von der Temperatur und der relativen Feuchte der Luft über der Wasseroberfläche.
Mollier-Diagramm




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