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OldBo
02.06.2015
Permeation bezeichnet den Vorgang, bei dem ein Stoff (Permeat) z. B. die Kunststoffwand eines Rohres durchdringt bzw. durchwandert.
Permeationsvorgang
 Permeationsvorgang
Quelle: Bosy
Überschlägige Berechnung (Fikschen Gesetz) der Permeation von Gasen durch Rohrwände aus Kunststoff.<br />V - permeiertes Gasvolumen1) (cm3)<br />P - Permeationskoeffizient (cm3 / m · bar · Tag)<br />d - Außendurchmesser (mm)<br />L - Rohrlänge (m)<br />p - Partialdruck des Gases im Rohr (bar)<br />t - Zeit (Tage)<br />s - Wandicke des Rohres (mm)<br />1) Volumen bezogen auf Temperatur (23 °C) und Druck (1 bar)
 Überschlägige Berechnung (Fikschen Gesetz) der Permeation von Gasen durch Rohrwände aus Kunststoff.
V - permeiertes Gasvolumen1) (cm3)
P - Permeationskoeffizient (cm3 / m · bar · Tag)
d - Außendurchmesser (mm)
L - Rohrlänge (m)
p - Partialdruck des Gases im Rohr (bar)
t - Zeit (Tage)
s - Wandicke des Rohres (mm)
1) Volumen bezogen auf Temperatur (23 °C) und Druck (1 bar)
Permeation bezeichnet den Vorgang, bei dem ein Stoff (Permeat) z. B. die Kunststoffwand eines Rohres durchdringt bzw. durchwandert. Das Permeat (Gase [Stickstoff, Sauerstoff, Kohlendioxid]) geht immer in die Richtung der geringeren Konzentration (z. B. Heizungswasser, Kühlwasser, Solarflüssigkeit) bzw. des niedrigeren Partialdrucks (Bei dem Kontakt einer Flüssigkeit [z.B. Heizungswasser] mit einem Gas werden die Moleküle so lange von der Flüssigkeit aufgenommen (gelöst), bis sich die Partialdrücke angeglichen haben). Man spricht auch von einem Gleichgewichtsausgleich, bei dem die Triebkraft der Konzentrationsunterschied ist.

Der Permeationsvorgang verläuft in vier Teilschritten:
1. Adsorption an der Grenzfläche: Das Permeat wird an der Oberfläche der Rohrwandung aufgenommen
2. Absorption in das Material; Das Permeat dringt in das Material der Rohrwandung ein
3. Diffusion durch das Material: Das Permeat durchdringt (diffundiert) die Rohrwandung durch Poren bzw. molekulare Zwischenräume
4. Desorption: Das Permeat entweicht als Gas auf der anderen Seite der Rohrwandung und wird von der Flüssigkeit oder dem Gas aufgenommen (gelöst).

Dieser Vorgang ist eine langsame Durchdringung und Mischung von Gasen oder Flüssigkeiten bis zur gleichmäßigen Durchmischung (Konzentrationsausgleich), bei der keine äußeren Kräfte einwirken. Höhere Temperaturen bewirken eine höhere Molekularwegung und eine größere Diffusionsgeschwindigkeit. Durch Diffusion geht ein geordneter Zustand in einen ungeordneten Zustand über.

Z. B. ist die Sauerstoffdiffusion ein Teil des Permeationsvorgangs.

Permeationskoeffizient (20 °C - [cm3 / m · bar · Tag]
Permeat

PE

PP
Luft
0,029
0,028
Stickstoff
0,018
0,017
Sauerstoff
0,072
0,076
Kohlendioxid
0,28
0,24
Erdgas
0,056
-
Methan
0,056
-
Argon
0,066
0,059

Permeationen gibt es in vielen Bereichen der Haustechnik und im täglichen Leben.
  • Gasleitungen können ausgasen und müssen deshalb in Schächten immer belüftet werden.
  • Wasserleitungen aus Kunststoff in Heizungs-, Solar- und Kühlanlagen können je nach Rohrart mehr oder weniger Luftsauerstoff aufnehmen, wodurch das Korrosionsrisiko steigt.
  • PE-Rohre in Erdsonden können Kohlendioxid aufnehmen, da die Permeation bei diesem Gas etwa doppelt so hoch wie die von Sauerstoff. So kann sich in der Wärmeträgerflüssigkeit bei hohen Drücken eine große Menge Gas in der Sonde ansammeln.
  • O-Ringe an Armaturen und Kunststoffdichtungen können Luftsauerstoff in Flüssigkeitssysteme durchlassen. Deswegen gibt es keine luftdichte Anlagen, auch wenn sie aus Metallleitungen bestehen.
  • Kunststoffleitungen in Biogasanlagen können Gase aufnehmen und sich dichtsetzen.
  • Kunststofffolienverpackungen können Luftsauerstoff durchlassen, was zum schnellen Verderben von Lebensmitel führen kann.
  • Autoreifen verlieren Druck durch die Permeation.
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