Feuchtkugeltemperatur

Feuchtkugeltemperatur ($t_{wb}$) ist die Gleichgewichtstemperatur, die eine wasserbenetzte Oberfläche annimmt, während Wasser bei konstantem Druck in die umgebende Luft verdunstet.

Physikalisches Prinzip

Beim Verdunsten entzieht das Wasser der Oberfläche latente Wärme und kühlt sie ab. Gleichgewicht stellt sich ein, wenn die aus der Luft zugeführte Wärme (durch Leitung und Konvektion) der durch Verdunstung entzogenen Wärme entspricht. Diese Gleichgewichtstemperatur ist $t_{wb}$.

Verhältnis zu anderen Temperaturen

$t_{wb}$ ≤ $t$ (Trockenkugeltemperatur)
$t_{wb}$ ≥ $t_d$ (Taupunkt)

Gleichheit $t_{wb}$ = $t_d$ tritt bei φ = 100 % (gesättigte Luft) ein.

Psychrometrische Gleichung

Partialdruck des Wasserdampfs aus zwei Thermometern (Sprung’sche Beziehung):

$$p_w = p_{ws}(t_{wb}) - A \cdot p \cdot (t - t_{wb})$$

dabei ist:

• $p_{ws}(t_{wb})$ — Sättigungsdampfdruck bei $t_{wb}$ [Pa]
• $A \approx 6{,}62 \times 10^{-4}\ \text{K}^{-1}$ — Psychrometerkoeffizient (für ein Aspirationspsychrometer nach Assmann)
• $p$ — barometrischer Druck [Pa]
• $t$ — Trockenkugeltemperatur [°C]

Der Wassergehalt folgt dann aus $x = 0{,}622 \cdot \dfrac{p_w}{p - p_w}$.

Praktische Anwendungen

Verdunstungskühlung:
Luft lässt sich höchstens bis auf $t_{wb}$ kühlen. Wirkungsgrad des Verdunstungskühlers $\eta = \dfrac{t_1 - t_2}{t_1 - t_{wb}}$.

Kühlturm:
Die minimale Austrittstemperatur des Kühlwassers nähert sich der $t_{wb}$ der Umgebungsluft (Grädigkeit).

WBGT-Index (Wet-Bulb Globe Temperature):
Kombiniert $t_{wb}$, die Globetemperatur und die Trockenkugeltemperatur — Norm ISO 7243 zur Bewertung der Hitzebelastung von Arbeitnehmern.

Messung

Ein Aspirationspsychrometer nach Assmann (ein Ventilator zieht Luft an trockenem und feuchtem Fühler in abgeschirmten Röhren vorbei) oder ein kapazitiver Temperatur-/Feuchtefühler mit Softwareberechnung von $t_{wb}$.