| Allgemein | Vakuum | Industr. Anwendg. | HTSL | LNG | Daten |
| Kryosysteme |
Die physikalisch beste Möglichkeit ein System zu isolieren ist die Vakuumisolation mit einer Vielzahl reflektierender Folien zur Strahlungsreduzierung. Diese Methode ist allen anderen weit überlegen.
Ein Vergleich zeigt das deutlich:
| S c h a u m i s o l a t i o n 0,035 W/mK | Vakuumpanele 0,004 W/mK | Perlite mit Vakuum 0,001 W/mK | Hochvakuum mit refl. Folien 0,00025 W/mK | |
| Verluste (Watt) ---> 1 m Rohrlänge, 30 mm Durchmesser | 20 | 16 | 4 | 1 |
| Isolierdicke (cm) | 10 | 1 | 1 | 1 |
- Vakuum besser als 1 x 10E-5 mbar im kalten Zustand
- Vakuum stabil für mindestens 2 Jahre ohne nachzuevakuieren
- Vielschichtisolation mit 30 Lagen
- Vakuum nachprüfbar
- äußere Hülle sollte keine kalten Flecke aufweisen
Vakuumisolierte Transferleitungen zum Transport von flüssigen Gasen sind heute Standard in der Industrie und in Forschungsstätten. Es gibt sie in starrer und flexibler Ausführung.
Unten sieht man eine typische vakuumisolierte Transferleitung.
Ein ausreichendes Vakuum ist entscheidend für eine gute Isolierung. Dieses Vakuum kann nicht einfach nur durch einmaliges Evakuieren aufrecht erhalten werden. Weitere Maßnahmen müssen getroffen werden. Neben entsprechender Sauberkeit bei der Fertigung, müssen verschiedene Materialien, wie Getter, Molekularsiebe oder Aktivkohle mithelfen, dieses Vakuum 10 oder mehr Jahre zu gewährleisten.
Verschlechtert sich das Vakuum unter 1x10E-4 mbar, kann sich die Isolierleistung schon bis zu 50 % verringern. Bei einem Vakuum unter 1x10E-3 mbar kann sich die Isolierleistung um mehrere Faktoren verschlechtern.
| Druckbereich | Druck in (mbar) | Moleküle pro cm³ | mittlere freie Weglänge |
| Umgebungsdruck | 1013,25 | 2,7 x 10E19 | 68 nm |
| Grobvakuum | 300 -> 1 | 10E19 -> 10E16 | 0,01 -> 100 µm |
| Feinvakuum | 1 -> 10E-3 | 10E16 -> 10E13 | 0,1 -> 100 mm |
| Hochvakuum (HV) | 10E-3 -> 10E-7 | 10E13 -> 10E9 | 100 mm -> 1 km |
| Ultrahochvakuum (UHV) | 10E-7 -> 10E-12 | 10E9 -> 10E4 | 1 -> 10E5 km |
| extrem hohes Vakuum | <10E-12 | <10E4 | >10E5 km |
| Beispiele | |||
| Staubsauger | 800 | 10E19 | 70 nm |
| Drehschieberpumpe | 1 -> 10E-3 | 10E16 -> 10E13 | 100 µm -> 10 cm |
| Hochvakuumisol. Rohrleitung | 10E-4 -> 10E-5 | 10E12 -> 10E11 | 1 m -> 10 m |
| Druck auf dem Mond | ~10E-11 | 4 x 10E5 | 10000 km |
| Interplanetarer Raum | 10 | ||
| Interstellarer Raum | 1 |
der Brennstoff der Zukunft
Kühlt man Erdgas auf etwa -163°c ab, kondensiert es und wird flüssig. Man nennt es LNG (liquid natural gas). Die Flüssigkeit nimmt etwa 1/600 des Volumens vom Gas ein. Das Gewicht beträgt etwa 45% vom Wasser. Erdgas besteht typischerweise aus etwa 90° Methan, etwas Ethan, Propan und schwereren Wasserstoffen.
Umweltfreundliche Verbrennung setzt sich weiter durch. Erdgas wird in Zukunft mehr Anteil am Gesamtenergieverbrauch vieler Länder haben. In Norwegen werden Fähren mit Gas angetrieben, Dieselöl wird dadurch ersetzt.
Wie wird LNG aufbewahrt und transportiert?
Bei einer Temperatur von etwa -163°C müssen Tanks und Rohrleitungssysteme gut isoliert werden. In bester Weise erfüllt eine Vakuumisolierung diesen Zweck. Sie ist die optimale Möglichkeit, LNG mit geringsten Verlusten zu speichern und zu transportieren.
Für die Verteilung von Erdgas leisten doppelwandige, vakuumisolierte Rohrleitungssysteme einen wichtigen Beitrag.
| Material | Wärmeleitfäfigkeit W/(m*K) |
| Edelstahl | 15 |
| Glas | 0,76 |
| Glaswolle | 0,035-0,05 |
| Polyurethan | 0,024-0,035 |
| Kork | 0,035-0,046 |
| Luft | 0,0261 |
| Vakuumpanele | 0,004-0,006 |
| Vielschicht-Vakuumisolierung (SI) | 0,00025 |
| Kältemittel | N2 | H2 | He |
| Endzustand Metall | 77 K | 20,4 | 4,2 K |
| Anfangszustand Metall | 300 K | 300 K | 300 K |
| Ausnutzung von | kg Flüssigkeit / kg Metall | kg Flüssigkeit / kg Metall | kg Flüssigkeit / kg Metall |
| Verdampfungswärme | 0,43 | 0,2 | 4,2 |
| Verdampfungswärme und Enthalpie | 0,27 | 0,037 | 0,1 |
1 Watt -> 173,5 g/h Verdampfung von flüssigem Helium