8.4.3.1.2   Numerische Berechnung des Temperaturanstieges
Um auch den Einfluss der Temperaturverteilung in der Ladung zu erfassen, muss eine numerische Simulation des Temperaturanstiegs vorgenommen werden. Hierzu wird der Container mit der Ladung in viele Einzelelemente unterteilt, und für jedes Einzelelement wird die Erwärmung während eines Zeitschritts bestimmt. Mit den so ermittelten neuen Temperaturen wird der Wärmeaustausch mit der Umgebung durch die Isolierung des Containers bzw. den Nachbarelementen bestimmt. Hiermit kann wieder eine neue Temperaturänderung berechnet werden. Dies wird so lange wiederholt, bis der betrachtete Zeitraum abgearbeitet wurde..
 
Für die hier durchgeführte Simulation wurde ein 20'-Container in 10 x 25 x 10 Elemente unterteilt, sodass jedes Element einen Würfel mit der Kantenlänge ca. 24 cm ergibt. Das Zeitintervall für einen Rechenschritt betrug sechzig Sekunden. In der durchgeführten Simulation wurden die oben im Beispiel der überschlägigen Berechnung aufgeführten Annahmen verwendet.
 
Das Ergebnis dieser Berechnung ist in den folgenden Abbildungen nach zwölf Stunden, vierundzwanzig Stunden und achtundvierzig Stunden ohne Kühlung dargestellt. Die mittlere Temperaturerhöhung nach achtundvierzig Stunden ergibt sich zu 5,2 K, und liegt damit geringfügig unter der überschlägig berechneten. Dieser Effekt ergibt sich daraus, dass durch die schnelle Erwärmung der äußeren Schichten der Ladung der Temperaturunterschied zur Umgebung abnimmt, sodass entsprechend weniger Wärme durch die Isolierung eindringt.
 
Deutlich zu erkennen ist, dass sich die am stärksten exponierten Stellen im Container am schnellsten erwärmen. Dies sind die oberen Ecken im Container. Nach zwölf Stunden beträgt der Temperaturanstieg hier bereits 7,0 K, nach vierundzwanzig Stunden 9,2 K und nach achtundvierzig Stunden sogar 13,1 K. Gleichzeitig hat sich der Kern der Ladung auch nach achtundvierzig Stunden erst um 1,6 K erwärmt.
 
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Abbildung 48: Berechnete Temperaturverteilung im Container nach zwölf Stunden; Anfangsinnentemperatur -20 °C, Außentemperatur +20 °C

 
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Abbildung 49: Berechnete Temperaturverteilung im Container nach vierundzwanzig Stunden; Anfangsinnentemperatur -20 °C, Außentemperatur +20 °C

 
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Abbildung 50: Berechnete Temperaturverteilung im Container nach achtundvierzig Stunden; Anfangsinnentemperatur -20 °C, Außentemperatur +20 °C

 
Wie stark sich die oberen Ecken des Staus gegenüber der mittleren Temperatur erwärmen, hängt in erster Linie von der Wärmeleitfähigkeit im Ladungsblock ab. Dabei gilt, dass je höher die Staudichte der Ware ist, desto gleichmäßiger erwärmt sie sich. Dies ist darauf zurückzuführen, dass eine geringe Staudichte auf einen hohen Luftanteil in der Verpackung schließen lässt, da die eigentliche Dichte der Ware aufgrund ihres hohen Wassergehaltes immer nahezu gleich ist. Die in der Verpackung enthaltene Luft wirkt als Isolator, der den Wärmeaustausch zwischen den äußeren und den inneren Schichten behindert.
 
Insgesamt wird an dieser Berechnung deutlich, dass bereits relativ kurze Ausfälle der Kühlung von nur ca. einem Tag in exponierten Teilen der Ladung zu signifikanten Temperaturerhöhungen führen können. Daher ist es insbesondere beim Einsatz von Datenloggern in der Ladung von entscheidendem Einfluss, wo genau ein solcher Logger im Container platziert wird.
 
 

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