Echtdampf - Kessel und Wasser, etc.   (März 2006)

Allgemeine Infos zu Echtdampf, Kesselstein, zu verwendendes Wasser, etc.
 

 

Wasser und Dampf:
Die Dampfmaschine braucht Dampf, und der wird im Kessel durch Erhitzen des Wassers produziert. Um die Lebensdauer des Kessels nicht unnötig zu verkürzen sollte gereinigtes Wasser verwendet werden, daß mit einer geringen Menge (einige %) Trinkwasser gemischt sein sollte. Gereinigte Wässer sind destilliert, entsalzt, vollentsalzt oder über Umkehrosmose und andere Membranverfahren gewonnen. Regenwasser ist relativ rein und in etwa mit destilliertem Wasser gleichzusetzen. Fängt man Regenwasser nicht direkt auf sondern über ein Dach und Regenrinne sind neben Staub ziemlich sicher auch Sand und andere Schmutzpartikel im Wasser zu finden. Eine Filtration des Wassers ist notwendig, ein Kaffeefilter reicht aus.

Welches Wasser verwenden?
Ich verwende einfach-entsalztes Wasser (= deionisiert, bekommt man auch im Baumarkt) mit sehr geringer Zumischung von (bei mir sehr kalkhaltigem) Leitungswasser. Salze, die Ablagerungen bilden sind aus dem einfach-entsalztem Wasser mittels Ionentauscher entfernt worden. Man kann statt Leitungswasser auch eine geringe Menge Phosphatsalze zugeben - dadurch wird der Kessel mit einer passiven Phosphatschicht überzogen (wirkt wie ein Rostschutz, üblich bei Heizungskreisläufen). Durch die Zugabe wird die Aggressivität des Wassers vermindert. Unbedingt sollte man Chloride im Kesselwasser vermeiden, diese fördern Korrosion erheblich!
Kesselstein und andere Gefahren für den Kessel:
Kesselstein sind Kalkablagerungen, die sich auf Dauer aus dem Wasser im Kessel absetzen. Je kalkhaltiger das Wasser ist, desto schneller kann sich Kesselstein bilden. Der Kalkgehalt im Wasser wird über den Grad deutscher Härte (°dH) angegeben, wobei die Konzentration der chemischen Elemente Calzium, Magnesium, Strontium und Barium im Wasser gemeinsam in den Wert der Gesamthärte eingehen. Trinkwasser liegt im Bereich von weichem (1-7°dH) über (mittel)hartem (7-21°dH) bis hin zu sehr hartem Wasser (>21°dH).
Kesselsteinbildung wird man bei allen gereinigten Wässern (destilliert, entsalzt, etc.) nicht feststellen, es finden sich in diesen Wässern keine "kalkigen" Salze mehr.
Regenwasser ist je nachdem wie und wo es aufgefangen wurde relativ rein und mit destilliertem Wasser gleichzusetzen, jedoch zumindest mit gasförmigen Luftverunreinigungen angereichert --> Stichwort saurer Regen! Je saurer das Wasser ist, desto leichter wird es denKessel angreifen, d.h. der Kessel könnte letztendlich durchkorrodieren.
Ein wichtiger Hinweis zur Reinheit:
je höher die Reinheit des Wassers desto aggresiver wird es und kann den Kessel schädigen!
Dies erklärt sich durch den Umstand, daß Wasser bekanntlich als Lösungsmittel wirkt (Salz, Schmutz, etc.) und sehr reines Wasser eine starke Tendenz hat alles Mögliche zu Lösen, d.h. auch der Kessel selbst kann angegriffen werden. Die hohen Temperatur im Kessel verstärken dies noch, da sämtliche chemische Reaktionen wesentlich schneller werden! Im Kessel herrschen immerhin Temperaturen von ~150°C. Die Schädigung des Kessels, auch Korrosion genannt, macht sich irgendwann vorwiegend als Lochfraß bemerkbar. Daneben gibt es noch andere Formen von Korrosion. Angemerkt sei noch, daß Chloride Korrosion stark begünstigen, sie sollten im Kesselwasser unbedingt vermieden werden. Auch unterschiedliche elektrische Potentiale begünstigen Korrosion, den Kessel als Masseleiter für z.B. Beleuchtung einer Lok zu verwenden ist darum nicht anzuraten (vielleicht ist diese Sorge aber unbegründet, da die Ströme doch eher gering sind).
Absolut reines Wasser empfiehlt sich also nicht besonders, da der Kessel auf Dauer geschädigt werden könnte. Eine höhere Leistung der Dampfmaschine ist durch Verwendung von reinem Wasser übrigens nicht zu erzielen, aber die Lebensdauer des Kessels und der Leitungen erhöht sich jedenfalls.
Zum pH Wert:
Jedes reine Wasser das ein bisschen an Luft steht nimmt CO2 (Kohlendioxid) auf, das im Wasser sofort Kohlensäure bildet. Dadurch sinkt der pH Wert unweigerlich auf pH~5. Sobald das Wasser auf >60°C erhitzt wird, kann man aber davon ausgehen, daß sämtliche Kohlensäure zerstört wurde, der pH steigt wieder in den neutralen Bereich (pH~7).
Die Leitfähigkeit des Wassers ist ebenso aufgrund der CO2 Aufnahme nur bedingt als Maß für die Reinheit des Wassers geeignet. - Ausnahme: direkt nach Erzeugung des Wassers. Hochreines Wasser hat direkt nach der Erzeugung eine Leitfähigkeit von ~0,055µS/cm, nach nur einer Stunde kann die Leitfähigkeit schon wieder auf ~1,0µS/cm gestiegen sein.
Entkalken:
Sollte ein Kessel tatsächlich mal starke Kesselsteinbildung aufweisen, empfehle ich eine heiße (~80 bis 90°C), aber nicht kochende Zitroensäurelösung zum Entkalken zu verwenden. Zitronensäurelösung riecht nicht so intensiv wie Essig und ist wirkungsvoller - sie ist übrigens auch für Kaffeemaschinen das Mittel der Wahl, verwiesen auch diverse Herstaller daruaf keinesfalls Essig zu verwenden. Kochen soll man diese Zitronensäurelösung im Kessel deswegen nicht, da sich sonst schwerlösliche Citrate bilden könnten und diese dann wie der Kalkbelag wirken. Zitronensäure bekommt man um wenig Geld im Lebensmittelgeschäft (Säuerungs- und Konservierungsmittel z.B. für Marmelade).
Dampfdruck und Temperatur:
Wie jede Flüssigkeit hat auch Wasser einen gewissen Dampfdruck. Das heißt, ein bestimmter Druck stellt sich in der Umgebung des Wassers (überhalb der Wasseroberfläche) ein weil ein Teil des Wasser verdampft. Der Dampfdruck ist von der Temperatur abhängig. Steigt die Temperatur im Kessel, steigt also auch der Druck.
In einem geschlossenen Gefäß (z.B. einem Dampfkessel) bildet sich entsprechend dem Dampfdruck ein Gleichgewicht zwischen gasförmigen und flüssigem Wasser. Wird Dampf entnommen wird bei konstanter Temperatur sofort Dampf nachgebildet.
Der Druck im Kessel kann am Manometer, die zugehörige Temperatur in der nebenstehenden Kurve abgelesen werden.
   
 

Literatur

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Text: İup,  
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