Identifikation und Reduktion unterschiedlicher systematischer Einflussgrößen auf die Messung von Hochtemperatur-Wasserstoffpermeation an Parabolrinnenreceivern

Abstract

Die Vakuumisolierung von Receiverrohren in Parabolrinnenkollektoren kann durch Hochtemperatur-Wasserstoff-Permeation aus der Wärmeträgerflüssigkeit beschädigt werden. Zur Vermessung der Wasserstoff-Permeation an Parabolrinnenreceivern wird ein Argon-Wasserstoff-Gasgemisches bei unterschiedlichen Temperaturen in einem Labor-Testaufbau innenseitig durch ein Receiverrohr geleitet. Der isolierende Vakuumringraum des zu vermessenden Receiverrohrs wird dafür mit einem Vakuumanschluss adaptiert, während einer Messung wird der Receiver mit einer Impedanzheizung temperiert. Die Messung der Permeationsraten erfolgt entweder anhand des Druckanstieges im Vakuumringraum oder über ein angeschlossenes Massenspektrometer. Zur Homogenisierung der Messbedingungen wurde der Teststand bezüglich Temperaturdatenaufnahme, Heizungsregelung und thermischen Abstrahlungsverlusten überarbeitet. Für die Permeationsbestimmung über den Druckanstieg wurde eine an die Druckverhältnisse angepasste Berechnung der Durchschnittstemperatur des Vakuumvolumens implementiert. Außerdem wurden Messdaten zur Bewertung der Messunsicherheit des Massenspektrometers mithilfe eines Testlecks erzeugt und der Teststand durch eine zusätzliche unabhängige Vergleichsmethode der Messwerte erweitert. Aus den über den Vergleich identifizierten systematischen Einflüssen auf die Messunsicherheit wurde eine verbesserte Messprozedur entwickelt. Durch die vorgenommenen Anpassungen konnten die Abweichungen zwischen den Messverfahren von eingangs 54 % auf 40 % gesenkt werden. Die verbleibende Abweichung zwischen den Messmethoden liegt nun in der Schnittmenge der kombinierten Messunsicherheiten beider Messmethoden.