Berechnung der zeitabhängigen Wandtemperatur von Druckbehältern zur Druckstoßsicherung mittels Differenzenverfahren

Abstract

Bei den transienten thermodynamischen Vorgängen in Druckbehältern zur Druckstoß-sicherung hat der konvektive Wärmeübergang den größten Einfluss und wird maßgeblich durch die Temperaturdifferenz zwischen Druckluftpolster und Behälterinnenwand bestimmt. Bislang wurde für Berechnungen die Behälterwandtemperatur als konstant oder als Funktion der Drucklufttemperatur angenähert, es fehlte ein Ansatz zur zutreffenden Berechnung der Wandtemperatur anhand der physikalischen Zusammenhänge. Diese Lücke wird mit dem vorliegenden Beitrag geschlossen. Es wird gezeigt, wie mittels zentralem Differenzenverfahren die transiente Temperaturverteilung in der mehrschichtigen Behälterwand zutreffend modelliert werden kann. Die Validierung anhand von Messwerten zeigt eine gute Übereinstimmung.  Das Verfahren ist als Unterprogramm für Druckstoßprogramme geeignet.