Auslegung von Druckentlastungseinrichtungen bei Vakuumverlust in kryotechnischen Anlagen in Anlehnung an DIN EN ISO 21013-3

摘要

In kryotechnischen Anlagen müssen Volumen, die abgesperrt werden können, gegen Überdruck aufgrund von Wärmeeinfällen abgesichert werden. Bei vakuumisolierten Bauteilen ist ein Standardszenario für die Auslegung der Druckentlastungseinrichtung der Verlust des Isolationsvakuums. An Oberflächen unterhalb von 75 K kommt es dabei zur Kondensation der einfallenden Luft, was zu sehr hohen Wärmeeinfällen in die entsprechenden Bauteile und dem sich darin befindenden Fluid führt. Rechenvorschriften für die Dimensionierung von Sicherheitseinrichtungen werden hierfür seit Dezember 2016 in der DIN EN ISO 21013-3 gegeben, welche die DIN EN 13648-3 ersetzt hat. Der in der DIN EN ISO 21013-3 vorgegebene Wärmestrom bei Luftkondensation korreliert mit experimentellen Daten, die für Flüssigheliumbehälter mit einer Medientemperatur von 4,2 K gewonnen wurden. Die Auslegung von Druckentlastungseinrichtungen in kryotechnischen Anlagen ist gemäss der DIN EN ISO 21013-3 nicht möglich, da die abzusichernden Volumina deutlich vom Basisfall der Norm abweichen. Unter anderem beinhaltet dies Wärmeübertrager und komplexe Rohrleitungssysteme, die einen breiten Temperaturbereich abdecken. Anhand von Beispielen zeigen wir die Auslegung von Druckentlastungseinrichtungen zur Absicherung solcher Systeme. Ausgehend von den Rechenvorschriften der DIN EN ISO 21013-3 werden hierbei Skalierungen und Erweiterungen entwickelt, um diese auch bei der Absicherung kryotechni-scher Anlagen anwenden zu können.