Eine Zonenberechnung ist nur so gut wie ihre Eingangswerte. Dieser Artikel listet die Stoffkennwerte, die der Ex-Zonen-Rechner braucht, erklärt ihre Rolle und zeigt, nach welchen Regeln die Stoffdatenbank sie führt.
Welche Kennwerte gebraucht werden
- Untere Explosionsgrenze (UEG). Bezugsgröße für die Freisetzungscharakteristik Q_c. Sie geht als Volumenanteil ein und ist in der Stoffdatenbank Pflichtwert. Siehe auch den UEG-Rechner.
- Molare Masse M. Geht in Ausströmung, Dampfdichte und Verdunstung ein.
- Isentropenexponent γ. Nötig für die kompressible Gasausströmung. γ ist für die relevanten Gase gut belegt, aber nicht immer direkt tabelliert — deshalb der Umweg über die Wärmekapazität (siehe unten).
- Dampfdruck p_v. Treibt die Verdunstung einer Lache (Gl. B.6). Er ist stark temperaturabhängig und wird über die Antoine-Gleichung bei der jeweiligen Fluidtemperatur berechnet, nicht nur bei 20 °C.
- Dichte der Flüssigkeit ρ_l. Nötig für den Flüssigkeitsaustritt.
γ aus der Wärmekapazität
In der Stoffdatenbank wird nicht γ selbst, sondern die spezifische Wärmekapazität c_p als Hauptwert geführt; γ wird daraus berechnet (Mayer- Beziehung für ideale Gase). Der Grund: c_p ist deutlich breiter und verlässlicher tabelliert als γ. Ein zusätzlich hinterlegter Literaturwert für γ dient nur der Gegenprobe — gerechnet wird immer mit dem aus c_p bestimmten Wert. Weicht die berechnete von der tabellierten Größe deutlich ab, ist das ein Warnsignal für einen Datenfehler (oft eine falsche Einheit bei c_p). Plausibel ist γ zwischen etwa 1,0 und 1,8.
Warum zwei Quellen gegengerechnet werden
Für sicherheitstechnische Werte gilt im gesamten Projekt: nichts erfinden, jeden Wert belegen. Primärquelle für die neuen Kennwerte ist das NIST Chemistry WebBook — Werke der US-Bundesbehörde sind gemeinfrei und dürfen in die eigene Datenbank übernommen werden; für die Antoine-Parameter nutzt das Repo NIST bereits. Jeder Wert wird zusätzlich gegen eine zweite Quelle gerechnet (VDI-Wärmeatlas, Perry's Chemical Engineers' Handbook oder DIPPR/DDBST):
- Abweichung bis 2 %: übernehmen, beide Quellen nennen.
- Abweichung 2–5 %: den konservativeren Wert wählen, die Abweichung vermerken.
- Abweichung über 5 %: nicht übernehmen — das Feld bleibt leer und der Stoff wird im Rechner-Dropdown ausgeblendet, bis die Diskrepanz fachlich geklärt ist.
Dieses Vorgehen entspricht der bestehenden Praxis der Stoffdatenbank: dokumentierte Lücken statt geschätzter Werte.
Ein Daten-Gate: GESTIS
Die GESTIS-Stoffdatenbank der IFA darf laut ihren Nutzungsbedingungen nur verlinkt, nicht in andere Systeme übernommen werden. Für die Ex-Zonen-Kennwerte ist GESTIS deshalb ausdrücklich keine Datenquelle — die Werte stammen aus NIST und der jeweiligen Gegenprobe.
Stand der Befüllung
Das Datenschema für c_p, γ (Literatur), ρ_l und den Antoine-Schlüssel ist angelegt; die belegte Befüllung je Stoff erfolgt schrittweise und steht unter fachlichem Freigabevorbehalt. Solange ein Stoff die nötigen Werte nicht belegt führt, bleiben die entsprechenden Felder im Ex-Zonen-Rechner manuell auszufüllen.