Hoi Gelmar,
Hier een vereenvoudigd voorbeeld van wat er gebeurt bij het opslaan van waterstof in een cryo-gecomprimeerde tank.
Stel, je hebt een stalen drukvat met:
Binnendiameter: 0,4 m
Lengte: 0,9 m
Druk: 350 bar bij 20 °C.
Bij deze omstandigheden bevat de tank ongeveer 1,3 kg waterstofgas.
Als je de tank afkoelt naar 20 K (-253 °C) en de hoeveelheid gas gelijk blijft, dan daalt de druk tot ongeveer 24 bar. Dat komt doordat de druk bij constante massa en volume evenredig is met de temperatuur:
P2 = P1 ⋅ T2/T1
De metalen wand krimpt ook iets door de kou. De lineaire krimp kun je schatten met:
ΔL/L = α⋅ΔT
Bij een uitzettingscoëfficiënt van 16×10−6K−1 krimpt het metaal ongeveer 0,35 %.
Dit betekent dat de tank iets kleiner wordt, de spanning in het materiaal afneemt en de druk sterk daalt. In het echte ontwerp moet je daarnaast rekening houden met broswording, materiaalkeuze en isolatieverliezen.
Hebben jullie iets aan dit rekenvoorbeeld?
Groet,
Splinther
PWS-team TU Delft
