Verdampfungsrate einer Flüssigkeitslache und Zusammensetzung des Dampfes bei frei wählbarer Luftgeschwindigkeit — für Explosionsschutz (Bildung zündfähiger Dämpfe), Emissions- und Arbeitsplatzabschätzungen. Für Reinstoffe und apolare, ideale Gemische. Formeln, Luftgeschwindigkeits-Vorschläge und Grenzen sind unter dem Rechner dokumentiert.
Reinstoff/ideales apolares Gemisch — Verdampfungsrate ist eine Schätzung
Lachenverdampfung (Reinstoffe & apolare Gemische)
Verdampfungsrate einer Flüssigkeitslache und Zusammensetzung des entstehenden Dampfes bei frei wählbarer Luftgeschwindigkeit — für Reinstoffe und apolare Gemische ohne nennenswerte Konzentrationsdifferenz zwischen Flüssig- und Gasphase (ideales Verhalten, Raoult γ=1). Dampfdruck aus der Antoine-Gleichung, Verdampfung nach dem Zweifilmmodell. Dissoziierende/polare Gemische (z. B. NH₃-, HCl-, HF-Wasser) folgen separat.
Dampfdruck:
Verdampfungsrate:
p_i = x_i·p_i°(T) (Raoult), y_i = p_i/ΣP;
Verdampfung E_i = k·M_i·p_i/(R·T), Q = A·ΣE_i.
Hinweis: Das Ergebnis dient der ersten Orientierung und ersetzt keine sicherheitstechnische Beurteilung im Einzelfall; es ist kein Gutachten. Für verbindliche Aussagen sind die konkreten Stoff- und Betriebsdaten sowie die einschlägigen Regelwerke heranzuziehen.
Dokumentation & fachlicher Hintergrund
1. Dampfdruck & Dampf-Zusammensetzung
Reinstoff: Dampfdruck p°(T) aus der
Antoine-Gleichung
(NIST-Koeffizienten). Apolares Gemisch: ideales
Raoult'sches Gesetz
p_i = x_i · p_i°(T), P = Σ p_i, y_i = p_i / P
Der Rechner setzt γ = 1 (ideales Verhalten) — gültig für Gemische chemisch ähnlicher, apolarer Flüssigkeiten (z. B. Kohlenwasserstoffe untereinander). Die Annahme „ohne nennenswerte Konzentrationsdifferenz" bedeutet zudem, dass sich die Flüssigzusammensetzung während der Verdampfung kaum ändert (quasistationär).
2. Verdampfungsrate (Zweifilmmodell)
E_i = k · M_i · p_i / (R·T), Q = A · Σ E_i
mit gasseitigem Stoffübergangskoeffizienten k [m/s],
molarer Masse M_i, Partialdruck p_i und
Lachenfläche A. Die freie Luft wird als dampffrei
angenommen. k lässt sich direkt vorgeben oder aus der
Luftgeschwindigkeit schätzen (MacKay-Matsugu-Form):
k = C · U^0,78 · d^(−0,11) · Sc^(−0,67)
C = 0,0048 (SI, U in m/s, d in m). Die absolute Rate ist
eine Schätzung mit typischer Unsicherheit von etwa
Faktor 2.
3. Luftgeschwindigkeit — Vorschläge
Die Luftgeschwindigkeit über der Oberfläche ist die wichtigste Einflussgröße (Exponent 0,78). Anhaltswerte (per Schnellwahl im Rechner setzbar):
| Situation | U (m/s) | Anmerkung |
|---|---|---|
| Innenraum, ruhig | 0,1 | geschlossener Raum ohne aktive Lüftung; freie Konvektion überwiegt |
| Innenraum, mit Lüftung | 0,2–0,5 | mechanische Lüftung/Absaugung, Zugluft |
| Freibereich, Schwachwind | 1 | konservativ für Immissions-/Konzentrationsbetrachtung |
| Freibereich, mäßiger Wind | 2–5 | typischer Tageswind; höhere Verdunstung |
Vorschlag zur Auswahl: Für die maximale Verdunstungsmenge (Quellstärke) mit hohem U rechnen; für die höchste bodennahe Konzentration in der Ausbreitung ist dagegen oft der Schwachwindfall (≈1 m/s) maßgebend. In Innenräumen die tatsächliche Luftwechselrate/Absaugung heranziehen.
4. Annahmen & Grenzen
- Ideales Gemisch (γ=1): nur für apolare/ähnliche Komponenten; für polare, nicht-ideale oder dissoziierende Systeme (z. B. Ethanol-Wasser, NH₃-/HCl-/HF-Wasser) nicht gültig — diese folgen als eigener Rechner.
- Schmidt-Zahl Sc = ν_Luft/D_i: organische Dämpfe ≈ 1,5–2,7. Standard 1,8; bei Bedarf aus dem Diffusionskoeffizienten (FSG/Wilke-Lee) verfeinern.
- Isotherm, stationär: ohne Verdunstungskühlung und ohne Abreicherung der leichter flüchtigen Komponente über die Zeit.
- Schätzcharakter: die Verdampfungsrate ersetzt keine Messung; konservativ verwenden.
5. Quellen & Stand
Reindampfdrücke: NIST Chemistry WebBook (siehe Antoine-Rechner). Raoult'sches Gesetz / Zweifilmmodell: allgemeine Verfahrenstechnik-/ Thermodynamik-Fachliteratur. Windkorrelation nach MacKay & Matsugu (1973) bzw. US-EPA-Praxis (Poolverdampfung) — der Vorfaktor ist quellenabhängig, die Rate eine Schätzung.
Stand: 2026-07.