Onderwerp: Bevroren afsluiter

Aart Korstjens schreef :
Als iemand wil zoeken naar een 3D model van een afsluiter, dan wil ik er daarna wel even een bevriezingssimulatie op los laten zowel in dichte als in de toestand met een beetje water.

Simulatie is leuk, praktijk is (soms?) beter?

Aart Korstjens schreef :
Dan zou ik niet meer in een vliegtuig stappen als ik jouw was

Een simulatie geeft veel meer inzicht dan een test en een test is daarnaast ook niet heilig omdat je hierin ook aannames doet over een omstandigheid (sorry voor de experts, het toverwoord is boundary condition').
Ik doe voor de automotive niet anders, grappig is dat inmiddels simulaties een veel hogere score krijgen dan pass fail tests en zelfs ook nog hogere scores dan life time data.

Anyway, ik dacht dat je opzoek was naar een meer gefundeerde uitspraak, berekening of simulatie, ipv van anekdotische data.

Sorry, Mea culpa, ik ben geen wetenschapper. Ik weet dus ook niet hoe ik een 3D model zou moeten maken.

Ik neem je niets kwalijk hoor, het is nogal gespecialiseerd werk. Zelfs veel van onze eigen engineers zijn niet altijd op de hoogte van hoe nauwkeurig FEA tegenwoordig is.

Dat 3D model zou ik niet zelf maken, veel te veel gedoe en bovendien zou je dan er eentje open moeten maken op alles na te meten ( ik denk niet dat er iemand de beschikking heeft over een micro CT scanner). Er zwerft van alles rond op het grote net, Solidworks heeft bv een grote database met van alles en nog wat.

.Gewoon echte afsluiters nemen, alle problemen opgelost.
www.blakes-lavac-taylors.co.uk/blakes_seacocks.htm

@Saeftinge zo'n half open afsluiter, zou dat ook veilig zijn bij een horizontaal liggende afsluiter en doorvoer ?

Saeftinghe schreef : Een kleine correctie. Water bevriest het eerst waar de aangrensende temperaturen het laagst zijn. Een slang of pijp met water (afslutier dus ook) bevriest van buiten naar binnen en ontdooit ook van buiten naar binnen.

Het grootste gevaar zit hem in ijs wat kouder word en wat krimpt, daar kan, afhankelijk van de situatie, water in de nis komen wat ook weer bevriest en daardoor een veel grotere druk creeren dan een afslutier die waterdicht afgesloten bevriest en weer ontdooid.

In mijn mening moet je een afsluiter dus ook nooit half open laten staan. Om die reden ook zijn simulaties bijna onmogelijk want tijdens het proces van vriezen en dooien kan er eventueel extra water opgenomen worden.

Wat Jeepee zegt lijken mij veel degelijkere afsluiters inderdaad die aan de waterzijde in iedergeval niet kapot zullen vriezen (hoewel: deze ruimte wordt naar beneden toe nauwer!):



Hoe zit dit aan de andere kant; daar waar de slangtule zit? Kan het kwaad als water daarin bevriest? Ijsprop kan tijdens het dooien omhoig worden gedrukt, toch?

Erikdejong schreef :
Ook dát kan in een simulatie meegenomen worden, maar dat was ik niet van plan.
Ik begreep dat het ging om de waterfilm in een open en gesloten kogelafsluiter en niet om dit soort effecten.

Overigens, om het nog erger te maken, ijs wordt steeds harder en gaat zich minder viskeus gedragen. Onder de -15/-20C is het vrijwel een vaste stof. Het krimpt daar en tegen weer wel. Hele leuke effecten gezien op uitlaatgassensoren, waarbij deze effecten optraden

Overigens zit er een hiaat in je spleet redenatie, zodra het water ontdooit en in contact komt met de buitenwereld is de spanning in je systeem weer gelijk aan de omgeving, daarbij komt ook nog dat water redelijk viskeus is rond het vriespunt. Ik verwacht dus niet dat de spanning toeneemt na een aantal cycles

Wat die waterfilm tussen kogel en huis betreft, daar kan een kogelkraan niet van stuk gaan. We praten over een film van een 10e milimeter oid.
De diameter van het ijspakketje zet dus uit in alle richtingen, de metalen behuizing moet dan 3.14x die uitzetting uitzetten omdat het om een omtrek gaat. Zo lang de uitzetting binnen het normale elastische gebied van het metaal blijft is er neits aan de hand.

Erikdejong schreef :
De vraag is dus of je onder je yield spanning blijft en ik dacht dat even uit te rekenen. De RVS kogel is zowel stijf als sterk, het moet dus naar buiten opgevangen worden. Denken is goed, data is beter.

Ik had nog een opmerking getypt onder jouw cycle hypothese. Ik denk dat daar een fout in zit.

Wat ik niet begrijp:
-water krimpt wanneer het vast (ijs) wordt (ok);
-vloeibaar water kan en zal, wanneer aanwezig, krimscheuren en ontstane holtes tussen het ijs opvullen en mee bevriezen (ok);
-bij dooien zet dit geheel uit (ok);

Nu het water in de kogel wanneer deze gesloten is en het bevriezingsproces start. Waar komt dit water wat de 10% ontstane vrije ruimte opvult dan vandaan? Afsluiter lekt niet dus als er 2 ml opgesloten zit in de kogel, dit bevriest (1.8 ml) en weer ontdooit (2 ml); wat mis ik hier? Waar komt de 0.2 ml water vandaan?

Precies. Het komt óf van buiten en dan heeft het een omgevingsdruk, óf het komt niet van buiten en eerder in de cycle heeft het een onderdruk gecreëerd.

Ik geloof zelf ook niet in de herhaalde bevriezingen de een hogere spanning in het materiaal teweeg brengen.

Leuk gedachten experiment, doet me aan lange borrel avonden in Delft denken. Biertje er bij en los gaan.

Als er een vacuum ontstaat en een of beide van de zittingen is vervuild, dan zou er water vanuit de slang of onderkant in kunnen lekken wellicht? Dat zou wel een onbetrouwbare afsluiter zijn, trouwens.

Lijkt me trouwens dat zowel het vries- als dooiproces van binnen in de boot tot de afsluiter doorwerkt. Bij bevriezing is het oppervlaktewater warmer dan de atmosfeer. Bij dooi andersom. "Boot" is dan een gat in het water, wat (indien onverwarmd!) enigszins isoleert en dus een beetje weerstand tegen warmteoverdracht geeft.

Klopt dat: zowel dooi als bevriezing van boven naar beneden?

Het opvullen van de krimpkieren was voornamelijk bedoeld om te ilustreren hoe een afsluiter in half open stand (zoals hier boven gesuggereerd word) juist averechts kan werken.
Overigens geld dit niet alleen als probleem voor afsluiters, maar ook voor pijpen en slangen.

ik (her)ken het probleem niet, terwijl voor onze urea producten heel veel cycli worden getest, met halve vulling en compleet gevuld. Ook hier gaat het daarbij om nauwe openingen en bevriezing vanaf verschillende kanten. Vandaar ook bevriezingssimulaties, ook daar wordt netjes rekening gehouden met een ijs front.

Ik ken het alleen uit de geologie, maar dat mechanisme is heel anders, brosse breuk door openen en sluiten van gesteente

Leidingen + afsluiter die gedeeltelijk open staat bevriezen, het gaat kouder worden en het ijs krimpt. Er onstaan kieren tussen het ijs en de wanden van de afsluiter alsmede de leidingen die eraan vastzitten.
Er steekt wind op, de boot beweegt en lucht kan wegsijpelen naar boven. De vrijgekomen ruimte komt gelijk vol met water van onderaf want de doorvoer zit ver genoeg onderwater dat het niet tot het buitenwater bevroeren is.
Ik heb de praktijk simulaties bij lloyd's op kantoor mee kunnen kijken en ben betrokken geweest bij het maken van de testopstellingen.

Interessant!

Maar hebben we nu een sluitende theorie (het mechanisme) waarom een gesloten, met water gevulde kogelafsluiter kapot kan vriezen? Volgens mij nog niet

Ik denk zelf dat het ook niet kan, ik heb er tenminste nog nooit van gehoord.

OK. Ik blijf doorvragen, want ik probeer dit te snappen. Bij een kier is mijn systeem spanningsloos geworden. In de kier komt water en dat bevriest weer. De uitzetting is nu alleen nog maar de kier en niet meer de hele prop, dan is mijn belasting na bevriezing toch lager?

Zo anders klinkt jouw setup niet van die van ons. Bij ons worden ze in klimaatkamers via een geforceerde luchtstroom gekoeld en zitten ze op een fixture waardoor er additionele koeling plaats vind. Ook hier bevriest en ontdooit de wand als eerste. Water wordt meestal van boven in het systeem gebracht in geval van volledige gevuld systeem. Bij partiële vulling soms onder een hoek.

Nachtvlinder schreef : Nee het zet uit! 8% volgens mijn Binas.

MvN schreef : Dat gedeelte is ook het probleem niet, maar als het daarna weer gaat dooien dan komt de uitzeting weer terug en heb je niet de uitzetting van het oorspronkelijke ijsvolume, maar ook nog van het later toegevoegde water.

@Gijper: Je hebt gelijk natuurlijk - anders zou ijs ook niet drijven op water!

Maar dan begrijp ik niet waarom men ervaart dat vorstschade optreedt tijdens dooi. Of zou dat komen omdat een (tot dan toe bevroren dus dichte) afsluiter dan pas gaat lekken

Nachtvlinder schreef :
Yep