Thermodynamik in Druckbehältern zur Druckstoßsicherung

Die richtige Auslegung von Druckbehältern zur Druckstoßsicherung erfordert die zutreffende Beschreibung der thermodynamischen Vorgänge, insbesondere des Wärmeaustauschs mit dem Druckluftpolster. Der Beitrag stellt hierzu einen Berechnungsansatz vor, der die wesentlichen Bilanzgrößen des Wärmeübergangs erfasst. Diese sind der konduktive und der konvektive Wärmeübergang, die Kondensationswärme des Wasserdampfes bei der Dekompression, die Strahlungswärme der Wand, die durch auskondensierte Nebeltröpfchen aufgenommen wird sowie die Erstarrungswärme bei Unterschreiten des Gefrierpunktes. Validiert wird der Ansatz anhand von Messwerten durch Abgleich der Veränderung der inneren Energie des Druckluftpolsters. Die Daten aus Dekompressions-, Kompressionsversuchen sowie von Pumpenabschaltungen zeigen eine gute Übereinstimmung. Damit kann der meist verwendete, aber ungenaue Ansatz mittels konstantem Polytropenexponenten in Druckstoßprogrammen ersetzt werden.