Der Sinn eines 80% Tankfüllstops und Überdruckventiles

[Batterietester17165]

Ich möchte hier einmal den Sinn eines 80% Füllstops bei Autogastanks erklären, und warum man diesen Füllstop NICHT manipulieren sollte, oder/und den Gastank nicht überfüllen sollte !

Der Füllstop garantiert ein maximales Volumen des LPG von ca. 80% des Bruttovolumens des Tanks. Diese 20% sind die Reserve die das LPG bei Ausdehnung durch Wärme etc. benötigt.

Der Flüssigkeitsstand des 80% befüllten Tanks ist unterhalb des Entnahmerohrs des Überdruckventiles.

Sollte also der Druck des Tanks ca. 28bar übersteigen(Auslösedruck des Überdruckventiles) entweicht duch das Entnahmerohr "verdampftes LPG" bis sich der Druck im Tank wieder normalisiert. Das Überdruckventil schließt selbständig !

Der Tank kann bei Feuer etc. nicht explodieren !!!

Dieses Entnahmerohr haben in der Regel alle Multiventiltanks, ausgenommen bestimmte Zylindertanks in 30Grad, da hier schon die Montageöffnung überhalb der 80% Füllinie liegen.

Wenn also normale Multiventile bei Donuttanks z.B. kein Entnahmerohr haben, dann fehlt dieses einfach und darf nicht verbaut werden !

Wenn man nun den Tank überfüllt, ist der Flüssigkeitsstand überhalb des Entnahmerohres, und es liegt direkt am Überdruckventil flüssiges LPG an.

Sollte jetzt der Druck im Tank wieder diese ca. 28bar übersteigen und das Überdruckventil öffnen. Verdampft das am Ventil anstehende LPG. Durch diese Verdampfungskälte vereist das Ventil und kann nicht mehr schließen. Es ist dadurch möglich, dass das gesamte im Tank befindliche LPG ausströmt !

Was bedeutet flüssig austrendes LPG ??

1L flüssiges LPG ergibt 260L Gasphase = 17m3 Explosionsfähige Atmosphäre = 140m3 Explosionswolke !

Daher FINGER WEG vom 80% Füllstop und/oder Überdruckventil !

Es ist auch ein Märchen, dass der Tank über das Entnahmerohr befüllt wird(siehe Bilder) !

Auf dem ersten Bild sieh man eine Zeichnung die den Multiventiltank samt Multiventil darstellt.

Auf den weiteren Bildern ist ein demontiertes/zerlegtes Tomasetto Multiventil zu sehen.

Beschriftung:

1. Überdruckventil / Überdruckentnahme (Auf Bild 4 ist das Überdruckventil unter der Plastikabdeckung)

2. Manueller Verschluss, Bearbeitungsöffnung(Darf unter keinen Umständen geöffnet werden, sofortiger Gasaustritt !!!)

3. Manuelles Absperrventil der Entnahmeseite

4. Magnetventil der Entnahmeseite(ohne Magnetspule)

5. Entnahmeanschluss

6. Befüllanschluss / Befüllung mit LPG im Tank !

7. Tankgeber für den Tanksensor

[Erwachsener]

Die Excel-Datei geht von einer falschen Voraussetzung aus. Die Gasblase über dem Flüssiggas im Tank besteht nämlich nicht aus Luft, sondern aus einem Gemisch aus gasförmigem Propan/Butan und Luft, und zwar umso weniger Luft, je länger der Tank bereits in Betrieb ist. Somit ist die Druckerhöhung nicht einfach reziprok zur Volumenveringerung, da nur der Luftanteil komprimiert wird, der Gasanteil kondensiert einfach. Was allerdings gleichzeitig mit der Temperatur steigt, ist der Dampfdruck.

Kritisch wird das ganze, wenn der Tank nahezu voll ist, wenn also so wenig Platz ist, dass die Volumenzunahme der Flüssigkeit das Volumen des Tanks überschreitet. Das dürfte dann sofort zum Auslösen des Sicherheitsventils führen.

Fazit: Selbst 90 % sind kein Problem aus Temperaturgründen, sondern die 80-%-Vorschrift

[Rostlöser33057]

Zitat:

@Erwachsener schrieb am 8. Januar 2017 um 22:07:15 Uhr:

Die Excel-Datei geht von einer falschen Voraussetzung aus.

Nein. Diese Aussage ist falsch.

Zitat:

@Erwachsener schrieb am 8. Januar 2017 um 22:07:15 Uhr:

Die Gasblase über dem Flüssiggas im Tank besteht nämlich nicht aus Luft, sondern aus einem Gemisch aus gasförmigem Propan/Butan und Luft, und zwar umso weniger Luft, je länger der Tank bereits in Betrieb ist.

und? Die Allgemeine Gasgleichung ist für alle Gase gültig. Streng genommen nur für ideale Gase ohne KOndesationspotenzial, dies ist aber auch hier nicht "wichtig" (siehe unten).

Zitat:

@Erwachsener schrieb am 8. Januar 2017 um 22:07:15 Uhr:

Somit ist die Druckerhöhung nicht einfach reziprok zur Volumenveringerung, da nur der Luftanteil komprimiert wird, der Gasanteil kondensiert einfach. Was allerdings gleichzeitig mit der Temperatur steigt, ist der Dampfdruck.

Ich habe bewusst die Exceltabelle nicht gesperrt, damit sich jeder die Berechnung ansehen kann, dies hast du offensichtlich nicht getan, dann wüsstest du das es nicht so berechnet wird.

Die Druckzunahme entsteht primär durch 2 Faktoren:

1. Volumetrische Ausdehnung des LPG in Flüssigphase

2. Volumetrische Ausdehnung des LPG in Gasphase

1. Flüssigkeiten sind in Relation zu Gasen praktisch inkompressibel, deswegen ist dies die Grundlage der Berechnung, das Volumen des Flüssigen LPGs nimmt zu. Durch die dadurch entstehende Druckzunahme würde die Flüssigkeit wieder geringfügig komprimiert werden (Ausgebauter Teil der Formel auf der ersten Seite der Tabelle), Ohne DGL nicht lösbar, und ich wollte kein VBA script bauen. Also wurde dieser Fakt vernachlässigt, da der Absolute Druck dadurch reduziert werden würde (und wir wollen ja worst-case rechnen).

2. Das bereits vorhandene LPG in Gasphase wird durch die volumetrische Reduktion des "Restplatzes" (aka die 10-20%) komprimiert. Zusätzlich hat sich die Temperatur erhöht. Dies führt zu einer zusätzliche Druckzunahme. Dies ist auch der Ausgangsdruck welcher ersichtlich ist in der Ergebniszeile.

Das LPG würde zusätzlich kondensieren (unter Abgabe von Temperatur an der Gastankinnenwand) und in die Flüssigphase übergehen was zu einer Druckreduktion führen würde, dies wurde ebenfalls vernachlässigt, Grund s.o.)

Zitat:

@Erwachsener schrieb am 8. Januar 2017 um 22:07:15 Uhr:

Kritisch wird das ganze, wenn der Tank nahezu voll ist, wenn also so wenig Platz ist, dass die Volumenzunahme der Flüssigkeit das Volumen des Tanks überschreitet. Das dürfte dann sofort zum Auslösen des Sicherheitsventils führen.

Dafür isses ja da ;)

Zitat:

@Erwachsener schrieb am 8. Januar 2017 um 22:07:15 Uhr:

Fazit: Selbst 90 % sind kein Problem aus Temperaturgründen, sondern die 80-%-Vorschrift

Guck dir doch mal einen extremeren Fall an. Die Berechneten Näherungen sind relativ genau.

Unterboden Tank, 15° Gastemperatur, auf 35°C im Warmen Sommer. Da wird's schon lustig.

Mich persönlich hat der unterschied zwischen Sommer und Wintergasmischung überrascht

[ciwa]

Schöne Rechnung. Ich gehe jetzt trotzdem nicht raus und biege die Schwimmergestänge nach.....Vielleicht macht es der Eine oder Andere ja nach und beruft sich bei seiner Unfallaufnahme mit Tankexplosion auf diesen Thread :) :)

Nur so am Rande :D

[GaryK]

Zitat:

@zooorchester86 schrieb am 9. Januar 2017 um 19:55:51 Uhr:

Ich habe bewusst die Exceltabelle nicht gesperrt, damit sich jeder die Berechnung ansehen kann, dies hast du offensichtlich nicht getan, dann wüsstest du das es nicht so berechnet wird.

Die Druckzunahme entsteht primär durch 2 Faktoren:

1. Volumetrische Ausdehnung des LPG in Flüssigphase

2. Volumetrische Ausdehnung des LPG in Gasphase

3, Inerte wie Lufteinschlüsse, die sich NICHT kondensieren lassen, aber durchaus Ihren Partialdruck beitragen. Der Unterschied Winter/Sommer ist tatsächlich deutlich, rechne das für 95/5 im Sommer durch....

 

[Käfer1500]

Dank funktionierendem Überdruckventil blieb es hier trotz des austretenden brennenden Autogases nur bei Sachschaden:

https://www.op-online.de/.../...ngt-feuer-autogas-strasse-7200978.html

[unknown user]

Wäre mal interessant, ob das wirklich LPG war, das da "am Boden entlang lief", oder doch Benzin... ;)

[ICOMworker]

Klar läuft flüssiges LPG wie Benzin am Boden und wenn genügend nachkommt, die Stelle kalt wird, bleibts sogar stehen...

Allerdings müsste man hier von einer Leckage ausgehen wie durchgerosteter Tank.

Wenn da einer Zündet könnte es so aussehen...

Nur, wie soll der Radmuldentank innen rosten...

Hab hier ein Tank liegen, hat einer ne Selbstbohrende durchs Blech und Tank gejagt...

War vielleicht in ner Werkstatt .... :D

[Erwachsener]

Zitat:

@zooorchester86 schrieb am 9. Januar 2017 um 19:55:51 Uhr:

Die Druckzunahme entsteht primär durch 2 Faktoren:

1. Volumetrische Ausdehnung des LPG in Flüssigphase

2. Volumetrische Ausdehnung des LPG in Gasphase

Die Gasblase über dem flüssigen Propan/Butan besteht aus einem Gemisch aus Luft, Propan und Butan. Gehen wir hier mal davon aus, dass die Luft (gasförmige) Luft bleibt, sie wird sich also bei Temperaturerhöhung des Tanks tatsächlich so verhalten, wie du berechnest - ihr Partialdruck steigt sowohl durch die höhere Temperatur als auch durch die Abnahme des verbleibenden Volumens über dem Flüssigkeitsspiegel.

Das führt aber nicht zu einer analogen Druckerhöhung im Tank. Warum? Weil der Partialdruck des Luftanteils unterhalb des LPG-Dampfdrucks liegt. Und solange das so ist, wird sich infolge des LPG-Verdampfungsgleichgewichts ein Gesamtdruck einstellen, der dem LPG-Dampfdruck entspricht und mithin nur von der Temperatur abhängt.

[GaryK]

Falsch. Der Partialdruck heißt Partialdruck, weil sich der Druck dieser Kompnente OHNE RÜCKSICHT auf den Gesamtdruck partiell einstellt.

Siehe als Beispiel den Taupunkt der Luft - ist der Partialdruck von Wasser durch Temperaturabnahme mit der Höhe überschritten hast du Wolkenbildung. Die Wolkenbasis kann zwischen wenigen Metern (Hochnebel) und etlichen tausend Metern liegen.

[Steven4880]

Zitat:

@GaryK schrieb am 11. Januar 2017 um 20:01:37 Uhr:

Falsch. Der Partialdruck heißt Partialdruck, weil sich der Druck dieser Kompnente OHNE RÜCKSICHT auf den Gesamtdruck partiell einstellt.

Siehe als Beispiel den Taupunkt der Luft - ist der Partialdruck von Wasser durch Temperaturabnahme mit der Höhe überschritten hast du Wolkenbildung. Die Wolkenbasis kann zwischen wenigen Metern (Hochnebel) und etlichen tausend Metern liegen.

Wenn du von Nebel und Wolken schreibst, dann verwechselst du hier den Partialdruck mit dem Dampfdruck. Wird gern miteinander verglichen oder als Synonym verwendet.

Ist dem nicht so?

[Erwachsener]

GaryK, wie hatten diese Diskussion schon vor sieben Jahren mal: http://www.motor-talk.de/.../...groessten-autogas-mythen-t2472141.html

Ich gebe zu, ich konnte der Sache damals, als ich noch jung war, nicht wirklich folgen und war auch nicht zufrieden.

 

Dann leiten wir's jetzt anders und etwas ausführlicher her.

Fangen wir bei Dampfdruck an. Der Dampfdruck ist stoff- und temperaturabhängig und der Druck, der sich einstellt, wenn man eine Flüssigkeit in einem Vakuumbehälter verdampfen lässt. Ist dieser Wert erreicht, verdampft nix mehr, es stellt sich ein Gleichgewicht ein (in dem Behälter muss natürlich genug drin sein, dass das Gleichgewicht erreicht wird, bevor die Flüssigkeit alle ist). Der Partialdruck des (einen) Gases ist dann natürlich gleich dem Gesamtdruck.

Nun gucken wir uns an, was passiert, wenn wir ein Gemisch aus zwei Stoffen mit unterschiedlichen Dampfdrücken bei der gegebenen Temperatur in diesen Vakuumbehälter geben. Der resultierende Druck, nachdem alles ins Gleichgewicht gekommen ist, ist nicht etwa die Summe der zwei Dampfdrücke, o nein. Es ist die Summe aus dem Produkt der zwei Dampfdrücke und dem jeweiligen Stoffmengenanteil, und die Partialdrücke sind die zwei Summanden. Siehe Raoultsches Gesetz.

Rechenbeispiel (vereinfacht): Gemisch 60 % Propan, 40 % Butan (Winter-LPG) bei 20 °C

Dampfdruck Propan: 8 bar

Dampfdruck Butan: 3 bar

Resultierender Gesamtdruck: 0,6*8 + 0,4* 3 = 6 bar

Dasselbe hat vor fast zehn Jahren schon mal ein netter Forist für diverse Gemische und Temperaturen durchgerechnet: http://www.motor-talk.de/.../...ungen-p-b-95-5-bis-30-70-t1403005.html

Jetzt erweitern wir das ganze um eine dritte Komponente, nämlich Luft im Tank. Und machen dabei ein Gedankenexperiment. Wenn sich Temperatur und Volumen nicht ändern und alle Vorgänge hinreichend langsam vor sich gehen, ist es für den sich einstellenden Gesamtdruck und das Gleichgewicht von Flüssigkeit und Gas unerheblich, ob wir das flüssige Gas in den luftgefüllten Tank geben oder ob wir den obigen Behälterzustand nachträglich um die dritte Komponente ergänzen - indem wir Druckluft einblasen.

Jetzt müssen wir aber mit Volumina rechnen. Der Tank hat, sagen wir, brutto 50 l und ist mit 40 l (80 %) flüssigem LPG gefüllt, darüber liegen also 10 l gasförmiges LPG. Jetzt blasen wir so viel Luft ein, dass es bei 1 bar (Umgebungsdruck) genau dem Tankvolumen von 50 l entsprechen würde. Was passiert?

Erst mal können wir voraussetzen: Die Luft hat nur 10 l "Platz" oben im Tank und wird also mindestens 5 bar Druck haben. Diesen Platz beanspruchen aber aber auch 10 l gasförmiges LPG bei 6 bar. Und jetzt sind wir bei der alten Streitfrage: Welcher Gesamtdruck wird sich einstellen?

Vermutung Erwachsener: 6 bar, weil so viel LPG kondensiert, dass sich wieder sein Dampfdruck einstellt

Vermutung GaryK: 11 bar, weil sich Luftdruck und LPG-Dampfdruck addieren

Lieber Zuschauer, bleiben Sie dran.

[Gascharly]

Zitat:

Das führt aber nicht zu einer analogen Druckerhöhung im Tank. Warum? Weil der Partialdruck des Luftanteils unterhalb des LPG-Dampfdrucks liegt. Und solange das so ist, wird sich infolge des LPG-Verdampfungsgleichgewichts ein Gesamtdruck einstellen, der dem LPG-Dampfdruck entspricht und mithin nur von der Temperatur abhängt.

Das ist richtig, wenn durch Luftdruckeinblasung das Gas vollständig kondensiert ist, dann erst kommt es zum Druckanstieg!

[GaryK]

Zitat:

@Steven4880 schrieb am 12. Januar 2017 um 02:47:48 Uhr:

Wenn du von Nebel und Wolken schreibst, dann verwechselst du hier den Partialdruck mit dem Dampfdruck. Wird gern miteinander verglichen oder als Synonym verwendet.

Ist dem nicht so?

Der Dampfdruck einer Substanz ist eine Art (temperaturabhängige) Konstante. Der Partialdruck ist die reale Konzentration in der Gasphase und kann bis zum Dampfdruck hoch gehen. Alles darüber geht in die Kondensation. Siehe als Beispiel einen Druckluftkompressor. Wenn du normal feuchte Luft ansaugst und deutlich komprimierst, dann übersteigt der entstehende Partialdruck den Dampfdruck und das Zeugs kondensiert bis zu dieser Grenze aus. Somit hast du Kondenswasser im Drucklufttank.

Gascharly, beim Druck irrst du. LPG baut unabhängig von der Zusammensetzung der Gasphase mit anderen Gasen seinen eigenen Partialdruck auf, der dem Dampfdruck entspricht. Dieser Druck kommt zur Luft noch dazu. Somit steigt der Gesamtdruck. Auf bis zu 11 bar.

Wobei auch Gase in Flüssigkeiten durchaus löslich sind (Henry Koeffizient) und sich ein Gleichgewicht mit der Flüssigphase einstellt. Somit werden die 11 bar nicht erreicht, aber 6 bar sicher überschritten.

[Fachleute]

Kurze Frage bitte.

Es wurde davon gesprochen das man den Oilstand eines Multiventils Prüfen kann. Mich würde Interessieren wo und wie man dies macht.

Auch würde mich Interessieren wo genau der Unterschied besteht zwischen Null und dreißig Grad Multiventilen.

 

Ich habe mir die ganzen Beiträge durchgelesen und finde es wirklich sehr lehrreich, besten Dank an alle Beteiligten.