D1B.4 Dust transport properties of hydrogen and natural gas in filters of gas stations
HyDelta
WP1B – Gasstations
D1B.4 – Stoftransport met waterstof/ aardgas ten behoeve van
gasfilters (Deel 1)
Status: final

Dit project is medegefinancierd door TKI Nieuw Gas | Topsector Energie uit de PPS-toeslag
onder referentienummer TKI2020-HyDelta.
 WP1B – Gasstations
D1B.4 – Stoftransport met waterstof/
aardgas ten behoeve van gasfilters
(Deel 1)

Document summary
Corresponderende auteur
Corresponderende auteur
Verbonden aan
Email adres

Ir. Sander van Woudenberg
Dr. Ir. Nard Vermeltfoort
KIWA Technology BV
sander.van.woudenberg@kiwa.com
nard.vermeltfoort@kiwa.com

Document historie
Versie

Datum

Auteur

1

04-Feb-2022

2

28-Feb-2022

2a

14-Mar-2022

3

07-Apr-2022

Sander
Woudenberg/
Vermeltfoort
Sander
Woudenberg/
Vermeltfoort
Sander
Woudenberg/
Vermeltfoort
Sander
Woudenberg/
Vermeltfoort

Verbonden aan
van KIWA Technology BV
Nard

Samenvatting
van
wijzigingen
Eerste versie; concept

de

van KIWA Technology BV
Nard

Tweede versie; verwerking
commentaar

van KIWA Technology BV
Nard

Derde versie; verwerking
commentaar

van KIWA Technology BV
Nard

Vierde versie; verwerking
commentaar

Verspreidingsniveau
Verspreidingsniveau
PU
Public
R1
Beperkt tot
• Partners inclusief Expert Assessment Group
• Andere deelnemers aan het project inclusief Sounding Board
• Externe entiteit gespecificeerd door het consortium (please specify)
R2
Beperkt tot
• Partners inclusief Expert Assessment Group
• Andere deelnemers aan het project inclusief Sounding Board
R3
Beperkt tot
• Partners inclusief Expert Assessment Group

X

Document beoordeling
Partner
Kiwa Technology BV
Enexis
Rendo
Alliander
Stedin
Gasunie
NBNL, Gasunie, Kiwa, DNV, TNO, NEC

Naam
Arie Kooiman
Raymond van Hooijdonk/ John Voogt
Johan Jonkman
Peter Verstegen
Ricardo Verhoeve
Steffen Elgersma
HyDelta Supervisory Group
Page 2/40

WP1B – Gasstations
D1B.4 – Stoftransport met waterstof/
aardgas ten behoeve van gasfilters
(Deel 1)

Executive summary
In view of the energy transition, there is an ongoing interest to assess whether the existing natural gas
infrastructure can be utilized to transport hydrogen. In the HyDelta work package 1B, it is specifically
researched if existing gas pressure reducing stations are suitable, or alternatively can be made
suitable for this purpose. One of the focus area’s in a gas pressure reducing station is the filter
element. This filter element is applied to filter the incoming gas and remove dust and protect the active
components of the station as well as the downstream grid.
 In the past, Kiwa has performed research into the gas transport velocity [1] where it was concluded
that in case of hydrogen, a factor 3 will be applicable to be able to transport the same amount of
energy. The effect of this increase in gas velocity on the filter is unknown. Therefore the main goal of
this research will be to answer the following question:
Is it possible to utilize the currently applied type of filter element without modifications
to safely and efficiently filter dust in the natural gas grid when hydrogen would be
applied?
An answer on the main question contains many aspects and cannot be answered clearly without
understanding the basic physics of dust transport in a hydrogen environment. To understand and
answer the basic physics, the following sub-questions have been drafted. Sub-questions 1 to 4 will be
answered in this report, questions 5 and 6 will be researched in a follow up;
1. What is the consequence of switching from natural gas to hydrogen in view of the gas velocity
and the effects on dust transport?
2. Will the increase in gas velocity lead to an increase of dust in the filters?
3. Which characteristics of the dust in the natural gas grid are important to take into account
when executing the test program?
4. Which variables should be examined in test program to assess the risk involved with respect
to the transportation ability of dust when switching from natural gas to hydrogen?
5. What is the effect of operational gas grid pressure on dust transport?
6. What are the consequences for the filters with respect to dust transport?
The sub-questions are aimed so to give insights into the transport of dust in natural gas as well as in
hydrogen. The main question can be answered by the sub-question if two assumptions are made.
 Firstly; the change in medium from natural gas to hydrogen has little to no effect on the filtration
properties of the filter. Secondly: the impact of the particles that hit the filter is negligible compared to
the mass and rigidity of the filter. By doing so, the main question can be simplified by answering a part
of the sub-questions.
To answer the sub-questions, a literature study was executed. As a result, several theories were found
but none of these include research involving dust transport phenomena with hydrogen. To examine
which theory approaches reality, a set of experiments have been performed. The literature study was
used as a basis to practically approach the construction of a test setup. With this transparent setup,
tests have been performed in 6 steps. In the first set of tests, the reproducibility as well as the
dependency of time and mass have been mapped. The tests will support the selections which were
made to perform the second set of tests.
 The terminal velocity (defined as the tipping point where a dust particle start to move with the gas) in
relation to the dust particle size were researched for air, natural gas and hydrogen. From these
experiments, it can be concluded that the terminal velocity is between 1,2 and 2,6 times higher for
hydrogen in comparison with natural gas. When this is combined with the knowledge that hydrogen
needs an increased velocity by a factor of 3, it can be concluded that it is likely that initially more dust
will be transported if the grid is transferred to the distribution of hydrogen. This is the most important
conclusion from these test. The biggest nuance on this conclusion is that dust transport is dependent
on the mean dust particle size as well as the density of the dust.
This research indicates that there seems to be a link between the momentum (rho-v²) of the gas and
the amount of dust which is moved. A recommendation here would be to further examine this
momentum theory experimentally as well as theoretically. Understanding this link could be an enabler
to understand dust transport phenomena in different gasses as well as dust transport with gasses at

Page 3/40

WP1B – Gasstations
D1B.4 – Stoftransport met waterstof/
aardgas ten behoeve van gasfilters
(Deel 1)
different pressures. Also it is recommended that tests with actual stations, pressures and flows are
preformed to validate the models and assumptions.
 Page 4/40

WP1B – Gasstations
D1B.4 – Stoftransport met waterstof/
aardgas ten behoeve van gasfilters
(Deel 1)

Samenvatting
In het kader van de energietransitie wordt in het HyDelta project onderzocht of de bestaande
aardgasdistributie infrastructuur kan worden ingezet voor het transporteren van waterstof. In het
werkpakket HyDelta 1B is onderzocht of de bestaande gasstations geschikt zijn, of geschikt te maken
zijn, voor de distributie van waterstof. Een van de aandachtspunten hierbij is het filter in het gasstation
die het inkomende gas filtert zodat er geen verontreinigingen in de actieve componenten van het
station en het achterliggende net komen.
Uit eerder onderzoek van Kiwa [1] is gebleken dat de stromingssnelheid in de leidingen in geval van
waterstof een factor 3 hoger zal moeten gaan worden om dezelfde hoeveelheid energie te kunnen
transporteren. Het is onbekend wat deze toename in stroomsnelheid voor effect heeft op het gasfilter.
 Daarom heeft dit onderzoek het doel om de volgende onderzoeksvraag te beantwoorden:
Kan het huidige type stoffilter zonder aanpassingen worden toegepast voor het veilig
en efficiënt filteren van deeltjes in het gasdistributienet wanneer er wordt overgestapt
op waterstof?
Een antwoord op deze hoofdvraag bevat vele facetten en is niet eenduidig te beantwoorden zonder
eerst de basisfysica van stofdeeltjes in waterstof goed te begrijpen. Om deze basisfysica te begrijpen,
en daarmee antwoord te kunnen geven op de hoofdvraag, worden de eerste vier deelvragen
onderzocht. De laatste twee vragen zullen in een vervolg onderzoek ondergebracht worden:
1. Wat is het effect van de verandering van aardgas naar waterstof en het verhogen van de
gassnelheid op stoftransport?
2. Komt er door het verhogen van de gassnelheid meer stof in de filters terecht?
3. Wat karakteriseert het stof in het gasnet voor het uitvoeren van een testprogramma?
4. Welke variabelen moeten in een testprogramma onderzocht worden om tot een eenduidige
conclusie te komen rondom de risico’s met stof bij omschakeling van aardgas naar waterstof?
5. Wat is het effect van de netdruk op stoftransport?
6. Wat zijn de te verwachten effecten voor het filter met betrekking tot stoftransport?
Bovenstaande deelvragen zijn gericht om inzicht te geven over het stoftransport in aardgas en
waterstof. Om de hoofdvraag te beantwoorden worden een tweetal aannames gedaan. De eerste
aanname is dat het medium (aardgas of waterstof) dat door het filter stroomt weinig tot geen effect
heeft op de filtratie eigenschappen van het filter. Ten tweede wordt aangenomen dat de impact die
een stofdeeltje heeft wanneer het tegen het filter wordt geblazen, verwaarloosbaar is ten opzichte van
de massa en robuustheid van het filter. Door deze aannames wordt de hoofdvraag vereenvoudigd en
kan deze beantwoord worden door een deel van bovenstaande deelvragen te beantwoorden.
 Om de deelvragen te beantwoorden is eerst een literatuurstudie uitgevoerd. Hieruit kwamen diverse
theorieën naar boven maar bleken experimentele resultaten niet voor handen. Om te onderzoeken
welke theorie de praktijk het beste beschrijft, zijn experimenten uitgevoerd. Hierbij is goed gekeken
naar het literatuuronderzoek en daarmee is op pragmatische wijze een doeltreffende opstelling
opgezet. Met deze opstelling zijn testen gedaan in 6 stappen. In de eerste stappen zijn
reproduceerbaarheid, tijds- en massa-afhankelijkheid beproefd. Dit geeft een verdedigbare basis voor
de gemaakte keuzes die worden gebruikt bij de vervolgexperimenten.
Zo is voor verschillende korrelgroottes de kritische snelheid (gedefinieerd als het omslagpunt waarbij
een deeltje gaat meebewegen met de gasstroom) bepaald in lucht, aardgas en waterstof. Deze
kritische snelheid ligt voor waterstof een factor 1,2 tot 2,6 hoger dan bij aardgas. Echter, om dezelfde
hoeveelheid energie te transporteren zal de verwachte snelheid voor waterstof een factor 3 hoger
liggen. Door dit te combineren kan er dus initieel meer stoftransport worden verwacht wanneer de
distributienetten worden overgezet van aardgas naar waterstof. Dit is dan ook de belangrijkste
conclusie van het onderzoek. De grootste nuancering hierbij is dat dit afhangt van zowel de
gemiddelde korrelgrootte als de dichtheid van het stof.
Uit het onderzoek lijkt naar voren te komen dat er een mogelijke relatie is tussen het momentum (rhov²) van het gas en de hoeveelheid stoftransport. Het is aan te bevelen deze momentum theorie nog
verder theoretisch en experimenteel te onderzoeken. Het begrijpen van deze relatie is van belang om
een directe link te kunnen maken tussen gassen onderling en tussen gassen bij verschillende
drukken. Daarnaast zijn testen met werkelijke installaties, drukken en debieten aan te bevelen om
zeker te zijn dat de aannames en het schaalmodel kloppen.
 Page 5/40

WP1B – Gasstations
D1B.4 – Stoftransport met waterstof/
aardgas ten behoeve van gasfilters
(Deel 1)

Table of contents
Document summary ................................................................................................................................ 2
Executive summary ................................................................................................................................. 3
Samenvatting........................................................................................................................................... 5
1.
Aanleiding ........................................................................................................................................ 8
Doelstelling .......................................................................................................................................... 8
Aanpak ................................................................................................................................................. 9

2.
3.
Gasdrukregelstation ...................................................................................................................... 10
2.1

Opbouw van het gasdrukregelstation ................................................................................... 10

2.2

Gasfilters................................................................................................................................ 11

Literatuurstudie ............................................................................................................................. 12
3.1 Interessante literatuur ................................................................................................................ 12
3.2 Definitie van transparante testopstelling.................................................................................... 13

4.
Testopstelling ................................................................................................................................ 15
4.1 Transparante testopstelling ........................................................................................................ 15
4.2 Type stof voor experimenten ...................................................................................................... 16
4.3 Testmatrix.................................................................................................................................... 17
4.4 Beschrijving van het uitvoeren van de testen. ............................................................................ 19

5.
Meetresultaten.............................................................................................................................. 20
5.1 Stoftransport in verschillende gassen (stap 1 en 2) .................................................................... 20
5.2 Stoftransport en de invloed van tijd (stap 3) .............................................................................. 23
5.3 Stoftransport en reproduceerbaarheid (stap 4).......................................................................... 24
5.4 Hoeveelheid aanwezig stof en stoftransport (stap 5) ................................................................. 26
5.5 Stoftransport en gassnelheid (stap 6) ......................................................................................... 27

6.
 Conclusies en aanbevelingen ........................................................................................................ 31
Conclusies .......................................................................................................................................... 31
Aanbevelingen: .................................................................................................................................. 32

Referenties ............................................................................................................................................ 33
I Overzicht van vragen HyDelta WP1B ................................................................................................. 34
II Overzicht samenstelling begeleidings- en sparringsgroep ................................................................ 35
III Begrippenlijst ..................................................................................................................................... 36
IV Samenstelling stof ............................................................................................................................ 37
V Berekeningen voor transparante testopstelling ............................................................................... 38
VI Foto’s van transparante testopstelling ............................................................................................ 39
Page 6/40

WP1B – Gasstations
D1B.4 – Stoftransport met waterstof/
aardgas ten behoeve van gasfilters
(Deel 1)

Page 7/40

WP1B – Gasstations
D1B.4 – Stoftransport met waterstof/
aardgas ten behoeve van gasfilters
(Deel 1)

1. Aanleiding
In het kader van nationaal onderzoeksprogramma HyDelta is als onderzoeksvraag binnen het
werkpakket gasstations gekeken naar de geschiktheid van het huidige aardgasnet om te gebruiken
voor waterstofdistributie. Een van de deelvragen is in hoeverre de huidige gasstations geschikt zijn
voor waterstof. In stations zitten filters om te voorkomen dat stof in kwetsbare componenten
terechtkomt. Met waterstof zal een ander medium door het gasstation en het filter getransporteerd
worden en dit werpt de vraag op in hoeverre gasfilters zich anders zullen gedragen wanneer er
waterstof doorheen stroomt. Heeft een omschakeling naar waterstof invloed op de hoeveelheid
vervuiling (vanuit het gasnet) van filters met stof en zo ja, is het aanpassen van het onderhoudsregime
gewenst?
In dit onderzoek is het doel om de volgende onderzoeksvraag te beantwoorden:
Kan het huidige type stoffilter zonder aanpassingen worden toegepast voor het veilig
en efficiënt filteren van deeltjes in het gasdistributienet wanneer er wordt overgestapt
op waterstof?
De Nederlandse regionale netbeheerders willen van bestaande – of eventueel beperkt aangepaste –
gasdrukregelstations voor aardgas en zuiver waterstof (H2) vaststellen wat de impact gaat zijn op het
transport van stof. Dit stof is aanwezig in het distributienetwerk als gevolg van veroudering van
netwerken en werkzaamheden uit het verleden aan netwerken.
 Toelichting:
Waterstof heeft andere fysische
eigenschappen dan aardgas en
om dezelfde hoeveelheid energie
te leveren als met aardgas moet
de gassnelheid van het waterstof
ongeveer een factor drie hoger
zijn. Dit wordt geïllustreerd aan de
hand van de energiedichtheid en
de calorische waarde in het figuur
aan de rechterkant.
Figuur 1: eigenschappen van aardgas en waterstof

Doelstelling
Om de probleemstelling zoals hierboven gesteld goed te kunnen beantwoorden moet eerst gekeken
worden naar de fysische mechanismen die ten grondslag liggen aan vervuiling van het filter. De
belangrijkste oorzaak van vervuiling is namelijk het transport van stof voordat dit stof het filter bereikt.
Over het transport van stof door middel van waterstof is echter nog maar weinig bekend. Daarom is de
hoofddoelstelling van dit onderzoek, om middels praktijkproeven inzicht te krijgen in het transport van
stof in leidingen. Hierbij worden zowel lucht, aardgas als waterstof onderzocht als transporterend
medium. De testen met lucht zijn uitgevoerd omdat deze veilig en met lagere kosten en
milieubelasting uitgevoerd kunnen worden in vergelijk met aardgas en waterstof. Het onderzoek is
opgezet om aan te tonen of de hoeveelheden getransporteerd stof kunnen gaan leiden tot een
aanpassing van het onderhoudsregime aan gasfilters wanneer het gasdistributienetwerk wordt
overgezet van aardgas naar waterstof.
 Page 8/40

WP1B – Gasstations
D1B.4 – Stoftransport met waterstof/
aardgas ten behoeve van gasfilters
(Deel 1)

Aanpak
Voor het uitvoeren van testen met stof dient allereerst begrepen te worden hoe stof zich gedraagt in
een gasstroom. In de basis waren drie stappen voorgesteld om het gedrag te bestuderen. Hierbij is
een opstelling bedacht op basis van de variabelen die invloed hebben op stoftransport. Een
literatuurstudie is hiervoor uitgevoerd om de opstelling goed te kunnen construeren en de gemaakte
keuzes verder te onderbouwen. Tevens kan de theorie die van toepassing is op stoftransport, beter
begrepen worden.
De testopstelling is gebruikt om de variabelen beter in kaart te brengen.
Stap 1; Transparante testopstelling voor begrip en visualisatie (atmosferische condities)
Stap 2; Testen met aardgas op hoge druk (8 bar)
Stap 3; Testen met waterstof op hoge druk (8 bar)
De opstelling in de eerste stap werkt onder atmosferische druk, dit terwijl gasfilters in gasstations en
het voorgaand leidingsysteem bij RNB’s meestal rond de 8 bar bedreven worden. Echter is de eerste
stap nodig om de juiste inzichten te krijgen in de belangrijke variabelen en de invloed van deze
variabelen. Daarnaast kan in een transparante testopstelling gevisualiseerd worden hoe stoftransport
plaatsvindt, en ook heel specifiek onder welke omstandigheden (zie ook bijlage VI). Om deze inzichten
op hogere druk te kunnen verwerven, is erg kostbaar. De reden hiervan is dat de complexiteit van de
transparante testopstelling (die bestand is tegen hoge drukken) en de risico’s (en daarmee ook de
kosten) exponentieel stijgen wanneer de druk toeneemt.
 Een complicerende stap in het onderzoek is hoe stof gecontroleerd gedoseerd kan worden in een
leiding, al dan niet op druk en al dan niet gevuld met een brandbaar gas. Het vinden van een geschikt
systeem om dit mogelijk te maken is erg lastig gebleken. Daarnaast bleek dat met het uitvoeren van
stap 1 er op diverse fronten meer inzichten werden gekregen op het stoftransport die van groot belang
zijn voor het uitvoeren van stap 2 en 3. Om binnen het gereserveerde budget en tijd te blijven, spitst
deze rapportage zich specifiek toe op stap 1. De onderzoeksresultaten van deze stap zullen
gerelateerd worden aan de doelstelling en een doorkijk zal gegeven worden naar mogelijk
vervolgonderzoek.
Page 9/40

WP1B – Gasstations
D1B.4 – Stoftransport met waterstof/
aardgas ten behoeve van gasfilters
(Deel 1)

2. Gasdrukregelstation
2.1

Opbouw van het gasdrukregelstation

In een gasdrukregelstation wordt de nominale inlaatdruk in de regel verlaagd van 8 bar(g) naar 100
mbar(g) zodat gas in een lagedruknetwerk richting huishoudens getransporteerd kan worden.
Een modern gasdrukregelstation is veelal ondergebracht in een roestvaststalen behuizing en bestaat
minimaal uit de volgende componenten:
• Inlaatafsluiter die tevens dienst doet als veiligheidsafsluiter (VA).
• Stoffilter.
• Drukregelaar met aangebouwde veiligheid (veiligheidsafsluitklep (VAK)).
• Uitlaatafsluiter type vlinderklep of kogelkraan.
Figuur 2 toont een geopend gasdrukregelstation. Hierin is het gasfilterhuis omlijnd en aan de rechter
kant is dit huis schematisch weergegeven.
Figuur 2: Links een geopend gasdrukregelstation (districtstation). Rechtsboven een gasfilterhuis en rechtsonder een aantal
typisch toegepaste G-klasse filters.
 Page 10/40

WP1B – Gasstations
D1B.4 – Stoftransport met waterstof/
aardgas ten behoeve van gasfilters
(Deel 1)

2.2

Gasfilters

In een gasdrukregelstation zit een filterhuis met daarin een gasfilter. Dit filter voorkomt dat vervuilingen
binnentreden bij kritische componenten zoals de gasdrukregelaar en veiligheden die in het station
zitten. Tevens wordt voorkomen dat vervuilingen in het lagedruknet terechtkomen. In het merendeel
van de gevallen bevat het filterhuis een cilindervormige cartridge die vervuilingen opvangt en zo
verwijdert. Naarmate het filter verder vervuilt, neemt de drukval over het filter toe, hetgeen een
indicatie kan zijn voor vervanging. Testen uit het verleden hebben echter aangetoond dat de drukval
geen goede indicator is voor de mate van vervuiling [2]. Hierdoor kan enkel het visueel inspecteren
van het gasfilter worden aangewend om vast te stellen dat een gasfilter vervangen dient te worden.
De filters zijn uiterst robuust. Pas als het filter echt overdreven vol zit is doorslag te verwachten [3].
Daarnaast gaan filters niet kapot van het gas dat er doorheen stroomt, maar door de vervuiling en
bijbehorende drukval. Pas bij een zeer grote mate van vervuiling kan het drukverschil zo groot worden
dat het filter kapot gaat. Op basis van de materialen in een gasfilter wordt niet verwacht dat waterstof
het filter of het filtratieprincipe verandert, het momentum van het gas (rho-v²) blijft immers ongeveer
gelijk bij een driemaal hoger snelheid van waterstof ten opzichte van aardgas. Het is dus met name de
hoeveelheid stof die het filter beïnvloedt. Vandaar de aanname dat er vooral gekeken moet worden
naar stoftransport stroomopwaarts van het filter.
De filters zoals momenteel toegepast in de gasdistributie zijn afkomstig van verschillende fabrikanten.
 Niet al deze fabrikanten bestaan nog omdat ze opgegaan zijn in andere bedrijven of gestopt zijn met
het fabriceren van filters. Voor leveranciers van nieuwe filters zijn M-filters en Votech filters
veelgehoorde namen. In beide gevallen leveren deze partijen G-klasse filters die in gasdrukregel- en
meetstations worden toegepast.
Page 11/40

WP1B – Gasstations
D1B.4 – Stoftransport met waterstof/
aardgas ten behoeve van gasfilters
(Deel 1)

3. Literatuurstudie
3.1 Interessante literatuur
Voor het fysisch proces waarbij vaste stof getransporteerd wordt door een gas is veel onderzoek
gedaan omdat dit vele toepassingen kent in de procestechnologie. Voorbeelden hiervan zijn zeer
divers zoals bijvoorbeeld het scheiden van zand uit gas in schaliegas applicaties en fluidized bed
reactoren voor nucleaire reactoren.
In het H100 project rapport “Transportation of debris by hydrogen flow inside PE pipelines” [4] wordt
een screening gedaan van beschikbare informatie in het publieke domein. Hierbij wordt een vergelijk
gemaakt tussen verschillende gassen op basis van fysische eigenschappen. Tevens worden
verschillende theorieën belicht met betrekking tot transport van stof in aardgas en waterstof. Deze
theorieën zijn niet eenduidig als het gaat om de verhouding tussen stoftransport in aardgas en
waterstof. Er zijn ook geen experimenten gedaan om deze theorieën verder te substantiëren.
In de paper “Pick-up, critical and wind threshold velocities of particles” [5] wordt een screening
gemaakt voor het transport van vaste stof in vloeistoffen. Hierbij wordt een analyse gemaakt van
verschillende theorieën die gebruikt worden voor pneumatisch transport. Wat vooral interessant is aan
het artikel, is hoe verschillende theorieën/ experimenten een master curve met een gedefinieerde
foutmarge volgen. De analyse aan de hand van Reynolds en Archimedes lijkt tevens toepasbaar op
gassen. Het idee van een kritische snelheid van het transporterende medium is tevens van toepassing
wanneer stof getransporteerd wordt in een gasleiding netwerk.
 Bovenstaande paper [4] hangt nauw samen met de paper “On the prediction of pickup and saltation
velocities in pneumatic conveying” [6]. Uit het artikel valt op te maken dat vele theorieën beschikbaar
zijn voor het pneumatisch transport van vaste stofdeeltjes. In het artikel wordt onderscheid gemaakt
tussen fijn stof (0-200 micron) en grof stof (200-4000 micron) waarbij de theorie van Rizk een
afhankelijkheid laat zien voor het transport van stof voor verschillende korrelgroottes. Tevens is uit het
artikel op te maken dat het transport van vaste stof afhankelijk kan zijn van de hoeveelheid te
transporteren vaste stof en zijn verschillende soorten vaste stof transport onderzocht.
In de paper “Motion of entrained particles in gas streams” [7] wordt de relatie tussen het Reynolds
getal en de weerstandscoëfficiënt belicht. Hierbij is er specifieke aandacht voor versnelling/ vertraging
van het gas en de effecten die dit heeft op stoftransport. Gezien de fluctuatie van de snelheid in een
gasnetwerk is dit een interessant onderwerp.
In de paper “Minimum transport velocities of minerals and metallic dusts in exhaust systems” [8] wordt
middels experimenten gekeken naar de pick-up snelheid, de terminal velocity en de saltation velocity
van verschillende vaste stoffen met verschillende dichtheden. Het gaat hierbij om de snelheid wat bij
stofdeeltjes opgepikt worden door een gasstroom, uitvallen uit de gasstroom en wanneer stofdeeltjes
zich turbulent door een buis verplaatsen. Hiervoor is een opstelling gebouwd waarbij met lucht is
getest. Daarbij zijn voor de verschillende vaste stoffen correlaties opgesteld op basis van de dichtheid
en de pick-up snelheid.
 In de paper “on the drag of freely falling non-spherical particles” [9] wordt specifiek aandacht besteedt
aan de invloed van de vormkarakteristieken van een stofdeeltje wanneer dit getransporteerd wordt in
een ander medium. De vorm heeft invloed op de drag coëfficiënt CD oftewel weerstandscoëfficiënt van
een deeltje in een gas en is tevens sterk afhankelijk van het Reynolds getal.
Bovenstaande papers zijn allen gebruikt voor het ontwerpen van de transparante testopstelling.
Page 12/40

WP1B – Gasstations
D1B.4 – Stoftransport met waterstof/
aardgas ten behoeve van gasfilters
(Deel 1)

3.2 Definitie van transparante testopstelling
In scheidingsprocessen wordt gebruikt gemaakt van modellen om een uitspraak te doen over hoe
goed de scheiding van twee media kunnen plaatsvinden. Het kan hier gaan om gas-vloeistof,
vloeistof-vloeistof, gas-vaste stof of vloeistof-vaste stof scheiding. Het proces waarbij een
krachtenbalans bestaat tussen de zwaartekracht enerzijds en het drijfvermogen aan de andere kant.
Dit wordt beschreven door de wet van Stokes (Stokes law). De wet is gebaseerd op de laminaire
grenslaagtheorie waarbij de grenslaag om het omstroomde deeltje laminair wordt beschouwd. Het
gaat hierbij om perfect sferische deeltjes. In de onderstaande figuur staat een korte schets van de
situatie. De variabelen in onderstaande schets en verderop in deze paragraaf zijn toegelicht in bijlage
III.
Figuur 3 – het krachtenveld volgens Stokes law in een horizontaal snelheidsveld

Wanneer bovenstaande vergelijkingen voor de drag force (luchtweerstand, in dit geval het
krachtenveld waarin een deeltje zich beweegt) en de gravitatiekracht worden omgeschreven, kan de
terminale snelheid (terminal velocity, TV) bepaald worden volgens de volgende vergelijking.
 𝑇𝑣 = √

3𝑔𝑑𝑝 (𝜌𝑝 − 𝜌𝑔 )
𝜌𝑔
(Vergelijking 1)

Deze terminale snelheid bepaalt welke deeltjesgrootte een opwaartse of neerwaartse beweging zal
ondergaan op basis van het snelheidsveld. In combinatie met de verblijftijd van een deeltje in een
gasnet kan op basis van het krachtenveld iteratief bepaald worden welke deeltjesgrootte gescheiden
kan worden op basis van de eigenschappen van het deeltje alsook het medium waarin het zich
beweegt.
Stof aanwezig in het gasdistributienet wordt gekarakteriseerd worden door fysische grootheden.
Afhankelijk van het medium (aardgas/ waterstof) en het stromingsveld kan bepaald worden of een
deeltje zich in een laminair of turbulent stromingsveld bevindt.
Page 13/40

WP1B – Gasstations
D1B.4 – Stoftransport met waterstof/
aardgas ten behoeve van gasfilters
(Deel 1)
Voor een perfect sferische deeltjes kan worden omschreven dat;

𝑇𝑣 = √

4𝑔𝑑𝑝 (𝜌𝑝 − 𝜌𝑔 )
3𝜌𝑔 𝐶𝐷
(Vergelijking 2)

Hierin is de drag coëfficiënt CD een functie van het Reynolds getal. De gevoeligheid voor turbulentie
beschreven kan worden volgens de onderstaande figuur (zie Perry’s Chemical Engineers’ Handbook
6-51) [10].
Figuur 4 – het krachtenveld volgens Stokes law

Aan de hand van bovenstaande grafiek kan, afhankelijk van het Reynolds getal, bepaald worden wat
de waarde van drag coëfficiënt CD gaat zijn bij verschillende gassen en stromingsregimes.
Voor transport van vaste stoffen kunnen verschillende regimes beschreven worden aan de hand van
de drag coëfficiënt op basis van het Reynolds getal. Hierbij is, afhankelijk van het Reynolds getal;
Stokes law, intermediate law of Newton’s law van toepassing. Newton’s law komt in hoge mate
overeen met vergelijking 2 en ziet er als volgt uit;

𝑇𝑣 = 1,73√

𝑔𝑑𝑝 (𝜌𝑝 − 𝜌𝑔 )
𝜌𝑔
(Vergelijking 3)

Deze vergelijking is van toepassing op transport van vaste stoffen bij Reynoldsgetallen tussen de
1000 en de 350.000.
 Met deze theorie kan aan de hand van de variabelen voor het testprogramma bepaald worden welke
lengte de transparante testopstelling moeten hebben (in combinatie met de gassnelheid) om de
scheiding van stof te bestuderen. Deze berekening is toegevoegd in bijlage V.
Page 14/40

WP1B – Gasstations
D1B.4 – Stoftransport met waterstof/
aardgas ten behoeve van gasfilters
(Deel 1)

4. Testopstelling
Voor stap 1 in het testprogramma is een mobiele transparante testopstelling ontworpen en
geconstrueerd. Op deze manier kan de op-/afbouw van gasflow snel, eenvoudig en veilig
plaatsvinden. Met deze opstelling is gekeken in hoeverre de theorie benaderd kan worden met de
praktijk. De opstelling zoals hier beschreven is ontworpen in een iteratief proces van testen en
experimenten. De basis, het visualiseren van stoftransport, is hierbij vanaf het begin behouden.
Dankzij dit intensieve proces zijn in verschillende stappen onderdelen aan de opstelling toegevoegd
om de bediening, de reproduceerbaarheid en de effectiviteit te verbeteren. De beschrijving van de
opstelling betreft de uiteindelijke versie van de opstelling. Ook de resultaten welke in de volgende
hoofdstukken worden besproken, zijn verkregen met de opstelling die hier besproken wordt.
Door een deel van de opstelling te construeren met transparante leidingen, kan visueel worden
vastgesteld wanneer stof wordt getransporteerd en hoe stof zich gedraagt in verschillende gassen.
4.1 Transparante testopstelling
Schematisch is de meetopstelling als volgt:

4

Figuur 5 - Schematische weergave van transparante testopstelling

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
Gastoevoer: aardgas, waterstof of perslucht.
Drukregelaar; Pin = 200 bar, Pmax = 8 bar.
Reduceerventiel (BD-gas - IGA); Pin = 8 bar, Pu,max = 300 mbar.
 Handmatig bedienbaar regelventiel
Mass flow meter (MFM); perslucht (capaciteit is 60 m3n/h), aardgas, waterstof (capaciteit: 210
m3n/h )
T-stuk met dop voor stofdosering
Tweewegklep met afblaas 1 voor instellen flow
Camera voor optisch inzicht
Stoffilter (110 mm diameter); zeer dicht filter, ingeklemd tussen twee PVC flenzen. Tevens
afblaas 2 voor afblazen van gas tijdens stoftransport testen.
Afneembare weegbak voor neergeslagen getransporteerd stof

Om een indruk te krijgen hoe de opstelling er in de praktijk uitziet wordt verwezen naar bijlage VI.
Page 15/40

WP1B – Gasstations
D1B.4 – Stoftransport met waterstof/
aardgas ten behoeve van gasfilters
(Deel 1)

4.2 Type stof voor experimenten
Stof is altijd aanwezig in het distributienetwerk als gevolg van veroudering van netwerken en
uitgevoerde werkzaamheden. Waar en in welke hoeveelheid het stof zich precies bevindt, is vaak
onduidelijk en dit kan leiden tot onverwachte en onaangename situaties [11]. Met de overschakeling
van aardgas naar waterstof wordt verwacht dat de gassnelheden in het netwerk toe zullen nemen als
gevolg van de hoeveelheid energie per kuub gas. Om deze factoren mee te nemen, is er een
literatuuronderzoek uitgevoerd naar experimenten uit het verleden met de focus op stoftransport in
distributienetwerken. In 1977 is door de gemeentebedrijven Heerlen onderzoek gedaan naar het
aanwezige stof in een gasdistributienet [12]. Hierbij was de voornaamste zorg dat zowel de kwantiteit
als de kwaliteit van de gaslevering gewaarborgd kon worden. Het VEG-Gasinstituut heeft destijds de
aangeleverde monsters met vast stof onderzocht waarbij tevens de korrelgrootte fracties bepaald zijn.
Het merendeel van deze korrels zijn kleiner dan 300 micron. In hoofdzaak bleek dit stof uit
cokesovengas afkomstig.
 In een onderzoek naar het toepassen van elektreetfilters in gasdistributie netwerken is in 1993
gekeken naar de karakteristieken van het stof dat is gefilterd door installaties in het veld [13]. Roest
vormde hierin de voornaamste component waarna testen met deze filters zijn uitgevoerd door
GASTEC/TNO bij het energiebedrijf Amsterdam.
In beide rapportages komt naar voren dat stof vooral bestaat uit ijzeroxide en zand met karakteristieke
maten van +/- 300 micron en kleiner. Hiervoor zijn verschillende leveranciers benaderd om
gekarakteriseerd stof te leveren. Op basis van bovenstaande referenties is gekozen voor glasparels
(SiO2 > 70%) zoals die worden toegepast in straalkasten. Deze glasparels konden geleverd worden in
de maten die karakteristiek zijn voor het stof beschreven in bovenstaande literatuur, daarnaast is het
een goed gedefinieerd stof en zijn de glasparels homogeen en hebben glasparels een hoge dichtheid
zodat het goed overeenkomt met bovenstaande testen. Door een onderverdeling te maken in fijn,
medium en grof stof, kan de invloed van het specifieke stof goed bestudeerd worden.
In onderstaande foto’s zijn achtereenvolgens van links naar rechts fijn stof (40-70 micron), medium
stof (150-250 micron) en grof stof (400-600 micron) weergegeven. De exacte samenstelling van de
glasparels is toegevoegd in bijlage V.
 Page 16/40

WP1B – Gasstations
D1B.4 – Stoftransport met waterstof/
aardgas ten behoeve van gasfilters
(Deel 1)

Figuur 6 – Boven: Foto’s van het gekozen stof (fijn, medium, grof). Onder: een foto met de drie groottes naast elkaar

Wanneer de glasparels onder een microscoop bekeken worden, kan worden waargenomen dat de
deeltjes allen nagenoeg rond zijn. Daarnaast kan worden vastgesteld dat de deeltjesgrootte goed
overeenkomt met de opgegeven spreiding per geleverde stofsoort, en het stof als homogeen kan
worden beschouwd. Beide conclusies zijn belangrijk voor het onderzoek aangezien veel theorie en
literatuur uitgaat van perfect sferische deeltjes voor berekeningen met empirische vergelijkingen.
Figuur 7 – Microscoop opnamen van het gekozen stof (fijn, medium, grof)

4.3 Testmatrix
Met de meetopstelling voor deel 1 is het voornaamste doel om beter te begrijpen hoe stof
getransporteerd wordt door een gas. Volgens de literatuur spelen verschillende variabelen een grote
rol;
•
•
•
•
•
•

Het soort gas
De temperatuur en de druk van het gas
Het soort stof
De gemiddelde korrelgrootte en korrelgrootteverdeling
De snelheid van het gas
De lengte van de opstelling (punt tussen stofinjectie en stoffilter)

Een aantal van deze variabelen wordt getest in de beschreven opstelling. Om dit gestructureerd te
doen, wordt er gebruik gemaakt van een testmatrix. Bij het beschrijven van de matrix gebruiken we het
begrip “Terminal Velocity” (TV). Vrij vertaald: eindsnelheid. Dit is de gassnelheid waarbij het stof
meegevoerd wordt door het gas. Wanneer de gassnelheid boven de TV zit zal er stoftransport
plaatsvinden (het stof beweegt met de gasstroom mee). Onder de TV zal het stof (nagenoeg) blijven
liggen.
Page 17/40

WP1B – Gasstations
D1B.4 – Stoftransport met waterstof/
aardgas ten behoeve van gasfilters
(Deel 1)
Hieronder zijn verschillende stappen gedefinieerd waaruit de testmatrix is opgebouwd.
 Test
Stap 1

Stap 2

Stap 3
Stap 4

Stap 5

Stap 6a

Stap 6b

Gas
Lucht
Lucht
Lucht
Aardgas
Aardgas
Aardgas
Waterstof
Waterstof
Waterstof
Lucht
Lucht
Aardgas
Waterstof
Lucht
Aardgas
Waterstof
Lucht
Aardgas
Waterstof
Aardgas
Waterstof

Snelheid
0 -> TV
0 -> TV
0 -> TV
0 -> TV
0 -> TV
0 -> TV
0 -> TV
0 -> TV
0 -> TV
1,25TV
1,25TV
1,25TV
1,25TV
1,25TV
1,25TV
1,25TV
1,25TV -> 3TV
1,25TV -> 3TV
1,25TV -> 3TV
1,25TV -> 3TV
1,25TV -> 3TV

Stof
Fijn
Medium
Grof
Fijn
Medium
Grof
Fijn
Medium
Grof
Medium
Medium
Medium
Medium
Medium
Medium
Medium
Medium
Medium
Medium
Medium
Medium

Gewicht
~50 gram
~50 gram
~50 gram
~50 gram
~50 gram
~50 gram
~50 gram
~50 gram
~50 gram
~ 50 gram
~50 gram
~50 gram
~50 gram
Variabel
Variabel
Variabel
~50 gram
~50 gram
~50 gram
~50 gram
~50 gram

Te verkrijgen inzicht
Invloed van snelheid

Invloed van medium

Invloed van tijd
Reproduceerbaarheid

Stof hoeveelheid

Invloed van snelheid

Momentum1

Tabel 1 – Experimenten met transparante testopstelling

In stap 1 wordt gestart met perslucht en wordt voor verschillende korrelgroottes de TV bepaald door
het transport in de buis visueel te volgen bij stapsgewijze verhoging van het gasdebiet. Dit geeft een
antwoord op de vraag wat voor invloed deeltjesgrootte heeft. (Verwachting: hogere TV bij grotere
deeltjes)
In stap 2 wordt de TV bepaald voor zowel aardgas als waterstof zodat de verschillen tussen de
gassen zichtbaar worden. Verwachting: TV-lucht is ongeveer TV-aardgas en TV-waterstof is ongeveer
3*TV-aardgas.
 In stap 3 wordt de invloed van de tijd nader bekeken en wordt gemeten hoeveel stof er in het filter
wordt gescheiden wanneer de snelheid net boven de TV wordt ingesteld. Doel van deze meting is om
vast te stellen wat een goed tijdsinterval voor een gewichtsmeting is.
In stap 4 wordt gekeken naar de reproduceerbaarheid van metingen. Hierbij worden identieke testen
meermaals uitgevoerd en wordt gemeten in hoeverre de hoeveelheid afgevangen stof bij die testen
gelijk is.
In stap 5 wordt gezocht naar de invloed van de beschikbare hoeveelheid stof in verhouding tot de
getransporteerde hoeveelheid stof. Als er meer stof in het T-stuk wordt geplaatst, wordt er dan
procentueel ook meer getransporteerd? Verwachting: Percentage van stoftransport blijft gelijk.
In stap 6a wordt de invloed van de gassnelheid nader bekeken en wordt gemeten hoeveel stof er
getransporteerd wordt wanneer de snelheid verhoogd wordt tot meermaals de TV waarde.
Verwachting: met een verhoging van de gassnelheid neemt ook het stoftransport toe, waarbij dit effect
bij aardgas sterker zal zijn dan bij waterstof.
In stap 6b wordt gezocht naar de onderbouwing van de momentum stelling. Hierbij wordt onderzocht
of een vergelijkbaar momentum (rho*v^2)1 van aardgas en waterstof zorgt voor een vergelijkbare

1

Met momentum wordt bedoeld de impuls van de gasstroom, te weten het product van massa en snelheid.
Page 18/40

WP1B – Gasstations
D1B.4 – Stoftransport met waterstof/
aardgas ten behoeve van gasfilters
(Deel 1)
hoeveel getransporteerd stof. Verwachting: Vergelijkbaar momentum zorgt voor een vergelijkbare
hoeveelheid getransporteerd stof.
4.4 Beschrijving van het uitvoeren van de testen.
De testen vangen aan door een afgewogen hoeveelheid stof in een buis met een kleine diameter
(19mm ID) te brengen. Hierna wordt het debiet van het gekozen gas geregeld met de afsluiter.
Hierdoor stroomt het gas met een gedefinieerde snelheid door de buis.
 Bij het doorlopen van de testmatrix zijn twee soorten experimenten gedaan waarbij of visualisatie van
stoftransport of weging van getransporteerd stof de aandacht had.
Voor een test ten behoeve van de visualisatie van het stoftransport wordt het gasdebiet met behulp
van een handbediende klep aan de stroomopwaartse kant van de mass flow meter (MFM) stapsgewijs
verhoogd waarbij verschillende regimes in stoftransport te onderscheiden zijn. Afhankelijk van het
soort gas, de karakteristieken (dichtheid en korrelgrootteverdeling) van het stof en de snelheid van het
gas, zal stof wel of niet door de buis getransporteerd worden.
Omdat stof in één keer (batchgewijs) via het T-stuk in de opstelling wordt gebracht, vindt tijdens de
aanvang van het experiment spreiding van het stof over de bodem van de transparante buis plaats.
Door deze spreiding ontstaat een uniform snelheidsprofiel boven het verspreide stofbed en kan het
gedrag van het stof goed gevolgd worden. Het gedrag van het stof in de gasstroom wordt halverwege
tussen het T-stuk en de verticale sectie (met het filter) bestudeerd.
Na de eerste stoftransport-spreiding verdeelt stof zich over de bodem van de transparante pijp. Door
het geleidelijk opvoeren van het gasdebiet ontstaan zogenaamde “zandduinen”. Stofdeeltjes worden
opgepikt en slaan een stuk verderop weer neer. Dit gedrag is als “lopende zandduinen” getypeerd,
Hierbij wordt stof langzaam door de volledige testopstelling naar de weegsectie getransporteerd.
 Voor een test met weging van het getransporteerde stof, wordt het gas afgeblazen tot de gassnelheid
constant is. Het debiet wordt ingesteld met behulp van een handbediende afsluiter met daarna een
mass flow meter (MFM). Achter deze MFM is een tweeweg klep geïnstalleerd. In de eerste positie
wordt gas naar een afblaas gestuurd en deze instelling wordt gebruikt om het debiet in te stellen. Vóór
het verzetten van de kogelkraan wordt stof gedoseerd via een T-stuk met een deksel aan de
bovenkant. Wanneer dit deksel gesloten is en het debiet nauwkeurig is ingesteld, kan de kogelkraan
omgezet worden en wordt het gas door de transparante sectie gestuurd.
Gedurende een gemeten tijdsinterval wordt stof getransporteerd door de transparante buis waarna
stof wordt opgevangen in de weegbak. Na het afronden van de test wordt de hoeveelheid opgevangen
stof gewogen. De opwaartse gassnelheid in de sectie met het filter is zo laag dat stof het filter niet zal
bereiken (zie bijlage V). Ondertussen wordt de transparante testopstelling schoongemaakt door er met
hoge snelheid gas er doorheen te laten stromen waardoor het achtergebleven stof verwijderd wordt.
De weegbak wordt weer teruggeplaatst en de testopstelling wordt weer gevuld met gas waarna het
experiment herhaald kan worden.
Page 19/40

WP1B – Gasstations
D1B.4 – Stoftransport met waterstof/
aardgas ten behoeve van gasfilters
(Deel 1)

5. Meetresultaten
Voor elke stap in de testmatrix beschreven in hoofdstuk 4 zullen in dit hoofdstuk de resultaten
gegeven en besproken worden. Hierbij wordt aangegeven of een visuele inspectie van bijvoorbeeld de
TV gedaan is of dat een gewichtsbepaling is uitgevoerd.
 5.1 Stoftransport in verschillende gassen (stap 1 en 2)
In stap 1 van de testmatrix wordt gestart met experimenten van stoftransport in lucht. Deze
experimenten zijn uitgevoerd om visueel te bepalen wanneer stof getransporteerd wordt. De
experimenten zijn in tweevoud uitgevoerd. Voor aanvang van elk experiment wordt stof afgewogen
met een gewicht van ongeveer 50 gram. Voor de verschillende stofsoorten (fijn, medium en grof stof)
is op deze manier de terminal velocity (TV) bepaald. De resultaten staan in Figuur 8 als blauwe balken
in de grafiek.
In stap 2 is bovenstaand experiment herhaald voor zowel aardgas als waterstof zodat de verschillen
tussen de gassen inzichtelijk worden gemaakt. Hierbij is de verwachting dat de TV van lucht ongeveer
gelijk is aan de TV van aardgas. Ook wordt verwacht dat de TV van waterstof ongeveer driemaal de
TV van aardgas zal zijn. Deze veronderstelling geldt zowel voor fijn, medium als grof stof. De
resultaten van de meting zijn te zien in Figuur 8 alsmede in Tabel 2.
Figuur 8 – De terminal velocity (TV) voor fijn, medium en grof stof bij perslucht, aardgas en waterstof

In onderstaande tabel is een overzicht getoond van de TV voor aardgas en waterstof bij verschillende
stofsoorten (fijn, medium en grof). Tevens is in deze tabel de ratio tussen het aardgas en

Page 20/40

WP1B – Gasstations
D1B.4 – Stoftransport met waterstof/
aardgas ten behoeve van gasfilters
(Deel 1)
waterstofdebiet uitgerekend. Hieruit valt op te maken dat deze ratio niet altijd hetzelfde is en afhangt
van het soort stof.
 Page 21/40

WP1B – Gasstations
D1B.4 – Stoftransport met waterstof/
aardgas ten behoeve van gasfilters
(Deel 1)

Fijn stof

Medium stof

Grof stof

Aardgas
Terminal velocity (TV) [m/s]
Reynolds getal
Laminair/ turbulent

3,1
4539
Turbulent

3,2
4778
Turbulent

6,0
8958
Turbulent

Waterstof
Terminal velocity (TV) [m/s]
Reynolds getal
Laminair/ turbulent

3,7
745
Laminair

5,4
1079
Laminair

15,8
3138
Turbulent

1,2

1,7

2,6

Ratio TVaardgas / TVwaterstof

Tabel 2 – Vergelijk van aardgas met waterstof

Dat de snelheidsratio niet gelijk blijft bij verschillende deeltjesgrootte is een effect dat niet verwacht
was. Voor zowel fijn stof als medium stof is op te maken dat de verhouding tussen de gassnelheid
waarbij continu stoftransport plaatsvindt, veel lager ligt dan een factor 3. Zoals gebleken in Hoofdstuk
3 zijn fijn stof en medium stof een goede representatie van het stof dat in het gasdistributienetwerk
aanwezig is. Op basis van bovenstaande resultaten kan geconcludeerd worden dat er met waterstof,
bij een driemaal hogere gassnelheid dan met aardgas, nodig voor een gelijkblijvende hoeveelheid
energietransport, meer stof getransporteerd zal gaan worden dan bij aardgas.
Page 22/40

WP1B – Gasstations
D1B.4 – Stoftransport met waterstof/
aardgas ten behoeve van gasfilters
(Deel 1)

5.2 Stoftransport en de invloed van tijd (stap 3)
In stap 3 wordt de invloed van tijd nader bekeken en wordt gemeten hoeveel stof er wordt gescheiden
wanneer de snelheid net boven de terminal velocity wordt ingesteld. Doel van deze meting is om vast
te stellen wat een goed tijdsinterval voor een gewichtsmeting is.
Verwachting: hoeveelheid afgevangen stof zal afhankelijk zijn van snelheid, tijd en deeltjesgrootte.
 Voor bestudering van de invloed van tijd, is een vijftal testen gedaan. Voor elke test is 50 gram
medium stof afgewogen. Uit stap 2 is geleerd wat de TV waarde voor verschillende gassen en
stofsoorten is. Voor dit experiment wordt gekozen voor 1,25 x TV lucht, wat neerkomt op een
gassnelheid van 3,25 m/s.
Er is gekozen om de experimenten uit te voeren met een tijdsduur van 10, 30, 60, 180 en 360
seconden.
Figuur 9 – percentage afgevangen medium stof als functie van tijd (bij perslucht)

Bovenstaande grafiek kan worden geconstrueerd wanneer het percentage getransporteerd stof wordt
uitgezet tegen de tijd. Op basis van de metingen kan een goed passende trendlijn (met een hoge R2waarde (= determinatiecoëfficiënt)) getrokken worden. Hieruit blijkt een behoorlijke afvlakking bij
hogere tijdsintervallen. Zo is het procentuele verschil tussen 180 seconden en 360 seconden minder
dan 5%.
Met in het achterhoofd de hoeveelheid experimenten die gedaan zullen worden, is gekozen voor een
tijdsinterval van 180 seconden wanneer stoftransport middels weging wordt gedaan.
Page 23/40

WP1B – Gasstations
D1B.4 – Stoftransport met waterstof/
aardgas ten behoeve van gasfilters
(Deel 1)

5.3 Stoftransport en reproduceerbaarheid (stap 4)
In stap 4 wordt gekeken naar de reproduceerbaarheid van metingen. Hierbij wordt meermaals
hetzelfde experiment uitgevoerd met identieke instellingen op verschillende dagen. Voor elke test is
50 gram medium stof afgewogen. Uit de eerdere experimenten is geleerd wat de TV-waarde is voor
verschillende gassen en stofgroottes. Voor alle experimenten is gekozen voor een gassnelheid van
1,25 x TV voor lucht, aardgas en waterstof waarbij gedurende 180 seconden stof wordt
getransporteerd. De resultaten staan in onderstaande tabel en in Figuur 10 weergegeven.
 Lucht

Aardgas

Waterstof

1,25TV

3,25 m/s

4,0 m/s

6,7 m/s

Test 1
Test 2
Test 3
Test 4

62,8%
62,6%
56,1%
59,8%

30,9%
24,2%
20,3%
28,2%

8,0%
4,8%
7,8%
7,6%

Standaard deviatie

2,7%

4,0%

1,3%

Tabel 3 –Reproduceerbaarheid van stoftransport met lucht, aardgas met waterstof. De testresultaten zijn gegeven als
percentage van de oorspronkelijke stofhoeveelheid dat is getransporteerd

Figuur 10 – percentage afgevangen medium stof voor verschillende gassen bij 1,25TV

Er kan middels de standaard deviatie (de zwarte balkjes in Figuur 10) een maat bepaald worden voor
de spreiding op de reproduceerbaarheid. De meeste metingen liggen goed rond het gemiddelde
waardoor de standaard deviatie laag blijft. Uit deze metingen kan geconcludeerd worden dat de
experimenten met een goede reproduceerbaarheid zijn uitgevoerd.
Tevens kan aan de hand van deze experimenten inzichtelijk gemaakt worden in hoeverre
verschillende gassen (met een verschillende dichtheid) stof transporteren bij een gassnelheid van de
1,25 keer de TV-waarde. Bij een afnemende gasdichtheid wordt minder stof getransporteerd. Dit geeft
een vermoeden van een relatie tussen impuls en hoeveelheid getransporteerd stof. Dit zal in een later
stadium nader onderzocht worden.
