凍結時の破壊について

質問

水が凍結する時に、どの様に圧力が掛かるか知りたいです。
図のように、Ｌ時に曲がった円筒形の容器の片側に製品、片側を開放状態で、内部に水を満たし、凍結させた場合に、製品に過大圧が掛かり、破壊してしまう現象が起きており、対策方法を検討しております。
円筒形の径を小さくする、Ｌ部分の径を小さくする等検討しておりますが、径を小さくする事で、効果が出るのか分かっておりません。
凍結すると、どの様に圧力が掛かるのか教えて頂けますでしょうか。

宜しくお願い致します。

回答No.2

foomufoomu

もしかしたら・・・ですが、
最初に上が凍って容器をふさがなければよいので、
上のほうを断熱材でおおって、下から凍るようにすれば、うまくいくかもしれません。

回答No.1

foomufoomu

おそらく、まず上の開放部分が凍り、容器をふさいだ形になり、その後内部が凍ることで全体に圧力がかかると思います。
水の膨張なので、水に圧力をかけてもほとんど収縮しないことから、膨張分はすべて容器への圧力となり、とても大きな圧力になります。

解決方法としては、
径を小さくするなどの形状を工夫しても、たぶん解決しません。
肉厚を大きくしても、その分、容器の剛性が高くなるため、よけい圧力が大きくなるので、最終的に信じられないような肉厚が必要になると思います。

有効な方法としては、
・圧力を逃がすため、有効に効く場所（最後に凍る場所？）に、じゃばら、弁、ゴムのふた、などを設ける。
・装置全体を伸縮性の大きな金属(？)で作る。
ような方法しかないと思います。