ISO 21013-3:2026

Norme
internationale
ISO 21013-3
Troisième édition
Récipients cryogéniques —
2026-09
Dispositifs de sécurité pour le
service cryogénique —
Partie 3:
Détermination de la taille et du
volume
Cryogenic vessels — Pressure-relief accessories for cryogenic
service —
Part 3: Sizing and capacity determination
Numéro de référence
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Publié en Suisse
ii
Sommaire Page
Avant-propos .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 2
3 Termes, définitions et symboles . 2
3.1 Symboles .2
4 Calcul de la quantité totale de chaleur transférée par unité de temps, de la paroi chaude
(enveloppe extérieure) à la paroi froide (récipient intérieur) . 5
4.1 Généralités .5
4.2 Dans des conditions autres que le feu .6
4.2.1 Récipients isolés sous vide normal .6
4.2.2 Dispositif de mise en pression.6
4.2.3 Récipients isolés sous vide en cas de perte de vide et récipients non isolés sous
vide .7
4.2.4 Supports et tuyauteries .8
4.3 Dans des conditions de feu .8
4.3.1 Le système d’isolation reste totalement ou partiellement en place dans des
conditions de feu .8
4.3.2 Le système d’isolation ne reste pas en place dans des conditions de feu .9
4.4 Condensation de l’air ou de l’azote .10
4.4.1 Généralités .10
4.4.2 Perte de vide avec de l’air et de l’azote .10
4.4.3 Feu avec perte de vide avec de l’air ou de l’azote .10
4.5 Transfert de chaleur par unité de temps (watts) .11
4.5.1 Généralités .11
4.5.2 Fonctionnement normal .11
4.5.3 Régulateur de pression entièrement ouvert . 12
4.5.4 Condition de perte de vide . 12
4.5.5 Condition de feu avec perte de vide, enveloppe sous vide, et isolation totalement
ou partiellement en place . 13
4.5.6 Condition de feu avec perte de vide, pas d’isolation . 13
4.5.7 Taux de transfert de chaleur total . 13
5 Calcul du débit massique à décharger par les dispositifs de décharge de pression .13
5.1 Pression de décharge,P, inférieure à la pression critique . 13
5.2 Pression de décharge,P, supérieure ou égale à la pression critique .14
5.3 Exemple .14
6 Tuyauterie pour dispositifs de décharge de pression .15
6.1 Chute de pression . 15
6.1.1 Généralités . 15
6.1.2 Soupapes de décharge . 15
6.1.3 Disques de rupture . 15
6.2 Prise en compte de la contre-pression . 15
6.3 Transfert de chaleur .16
7 Dimensionnement des dispositifs de décharge de pression . 17
7.1 Généralités .17
7.2 Dimensionnement des soupapes de décharge de pression .17
7.2.1 Capacité de débit .17
7.2.2 Détermination de l’écoulement critique et de l’écoulement sous-critique pour
les gaz .18
7.2.3 Écoulement critique.18
7.2.4 Écoulement sous-critique .19
7.2.5 Méthode d'analyse recommandée .19
7.2.6 Exemple .21
7.3 Dimensionnement des disques de rupture .27

iii
7.3.1 Capacité de débit .27
7.3.2 Détermination de l’écoulement critique et de l’écoulement sous-critique pour
les gaz .27
7.3.3 Écoulement critique.27
7.3.4 Écoulement sous-critique .27
7.3.5 Méthode d'analyse recommandée . 28
7.3.6 Exemple .31
Annexe A (informative) Cryostats .35
Bibliographie .36

iv
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux
de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général
confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire
partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a
été rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir
www.iso.org/directives).
L’ISO attire l’attention sur le fait que la mise en application du présent document peut entraîner l’utilisation
d’un ou de plusieurs brevets. L’ISO ne prend pas position quant à la preuve, à la validité et à l’applicabilité de
tout droit de brevet revendiqué à cet égard. À la date de publication du présent document, l’ISO n’avait pas
reçu notification qu’un ou plusieurs brevets pouvaient être nécessaires à sa mise en application. Toutefois,
il y a lieu d’avertir les responsables de la mise en application du présent document que des informations
plus récentes sont susceptibles de figurer dans la base de données de brevets, disponible à l'adresse
www.iso.org/brevets. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne pas avoir identifié tout ou partie de
tels droits de propriété.
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données pour
information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion de
l'ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles techniques au
commerce (OTC), voir www.iso.org/avant-propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 220, Récipients cryogéniques en
collaboration avec le comité technique CEN/TC 268, Récipients cryogéniques et applications spécifiques
des technologies de l’hydrogène, du Comité européen de normalisation (CEN) conformément à l’Accord de
coopération technique entre l’ISO et le CEN (Accord de Vienne).
Cette troisième édition annule et remplace la deuxième édition (ISO 21013-3:2016) qui a fait l’objet d’une
révision technique.
Les principales modifications sont les suivantes:
— ajout d’une précision sur la surface extérieure totale du réseau de canalisations où le fluide s’écoule;
— inclusion du symbole du coefficient de débit de décharge;
— ajout d’une précision sur le coefficient de transfert de chaleur global par convection du réchauffeur
atmosphérique;
— ajout d’une information complémentaire sur les conditions de cas de feu et du système de mise en pression
(PBU);
— correction de la masse molaire en Kg/kmol et modification des Formules (32) et (43);
— ajout d’une information supplémentaire sur les cryostats.
Une liste de toutes les parties de la série ISO 21013 se trouve sur le site web de l’ISO.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes se
trouve à l’adresse www.iso.org/fr/members.html.

v
Norme internationale ISO 21013-3:2026(fr)
Récipients cryogéniques — Dispositifs de sécurité pour le
service cryogénique —
Partie 3:
Détermination de la taille et du volume
1 Domaine d’application
Le présent document spécifie des méthodes de calcul distinctes permettant de déterminer le débit massique
à décharger pour chacune des conditions spécifiées décrites dans le Tableau 1.
Tableau 1 — Paragraphe requis pour le calcul du débit massique en fonction de
a
la condition spécifiée
Tempé- État du système État du
Type de Utiliser les ar-
Condi- rature du d’isolation (enve- Conditions système
système État de vide ticles, y compris
tion récipient loppe extérieure + ambiantes de mise en
d'isolation les paragraphes
intérieur matériau isolant) pression
normale
(tempé- 4.2.3,4.2.4, 4.5.1,
1 intact
rature 4.5.2, 4.5.7, 5, 6, 7
sans
ambiante)
N/A
vide
totalement ou état normal
4.3.1, 4.5.1, 4.5.7,
2 partiellement en feu (922 K)
5, 6, 7
tempéra- place
ture du
4.2.1, 4.2.4, 4.5.1,
contenu à
4.5.2, 4.5.7, 5, 6, 7
la pression
normales
normal
4.2.1, 4.2.2, 4.2.4,
de décharge
(tempé- totalement
4 intact 4.5.1, 4.5.3, 4.5.7,
spécifiée
rature ouvert
5, 6, 7
ambiante)
4.2.3, 4.2.4, 4.5.1,
4.5.4, 4.5.7, 5, 6, 7
perte de
totalement ou
vide vide
4.3.1, 4.4.3, 4.5.1,
6 partiellement en feu (922 K)
4.5.5, 4.5.7, 5, 6, 7
place
normales
contenu
(tempé- état normal 4.4.2, 4.5.1, 4.5.4,
perte de
avec une
rature 4.5.7, 5, 6, 7
vide avec de
intact
tempéra-
ambiante)
l’air ou de
ture de
l’azote dans 4.4.3, 4.5.1, 4.5.5,
8 décharge
l’espace 4.5.7, 5, 6, 7
inférieure à
feu (922 K)
sous vide
vide et sans 4.5.1, 4.5.6, 4.5.7,
75 K
9 totalement perdu
vide 5, 6, 7
Lorsqu'aucune méthode de calcul appropriée n'est fournie pour une condition donnée, le débit massique requis est déterminé en
utilisant des bonnes pratiques d'ingénierie reposant sur des données de physique théorique bien établies.
Des recommandations concernant les dispositifs de décharge de pression pour cryostats sont données à
l’Annexe A.
2 Références normatives
Le présent document ne contient aucune référence normative.
3 Termes, définitions et symboles
Aucun terme n'est défini dans le présent document.
L'ISO et l'IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en normalisation,
consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l'adresse https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: disponible à l'adresse https:// www .electropedia .org/
3.1 Symboles
A moyenne arithmétique des surfaces intérieure et extérieure du matériau isolant du récipient m
A section d’écoulement réelle d’un élément de tuyauterie m
B
A surface extérieure totale du réseau de canalisations où le fluide s’écoule, de m
e
l’enveloppe extérieure jusqu’à l’emplacement x à la température d’écoulement considérée; applicable seulement pour l > à 0,6 m
(voir 6.1.1)
A section d’écoulement minimale (section de référence) dans un réseau de canalisations m
F
A section d’écoulement minimale (section de référence) dans le réseau de canalisations, m
Fd
en aval de la soupape de décharge
A section d’écoulement minimale (section de référence) dans le réseau de canalisations, m
Fu
en amont de la soupape de décharge
A surface extérieure totale du récipient intérieur m
i
A surface extérieure totale du réseau de canalisations entre les enveloppes intérieure m
j
et extérieure (interparoi)
A grande section d’écoulement d’un élément de tuyauterie comprenant deux dimensions m
L
différentes de sections d’écoulement
A section transversale, matière du support ou du tube m
n
A rapport de sections, A /A —
R S L
A petite section d’écoulement d’un élément de tuyauterie comprenant deux dimensions m
S
différentes de sections d’écoulement
A section d’écoulement (orifice) réelle d’une soupape de décharge de pression mm
V
A section d’écoulement (orifice) réelle de la soupape de décharge de pression choisie mm
Va
pour l’analyse finale
A section d’écoulement (orifice) minimale requise d’une soupape de décharge mm
V1
A surface extérieure de transfert de chaleur du réchauffeur atmosphérique m
C débit déterminé expérimentalement à travers un élément de tuyauterie ou un dispositif m /h
V
K coefficient de résistance à l’écoulement d’un élément de tuyauterie en fonction de AF —
A
K coefficient de résistance à l’écoulement d’un élément de tuyauterie en fonction de AB —
B
K coefficient d’écoulement sous-critique —
b
k coefficient de débit de décharge —
d
K coefficient de débit après abattement —
dr
K coefficient de débit après abattement de l’orifice de la soupape ayant la plus grande —
dr,a
section suivante supérieure à A
V1
K coefficient de débit après abattement de la soupape initialement analysée —
dr,1
K coefficient de résistance à l’écoulement de l’ensemble du réseau de canalisations —
R
en fonction de la section de référence A
F
K coefficient de résistance à l’écoulement au niveau de la transition entre écoulement critique et sous-critique —
RC
K coefficient de résistance à l’écoulement global du réseau de canalisations, en aval de la soupape de décharge de pression —
Rd
K coefficient de résistance à l’écoulement global du réseau de canalisations, en amont de la —
Ru
soupape de décharge de pression
K coefficient de résistance à l’écoulement total d’un réseau de canalisations en série ou en parallèle —
SOMME
K débit déterminé expérimentalement à travers un élément de tuyauterie ou un dispositif m /h/
v
1)
bar
L chaleur latente de vaporisation du liquide cryogénique dans des conditions de décharge kJ/kg
1)
L chaleur latente de vaporisation du liquide cryogénique à une pression de 1,013 bar kJ/kg
a
L’ rapport enthalpie/dilatation volumique pour des conditions d’écoulement critique ou de fluide “tout gaz” kJ/kg
M masse molaire kg/kmol
N taux d’évaporation normal (NER) %/jour
P pression de décharge, récipient intérieur en pression absolue bar
P pression, sortie de la soupape de sûreté en pression absolue bar
b
P pression à la sortie de la soupape de décharge pour une contre-pression engendrée en aval de 10 % bar
b10
P pression à la sortie du réseau de canalisations en pression absolue bar
sortie
P pression, entrée de la soupape de sûreté en pression absolue bar
i
P pression de tarage de la soupape de décharge de pression en pression absolue bar
S
Q débit massique kg/h
m
Q débit massique d’une soupape de décharge dans un réseau de canalisations donné kg/h
ma
Q débit massique dû au taux d’évaporation normal kg/h
mNER
R constante des gaz parfaits J/(mol·K)
T température de décharge, récipient intérieur K
T température ambiante extérieure maximale, sans condition de feu K
a
T température à la sortie de la soupape de décharge K
b,Pb
T température à la sortie de la soupape de décharge pour une contre-pression engendrée en aval de 10 % K
b10
T température extérieure pour une condition donnée K
e
T température à la sortie du réseau de canalisations K
sortie,Pb
T température extérieure, condition de feu K
f
T température, entrée de la soupape de sûreté K
i
T température du fluide en un emplacement donné de début d’écoulement le long du réseau de canalisations K
n
T température de saturation du fluide à une pression de 1 bar K
sat
5 2
1) bar = 0,1 MPa = 10 Pa; 1 MPa = 1 N/mm .

T température du fluide en un emplacement x donné le long du réseau de canalisations K
x
U coefficient de transfert de chaleur du matériau isolant, vide normal, sans condition de feu W/ (m ·K)
U coefficient de transfert de chaleur global par convection du réchauffeur atmosphérique W/ (m ·K)
U coefficient de transfert de chaleur du matériau isolant avec l’air ou le chargement gazeux, sans condition de feu W/ (m ·K)
U coefficient de transfert de chaleur, condensation de l’air ou de l’azote, perte de vide, sans condition de feu W/m
3a
U coefficient de transfert de chaleur du matériau isolant avec l’air ou le chargement gazeux, condition de feu W/ (m ·K)
U coefficient de transfert de chaleur, condensation de l’air ou de l’azote, perte de vide, condition de feu W/m
5a
U coefficient de transfert de chaleur global d’un réseau de canalisations pour des conditions de température données W/ (m ·K)
p
W taux de transfert de chaleur total pour des conditions spécifiées watts (W)
T
W taux de transfert de chaleur total en fonctionnement normal watts (W)
T1
W taux de transfert de chaleur total dû au NER en fonctionnement normal watts (W)
T1NER
W taux de transfert de chaleur total en fonctionnement normal, y compris le dispositif de mise en pression watts (W)
T2
W taux de transfert de chaleur total dû au NER en fonctionnement normal, y compris le dispositif de mise en pression watts (W)
T2NER
W taux de transfert de chaleur total, perte de vide, isolation en place, sans condition de feu, T ˃ 75 K watts (W)
T3 sat
W taux de transfert de chaleur total, perte de vide, isolation en place, sans condition de feu, T ≤ 75 K watts (W)
T3a sat
W taux de transfert de chaleur total, perte de vide, isolation en place, condition de feu, T ˃ 75 K watts (W)
T5 sat
W taux de transfert de chaleur total, perte de vide, isolation en place, condition de feu, Ts ≤ 75 K watts (W)
T5a at
W taux de transfert de chaleur total, perte de vide, pas d’isolation, condition de feu watts (W)
T6
W taux de transfert de chaleur à travers le système d’isolation, vide normal, sans condition de feu watts (W)
W taux de transfert de chaleur à travers le dispositif de mise en pression, régulateur entièrement ouvert watts (W)
W taux de transfert de chaleur à travers le système d’isolation, perte de vide, sans condition de feu watts (W)
W taux de transfert de chaleur dû à la condensation de l’air ou de l’azote, perte de vide, sans condition de feu watts (W)
3a
W taux de transfert de chaleur à travers les supports et les tubes dans l’interparoi watts (W)
W taux de transfert de chaleur à travers les parois du récipient, isolation en place, condition de feu watts (W)
W taux de transfert de chaleur dû à la condensation de l’air ou de l’azote, perte de vide, condition de feu watts (W)
5a
W taux de transfert de chaleur à travers les parois du récipient, pas d’isolation, condition de feu watts (W)
X nombre de couches d'isolation —
Y taux de transfert de chaleurU ou U —
3a 5a
Z facteur de compressibilité à la pression P et à la température T —
i i i
a
c capacité thermique massique à pression constante à la moyenne de température et kJ/(kg·K)
p Tn Te
e épaisseur nominale du matériau isolant, vide normal, sans condition de feu m
e épaisseur minimale du matériau isolant, tenant compte de la perte de vide, m
sans condition de feu
e épaisseur du matériau isolant restant en place dans des conditions de feu m
F coefficient de frottement dans la canalisation —
t
h enthalpie du fluide dans des conditions de ν kJ/kg

h enthalpie massique à l’entrée et à la sortie de la soupape de décharge kJ/kg
r
k conductivité thermique moyenne du matériau isolant, vide normal, sans condition de feu W/(m·K)
k conductivité thermique moyenne du matériau isolant avec l’air ou le chargement W/(m·K)
gazeux, sans condition de feu
K conductivité thermique moyenne d’un support ou d’un tube individuel, entre T et W/(m·K)
n Ta
l longueur, élément de tuyauterie m
l longueur du support ou du tube dans l’interparoi sous vide m
n
m capacité massique maximale du récipient kg
max
r rayon de transition de coude m
x emplacement longitudinal le long d’un réseau de canalisations m
φ —
PP P
sortie sortie
rapport de pressions, 1
P P
κ exposant isentropique —
λ coefficient d’écoulement sous-critique —
ν volume massique du fluide critique ou tout-gaz à une température donnée à la pression P m /kg
ν volume massique à la sortie de la soupape de décharge pour une contre-pression m /kg
b10
engendrée en aval de 10 %
ν volume massique à la sortie de la soupape de décharge de pression, évalué à h et à une valeur d’essai de P m /kg
b,Pb r b
ν volume massique aval moyen, pour une contre-pression engendrée en aval de 10 % m /kg
d10
ν volume massique aval moyen maximal, selon la limite de contre-pression voulue m /kg
dmax
ν volume massique à la sortie du réseau de canalisations pour une contre-pression m /kg
sortie10
engendrée en aval de 10 %
ν volume massique à la sortie du réseau de canalisations, évalué à P et T m /kg
sortie,Pb sortie sortie,Pb
ν volume massique du gaz saturé à la pression de décharge P m /kg
g
ν volume massique du gaz saturé à une pression de 1,013 bar m /kg
ga
ν volume massique, entrée de la soupape de sûreté m /kg
i
ν volume massique du liquide saturé à la pression de décharge P m /kg
l
ν volume massique du liquide saturé à une pression de 1,013 bar m /kg
la
ν volume massique moyen du liquide s’écoulant en amont de l’entrée de la soupape de décharge de pression m /kg
u
3/2 1/2
ψ expression pour la détermination de Q et T pour des conditions de débit de fluide critique ou de récipient rempli de gaz m ·kg /
m
kJ
4 Calcul de la quantité totale de chaleur transférée par unité de temps, de la paroi
chaude (enveloppe extérieure) à la paroi froide (récipient intérieur)
4.1 Généralités
P (en bar absolu) est la pression de décharge réelle à l’intérieur du récipient, qui est utilisée pour calculer le
débit massique requis à travers les dispositifs de décharge de pression.
T (en K) est la température ambiante maximale pour des conditions autres que le feu (comme spécifié, par
a
exemple, par une réglementation ou une norme).

T (en K) est la température de l’environnement extérieur dans des conditions de feu, prise comme égale à
f
922 K dans le présent document.
T (en K) est la température de décharge dans le récipient, devant être prise en compte.
a) Pour les fluides sous-critiques, T est la température de saturation du liquide à la pression P.
b) Pour les fluides critiques ou supercritiques, T est calculée à partir du 5.2.
4.2 Dans des conditions autres que le feu
4.2.1 Récipients isolés sous vide normal
W est la quantité de chaleur transférée par unité de temps (en watts) due à l’entrée de chaleur à travers le
système d’isolation, selon la Formule (1).
WUAT T (1)

11 a
où
U est le coefficient de transfert de chaleur global du matériau isolant sous vide normal, en W/
k
(m ⋅K): U = ;
e
k est la conductivité thermique moyenne du matériau isolant sous vide normal, entre T et ,
1 Ta
enW/(m⋅K);
e est l'épaisseur nominale du matériau isolant, en m;
A est la moyenne arithmétique des surfaces intérieure et extérieure du matériau isolant du
récipient, en m ;
T est la température de décharge du récipient intérieur;
T est la température ambiante extérieure maximale, sans condition de feu.
a
4.2.2 Dispositif de mise en pression
W est la quantité de chaleur transférée par unité de temps (en watts) par le circuit du dispositif de mise en
pression, le régulateur étant entièrement ouvert. W est déterminée en fonction du type (atmosphérique,
eau ou vapeur, électrique, etc.) et de la conception du circuit du dispositif de mise en pression. Par exemple,
dans le cas d’un réchauffeur atmosphérique. Par exemple, dans le cas d'un réchauffeur atmosphérique, W
est calculée à l'aide de la Formule (2):
WUAT T (2)

22 2 a
où
U est le coefficient de transfert de chaleur global par convection du réchauffeur atmosphérique,
en W/(m ⋅K);
A est la surface extérieure de transfert de chaleur du réchauffeur, en m ;
T est la température de décharge du récipient intérieur;
T est la température ambiante extérieure maximale, sans condition de feu.
a
Dans une première approximation, il est permis d'utiliser la Formule (3) ou la Formule (4):
UT T 19000W/mpourT 75K (3)

2 a
UT T 2 850W/mpourT>K75 (4)

2 a
U ne doit pas être inférieur aux valeurs proposées, mais les fabricants peuvent utiliser des valeurs
supérieures si leur conception l’exige.
4.2.3 Récipients isolés sous vide en cas de perte de vide et récipients non isolés sous vide
W est la quantité de chaleur transférée par unité de temps (en watts) par fuite de chaleur à travers le
matériau isolant. Elle est calculée à l'aide de la Formule (5):
WUAT T (5)

33 a
où
U est le coefficient de transfert de chaleur global du matériau isolant lorsque celui-ci est saturé
par le gaz de chargement ou par l’air à la pression atmosphérique, en retenant la valeur la plus
élevée, en W/(m ·K);
T est la température de décharge du récipient intérieur;
T est la température ambiante extérieure maximale, sans condition de feu;
a
A est la moyenne arithmétique des surfaces intérieure et extérieure du matériau isolant du
récipient.
Si l’isolation est totalement efficace pour le transfert de chaleur par conduction, convection et rayonnement
à 328 K, alors U peut être calculé à l'aide de la Formule (6):
k
U = (6)
e
où
k est la conductivité thermique moyenne du matériau isolant saturé par le gaz de chargement ou
par l’air à la pression atmosphérique, en retenant la valeur qui donne le coefficient le plus élevé,
entre T et T , en W/(m·K) (les valeurs de K pour les gaz sont énumérées dans le Tableau 2);
a 3
e est l’épaisseur minimale du matériau isolant, en mètres, en tenant compte des tolérances de
fabrication ou des effets de perte soudaine de vide, en m.
NOTE Cette Formule peut ne pas être applicable à des températures inférieures à 75 K avec une petite épaisseur
de matériau isolant, puisque le coefficient de transfert de chaleur maximal serait donné par la condensation de l’air.
Un espace sous vide, un espace rempli de gaz ou un espace occupé par l’isolation détériorée ne doit pas
être inclus dans l’épaisseur de l’isolation. La capacité de ces espaces ou de l’isolation détériorée à réduire le
transfert de chaleur par conduction, convection ou rayonnement peut être évaluée séparément et incluse
dans le coefficient de transfert de chaleur global, U , en utilisant des méthodes décrites dans des ouvrages
publiés traitant du transfert de chaleur. La détérioration de l’isolation peut être due aux phénomènes
suivants:
— condensation de l'humidité;
— condensation de l'air;
— augmentation de la masse volumique de l'isolation due à une perte soudaine de vide.

Tableau 2 — Conductivité thermique des fluides réfrigérés (cryogéniques) à la température
moyenne entre la saturation et 328 K (k ) et 922 K (k) à 1 bar
3 5
k k
3 5
Fluide
[W/(m·K)] [W/(m·K)]
Air 0,019 0,043
Argon 0,013 0,027
Dioxyde de carbone 0,017 0,039
Monoxyde de carbone 0,020 0,039
hélium 0,104 0,211
Hydrogène 0,116 0,217
Méthane 0,024 0,074
Néon 0,034 0,067
Azote 0,019 0,040
Oxygène 0,019 0,043
Krypton 0,007 0,015
Xénon 0,005 0,009
Éthane 0,016 0,064
Trifluorométhane 0,012 0,027
Éthylène (éthène) 0,015 0,056
Oxyde nitreux 0,014 0,038
Les valeurs sont indiquées à titre de référence uniquement. Utiliser les propriétés des fluides données dans
les bases de données actuelles, telles que celles du NIST.
4.2.4 Supports et tuyauteries
W est la quantité de chaleur transférée par unité de temps (en watts) par les supports et les tuyauteries
situées dans l’interparoi, donnée par la Formule (7):
Wwww.wT T (7)

41 23 n a
où w est l’entrée de chaleur par degré K, due à l’un des supports ou des tubes, en W/K, donnée par la
n
Formule (8):
 A 
n
wk (8)
 
nn
 
l
 
n
où
k est la conductivité thermique moyenne du matériau du support ou du tube entre T et T , en
n a
W/(m⋅K);
A est la surface de la section du support ou du tube, en m ;
n
l est la longueur, en mètres, du support ou du tube dans l’interparoi sous vide, en m.
n
4.3 Dans des conditions de feu
4.3.1 Le système d’isolation reste totalement ou partiellement en place dans des conditions de feu
W est la quantité de chaleur transférée par unité de temps (en watts) par entrée de chaleur à travers les
parois du récipient, donnée par la Formule (9):

08, 2
WT26, 922 UA (9)

si l’isolation est totalement efficace pour le transfert de chaleur par conduction, convection et rayonnement
à une température extérieure de 922 K, alors U peut être calculé à l’aide de la Formule (10):
k
U = (10)
e
où
U est le coefficient de transfert de chaleur global du matériau isolant du récipient lorsque celui-
ci est saturé par le gaz de chargement ou par l’air à la pression atmosphérique, en retenant la
valeur la plus élevée, en W/(m ·K);
k est la conductivité thermique moyenne du matériau isolant saturé par le gaz de chargement
ou par l’air à la pression atmosphérique, en retenant la valeur qui donne le coefficient le plus
élevé, entre T et 922 K, en W/(m·K). (Les valeurs de K pour les gaz sont énumérées dans le
Tableau 2);
e est l’épaisseur du matériau isolant restant en place dans des conditions de feu, en m;
A est la moyenne arithmétique des surfaces intérieure et extérieure du matériau isolant restant
en place dans des conditions de feu, en m ;
T est la température de décharge du récipient intérieur.
Un espace sous vide, un espace rempli de gaz ou un espace occupé par l’isolation détériorée ne doit pas
être inclus dans l’épaisseur de l’isolation. La capacité de ces espaces ou de l’isolation détériorée à réduire le
transfert de chaleur par conduction, convection ou rayonnement peut être évaluée séparément et incluse
dans le coefficient de transfert de chaleur global, U5, en utilisant des méthodes décrites dans des ouvrages
publiés traitant du transfert de chaleur. La détérioration de l’isolation peut être due aux phénomènes
suivants:
— condensation de l'humidité;
— condensation de l'air;
— augmentation de la masse volumique de l'isolation due à une perte soudaine de vide;
— dégradation due à la chaleur.
Lorsque l’enveloppe extérieure reste en place dans des conditions de feu, mais que le matériau isolant est
totalement détruit, U est égal au coefficient de transfert de chaleur global avec le gaz de chargement ou l’air
à la pression atmosphérique dans l’espace entre l’enveloppe extérieure et le récipient intérieur, en retenant la
valeur qui donne le coefficient le plus élevé, entre T et 922 K. A est égal à la surface moyenne de l’interparoi.
4.3.2 Le système d’isolation ne reste pas en place dans des conditions de feu
W est la quantité de chaleur transférée par unité de temps (en watts) par entrée de chaleur à travers les
parois du récipient à l'aide de la Formule (11):
4 08, 2
WA71, 10  (11)
6 1
où A est la surface extérieure totale du récipient intérieur, en m .
i
La chaleur transférée par les supports et la tuyauterie situés dans l’interparoi peut être négligée dans ce cas.

4.4 Condensation de l’air ou de l’azote
4.4.1 Généralités
La condensation de l’air ou de l’azote pour la condition de perte de vide doit être prise en compte pour les
fluides ayant une température de saturation inférieure à 75 K à 1 bar.
La condensation de l’air, pour le cas de la perte de vide vers l’atmosphère sur un récipient isolé sous vide,
dépend fortement du type d’isolation et de la manière dont l’isolation a été conçue. Dans la mesure où la
condensation de l’air se produit essentiellement à une température inférieure à 75 K et où les fluides ayant
des températures de saturation inférieures à 75 K sont généralement stockés et transportés dans des
récipients munis d’une isolation multicouche, le présent document traite uniquement de la condensation de
l’air sur des récipients munis d’une isolation multicouche En l’absence de données fiables pertinentes sur
les récipients munis d’une isolation en perlite, les paragraphes 4.2.3, 4.3.1 et 4.3.2 doivent être utilisés avec
les valeurs de conductivité thermique indiquées dans le Tableau 2 augmentées d’un facteur de deux dans la
Formule (6) pour K et dans la Formule (10) pour K , respectivement.
3 5
La condensation de l’air sur une surface à isolation multicouche à une température inférieure à 75 K dépendra
du taux de pénétration de l’air dans la surface isolée. Sur un récipient muni d’une isolation multicouche, le
taux de condensation de l’air peut varier selon le nombre de couches et la pénétration de l’air permise par la
conception de l’isolation.
La Figure 1 indique les taux de transfert de chaleur dus à la condensation de l’air, vers le fluide stocké,
en fonction du nombre de couches d’isolation. La courbe de feu environnant est une extrapolation pour
une température ambiante de 922 K. À moins de pouvoir déterminer, à partir d’essais de prototypes ou
d’incidents réels, les taux de transfert de chaleur dans la condition de perte de vide due à la condensation de
l’air pour une isolation multicouche de même type et de même conception, les taux de transfert de chaleur
indiqués à la Figure 1 doivent être utilisés.
4.4.2 Perte de vide avec de l’air et de l’azote
W est la quantité de chaleur transférée par unité de temps (en watts), due à la condensation de l’air ou de
3a
l’azote pour les récipients isolés sous vide en cas de perte de vide avec de l’air ou de l’azote, calculée à l'aide
de la Formule (12).
WUA (12)
3a 3ai
où U est le transfert de chaleur dû à la condensation de l’air ou de l’azote, en watts par mètre carré de la
3a
surface extérieure du récipient intérieur, comme indiqué à la Figure 1.
4.4.3 Feu avec perte de vide avec de l’air ou de l’azote
W est la quantité de chaleur transférée par unité de temps (en watts), due à la condensation de l’air ou de
5a
l’azote pour les récipients isolés sous vide en cas de feu et de perte de vide avec de l’air ou de l’azote, calculée
à l'aide de la Formule (13).
08, 2
WU19, 5 A (13)
55aa 1
où U est le transfert de chaleur dû à la condensation de l’air ou de l’azote dans des conditions de feu, en
5a
watts par mètre carré de la surface du récipient intérieur, comme indiqué à la Figure 1.

Légende
X nombre de couches d'isolation
O transfert de chaleur [W/m ]
07, 3
921601000 X
1 UY
5a
07, 3
09, 6X
07, 3
38400420 X
2 UY
3a
07, 3
09, 6X
Figure 1 — Taux de transfert de chaleur dû à la condensation de l’air ou de l’azote
4.5 Transfert de chaleur par unité de temps (watts)
4.5.1 Généralités
Le débit massique requis, Q , à décharger, peut être calculé à partir du transfert de chaleur, W , pour les
m T
conditions spécifiées du 4.5.2 au 4.5.6, où W est le transfert de chaleur total dans la condition spécifiée.
T
4.5.2 Fonctionnement normal
La Formule (14) s'applique:
WWW (14)
T11 4
En variante, le taux de transfert de chaleur, W , peut être déterminé à partir du taux d'évaporation
T1NER
normal (NER) à l'aide de la Formule (15).

  
QL. 
ga
mNER a
 
W  (15)
 
T1NER
 
 
36, 
 
ga la
 
où
Q est le débit massique dû au taux d’évaporation normal, en Kg/h;
mNER
L est la chaleur latente de vaporisation du liquide cryogénique à une pression de 1,013 bar, en KJ/
A
kg;
ν est le volume massique du gaz saturé à une pression de saturation de 1,013 bar, en m /kg;
ga
ν est le volume massique du liquide saturé à une pression de saturation de 1,013 bar, en m /kg;
la
W est l’entrée de chaleur totale calculée à partir du taux d’évaporation normal déterminé
T1NER
expérimentalement, en watts.
4.5.3 Régulateur de pression entièrement
...