Forschungsbericht "Optimierung der Feuchtsalzstreuung" [barrierearm]

4.3 Gefrierpunkt und eutektisches Diagramm
4.3.1 Zielsetzung
Das Ziel dieser Versuche ist die Ermittlung des Gefrierpunktes von Salzlösungen in Abhängigkeit
von ihrer Konzentration. Weiters soll anhand der ermittelten Messpunkte ein Diagramm für den Zusammenhang
Gefrierpunkt - Solekonzentration abgeleitet werden. Von besonderem Interesse ist der
Bereich der Übersättigung der Salzlösung, d.h. jener Konzentrationsmenge, ab dem keine weitere
Gefrierpunktabsenkung möglich ist. Ab dieser vollständigen Sättigung (Eutektischer Punkt) wird in der
Literatur vielfach ein Anstieg des Gefrierpunktes angegeben [z.B. DURTH et. al., 2004], der logisch
nicht nachvollziehbar ist. Dieser Bereich beginnt im Falle von Natriumchlorid bei einer Konzentration
von 23,4 % und für Calciumchlorid bei 29,9 %. Zur Überprüfung werden Versuche mit übersättigter Sole
durchgeführt, um den Verlauf der eutektischen Kurve auch im übersättigten Bereich zu bestimmen.
Aufgrund der Anforderung einer mathematisch zuverlässigen Beschreibung ergibt sich zusätzlich eine
notwendige Mindestanzahl an Versuchen bzw. Messpunkten. Alle Versuche wurden sowohl für Natriumchlorid
und Calciumdichlorid, als auch Safecote in der bei der Streuung verwendeten Konzentration
sowie unverdünnt durchgeführt. Erst eine genaue Kenntnis dieser Eigenschaft schafft die Grundlage
für eine gezielte Dosierung der Streumengen und der Beschreibung von Zusammenhängen im Streumodell.
4.3.2 Geräte, Prüfgüter und Prüfprogramm
Diese Versuche werden in einem modifizierten
Klimaschrank der Firma Karg (MKF720) durchgeführt,
bei dem eine ungestörte Versuchsdurchführung
über zwei Eingriffsöffnungen mit eingebauten
Gummihandschuhen möglich ist. Der Klimaschrank
weist einen frei regulierbaren Temperaturbereich
von -50°C bis +80°C und einen Luftfeuchtigkeitsbereich
von 10% bis 100% auf. Er ist mit zwei
Kombinationsfühlern für Temperatur und Luftfeuchtigkeit
sowie angeschlossenem Datenlogger
ausgestattet. Für die Temperaturbestimmung der
Probekörper sind weitere acht Temperaturfühler
und zwei 4-Kanal Datalogger vorgesehen, die ein
minimales Aufzeichnungsintervall von 16 Sekunden
zulassen.
Zur Herstellung der Proben der NaCl-Sole
wurde Siedesalz der Salinen Austria in 9 Konzentrationsstufen
von 0% bis 23,4 Masse% in Lö-
Abb. 23: Klimaschrank mit Eingriffshandschuhen und
Sichtfenster, Innenmaße: 1200x1020x600
sung mit Leitungswasser verwendet um praxisnahe Ergebnisse zu erzielen. Die Wasserhärte wird von
den Wiener Wasserwerken mit 6-11°dH angegeben. Vergleichsmessungen mit destilliertem Wasser
(~1°dH) zeigen keine erkennbaren Abweichungen bzw. liegen im Bereich der Messgenauigkeit von
etwa 0,2°C. Zur Untersuchung der Übersättigung wurden weitere Versuche mit 25%, 27% und 29%
Solesättigung gefahren. Bei der Calciumchloridlösung wurde die Solekonzentration der gebrauchsfertigen
Sole mit 25% durch Bestimmung der Trockenmasse ermittelt und die erforderlichen Konzentration,
die alle unter 25% liegen, durch ein Verdünnen der CaCl-Sole mit Leitungswasser hergestellt. Die in
der Praxis übliche Mischung von Safecote liegt bei 10% Safecoteanteil in der Sole, die wiederum aus
23% Natriumchlorid und 77% Wasser besteht. Zusätzlich wurde auch reines Safecote in Verdünnung
mit Wasser mit Konzentrationen in 10%-Schritten von 0% - 100% verwendet.
4.3.3 Vorgehensweise
Die Mischungsverhältnisse der einzelnen Proben werden auf Basis der Berechnung auf einer Wage
mit 0,01g Genauigkeit in Plastikflaschen mit 0,5 l Inhalt bei Raumtemperatur zusammengemischt. In
diese Flaschen werden durch eine Öffnung im Deckel die Temperaturfühler eingesteckt und fixiert, um
eine zuverlässige Messung in Probenmitte zu gewährleisten (Abb. 24). Die gemessenen Temperaturwerte
werden mit einem Datenlogger aufgezeichnet, um sie später auf dem PC analysieren zu können.
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