Wärmeeintrag durch geneigte Rohrleitungen in kryogene Speicherbehälter

In kryogenen Speicherbehältern führt die Temperaturdifferenz zwischen dem kalten Inneren und der warmen Umgebung zu einem ständigen und unvermeidlichen Wärmeeintrag von außen. Ein beträchtlicher Anteil an diesem Wärmeeintrag wird durch Rohrleitungen verursacht. Durch einen ungünstigen Neigungswinkel können ¿ zusätzlich zu Wärmeleitung und Wärmestrahlung ¿ im Inneren der Rohrleitung Konvektionsbewegungen entstehen, welche den übertragenen Wärmestrom erheblich vergrößern. Die Folge ist unweigerlich eine teils dramatisch verkürzte Speicherdauer für das kryogene Medium im Inneren.

In dieser Arbeit wird das Problem der freien Konvektion in geneigten Rohrleitungen besonders im Hinblick auf die kryogene Speicherung von Wasserstoff im Kraftfahrzeug untersucht. Die Tankintegration und damit auch die Platzierung und Ausrichtung integrierter Rohrleitungen ist dort, bedingt durch das eingeschränkte Platzangebot, eine hochkomplexe Aufgabe, die mitunter Kompromisse verlangt.

Im Schwerpunkt dieser Arbeit werden die zentralen Fragestellungen geklärt, unter welchen Bedingungen freie Konvektion in geneigten Rohrleitungen maßgeblich auftritt und wie sie sich gegebenenfalls minimieren lässt.