Leak testing of display cases using tracer-gas methods

Abstract

Diese Masterarbeit behandelt einen neuen Ansatz zur Messung der Dichtheit moderner Musemusvitrinen unter Verwendung von Indikatorgasmethoden. Der etablierte Ansatz zur Dichtheitsmessung beruht auf der Annahme eines linearen Austauschgesetzes für das Indikatorgas. Resultate aus Experimenten belegen, dass diese Annahme nicht immer richtig ist. Die in der Literatur zur Rechtfertigung des momentan angewandten Ansatzes zur Dichtheitsmessung vorgeschlagenen Austauschmodelle sind alle linear.<br /> Wir stellen ein nichtlineares Austauschmodell vor, welches Diffusion und den Einfluss von unterschiedlichen Temperaturen und Gaszusammensetzungen in der Vitrine und ihrer Umgebung berücksichtigt. Wir validieren es mit Hilfe von Ergebnissen aus Versuchen an einer eigens für diese Arbeit angefertigten Versuchsvitrine. Die nichtlinearität des Austauschgesetzes wird von den Ergebnissen der Experimente bestätigt. Wir bestimmen die Parameter des vorgeschlagenen Austauschgesetzes, welches den Austausch von gasförmigen Komponenten zwischen Vitrine und Umgebung beschreibt und beschreiben eine Methode wie diese identifiziert werden können.<br />

This masters thesis discusses a new approach to the measurement of the leak-tightness of modern high quality showcases using tracer gas methods. The classical approach for the leak-tightness measurement requires that the exchange law governing the time-dependent mole-fraction of the tracer gas is linear. Experimental results indicate that this is not always the case. So far only linear exchange models were proposed and discussed in the literature to justify the evaluation process. We develop an exchange model including diffusion and buoyancy effects and validate the models using experimental results from a special enclosure. The nonlinearity of the exchange law is confirmed by the experimental results and is included in the new exchange model. Parameters are found that describe the exchange of gaseous components in the air and a method how these parameters can be identified is suggested.<br />