Raumgeschwindigkeit

Die Raumgeschwindigkeit ist ein Begriff, der in der technischen Chemie und in der Verfahrenstechnik von Bedeutung ist. Sie setzt durch Quotientenbildung einen Volumenstrom ${\dot {V}}_{Gas}$ – für gewöhnlich eines Gases, doch auch für Flüssigkeiten – mit einem räumlichen Volumen V – z. B. ein Katalysator- oder Adsorberbett – nach der Formel

Die Raumgeschwindigkeit (engl. Gas hourly space velocity; GHSV) ist der Volumenstrom

{\dot {V}}_{Gas}

eines Fluids bezogen auf ein Referenzvolumen

V_{Kat}

.

$v_{Raum}={\frac {{\dot {V}}_{Gas}}{V_{Kat}}}={\frac {1}{\tau }}$

in Beziehung.[1] Die Raumgeschwindigkeit ist der Kehrwert der häufiger verwendeten Verweilzeit $\tau$ .[2][3]

Wird der Volumenstrom auf die Stunde bezogen, ergibt sich die Einheit zu:

${\frac {m^{3}}{h\ m^{3}}}={\frac {1}{h}}$

Bei Katalysatoren bezieht sich das Volumen $V$ auf das makroskopische Katalysatorvolumen, der Volumenstrom ist also unabhängig von der Form bzw. inneren Struktur des Katalysators.

Je nach Anwendungsfall können sich bei der Abgasbehandlung Raumgeschwindigkeiten zwischen Werten kleiner 5000 h⁻¹ (für schwer abbaubare Stoffe) und größer 100000 h⁻¹ (Motorabgase) bewegen.[1] Die Angaben werden jeweils auf den Normzustand bezogen.[4] In Abhängigkeit vom Anwendungsfall hat die Raumgeschwindigkeit einen wesentlichen Einfluss auf den Umsatzgrad.[5]

Anwendungen

In der heterogenen Katalyse kann auf diese Art das benötigte Katalysatorvolumen für den Umsatz eines bekannten Volumenstromes berechnet werden. Für die Ermittlung der aktiven Katalysatoroberfläche ist jedoch noch die Kenntnis einer weiteren Kenngröße, die Flächengeschwindigkeit, notwendig.[2]
In der Ad- oder Absorption lässt sich damit die benötigte Menge an Ad- / Absorbervolumen zur Behandlung eines gegebenen Volumenstromes bestimmen.

Literatur

Jens Hagen: Chemiereaktoren. Auslegung und Simulation. Wiley-VCH, Weinheim 2004, ISBN 3-527-30827-X, S. 16 (Eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).

Einzelnachweise

VDI 3476 Blatt 2:2010-01 Abgasreinigung; Verfahren der katalytischen Abgasreinigung; Oxidative Verfahren (Waste gas cleaning; Catalytic waste gas cleaning methods; Oxidative processes). Beuth Verlag, Berlin, S. 42–43.
VDI 3927 Blatt 1:2015-11 Abgasreinigung; Minderung von Schwefeloxiden, Stickstoffoxiden und Halogeniden aus Abgasen von Verbrennungsprozessen (Rauchgasen) (Waste gas cleaning; Reduction of sulphur oxides, nitrogen oxides and halides from combustion flue gases). Beuth Verlag, Berlin, S. 83.
Günter Baumbach: Luftreinhaltung. Springer-Verlag Berlin, Heidelberg, New York, 2. Auflage 1992, ISBN 3-540-55078-X, S. 352.
VDI 3476 Blatt 2:2010-01 Abgasreinigung; Verfahren der katalytischen Abgasreinigung; Oxidative Verfahren (Waste gas cleaning; Catalytic waste gas cleaning methods; Oxidative processes). Beuth Verlag, Berlin, S. 5.
VDI 3476 Blatt 3:2012-01 Abgasreinigung; Verfahren der katalytischen Abgasreinigung; Selektive katalytische Reduktion (Waste gas cleaning; Methods of catalytic waste gas cleaning; Selective catalytic reduction). Beuth Verlag, Berlin, S. 45.

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[q1-1] VDI 3476 Blatt 2:2010-01 Abgasreinigung; Verfahren der katalytischen Abgasreinigung; Oxidative Verfahren (Waste gas cleaning; Catalytic waste gas cleaning methods; Oxidative processes). Beuth Verlag, Berlin, S. 42–43.

[q2-2] VDI 3927 Blatt 1:2015-11 Abgasreinigung; Minderung von Schwefeloxiden, Stickstoffoxiden und Halogeniden aus Abgasen von Verbrennungsprozessen (Rauchgasen) (Waste gas cleaning; Reduction of sulphur oxides, nitrogen oxides and halides from combustion flue gases). Beuth Verlag, Berlin, S. 83.

[3] Günter Baumbach: Luftreinhaltung. Springer-Verlag Berlin, Heidelberg, New York, 2. Auflage 1992, ISBN 3-540-55078-X, S. 352.

[4] VDI 3476 Blatt 2:2010-01 Abgasreinigung; Verfahren der katalytischen Abgasreinigung; Oxidative Verfahren (Waste gas cleaning; Catalytic waste gas cleaning methods; Oxidative processes). Beuth Verlag, Berlin, S. 5.

[5] VDI 3476 Blatt 3:2012-01 Abgasreinigung; Verfahren der katalytischen Abgasreinigung; Selektive katalytische Reduktion (Waste gas cleaning; Methods of catalytic waste gas cleaning; Selective catalytic reduction). Beuth Verlag, Berlin, S. 45.