TY - CONF A1 - Kluge, Martin T1 - Sicherheitstechnische Charakterisierung der Zerfallsreaktion von Tetrafluorethylen - Motivation und Hintergrund T2 - Vortragsreihe der TU Berlin im Fachgebiet "Anlagen- und Sicherheitstechnik", TU CY - Berlin, Germany DA - 2006-01-18 PY - 2006 N1 - Geburtsname von Kluge, Martin: Beckmann-Kluge, M. - Birth name of Kluge, Martin: Beckmann-Kluge, M. AN - OPUS4-11997 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schröder, Volkmar A1 - Kluge, Martin T1 - Zündgrenzen von Wasserstoff-Sauerstoff-Wasserdampfgemischen unter SWR-typischen Randbedingungen T2 - Jahrestagung Kerntechnik 2004 ; Annual Meeting on Nuclear Technology 2004 CY - Düsseldorf, Deutschland DA - 2004-05-25 PY - 2004 N1 - Geburtsname von Kluge, Martin: Beckmann-Kluge, M. - Birth name of Kluge, Martin: Beckmann-Kluge, M. SP - 75 EP - 84 PB - INFORUM-Verl. u. Verwaltungsges. CY - Berlin AN - OPUS4-3590 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schröder, Volkmar A1 - Kluge, Martin A1 - Becker, F. T1 - Explosionsgrenzen von Radiolysegas/Wasserdampf-Gemischen KW - Gasgemische KW - Sicherheitstechnik KW - Kernkraftwerk KW - Radiolysegas KW - Gasexplosion KW - Explosionsgrenzen KW - Explosionsschutz PY - 2004 DO - https://doi.org/10.1002/cite.200403405 SN - 0009-286X SN - 1522-2640 N1 - Geburtsname von Kluge, Martin: Beckmann-Kluge, M. - Birth name of Kluge, Martin: Beckmann-Kluge, M. VL - 76 IS - 7 SP - 942 EP - 945 PB - Wiley-VCH Verl. CY - Weinheim AN - OPUS4-3722 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Dengel, Jörg A1 - Wendler, Reinhold A1 - Denzer, Wolfgang A1 - Buchholz, Joachim A1 - Kluge, Martin A1 - Steinbach, J. A1 - Plewinsky, Bodo A1 - Hieronymus, Hartmut T1 - Explosions Near the Surface of Organic Liquids KW - Heterogeneous explosions KW - Detonation KW - Deflagration KW - Explosion ranges PY - 2005 SN - 0957-5820 SN - 1744-3598 N1 - Geburtsname von Kluge, Martin: Beckmann-Kluge, M. - Birth name of Kluge, Martin: Beckmann-Kluge, M. VL - 83 IS - B5 SP - 452 EP - 458 PB - Elsevier CY - Amsterdam AN - OPUS4-11176 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schröder, Volkmar A1 - Kluge, Martin A1 - Becker, F. T1 - Explosion Limits of Radiolysis Gas/Steam Mixtures KW - Nuclear Power Plant KW - Gas Explosion KW - Explosion Limits KW - Radiolysis Gas KW - Explosion Protection PY - 2005 DO - https://doi.org/10.1002/ceat.200500033 SN - 0930-7516 SN - 1521-4125 N1 - Geburtsname von Kluge, Martin: Beckmann-Kluge, M. - Birth name of Kluge, Martin: Beckmann-Kluge, M. VL - 28 IS - 6 SP - 668 EP - 672 PB - Wiley-VCH Verl. CY - Weinheim AN - OPUS4-7571 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kluge, Martin A1 - Habib, Abdel Karim A1 - van Wingerden, Kees ED - Beyer, Michael ED - Lucassen, Arnas T1 - Large-scale tests to investigate the consequences of exposing cryogenic storage vessels containing liquid hydrogen to a fire load N2 - Large Scale Experiments have been performed to determine whether a storage vessel containing liquid hydrogen (LH2) and caught in a fire engulfing the vessel can result in a BLEVE (Boiling Liquid Expanding Vapour Explosion) and if so its consequences. The tests were performed at the Test Site Technical Safety of the Bundesanstalt für Materialforschung und –prüfung (BAM) in Germany at the Hydrogen Test Area (H2TA) within a research cooperation between BAM and Gexcon as part of the SH2IFT program. Three tests were performed using double-walled vacuum insulated vessels of 1 m3 volume. The cylindrical Vessels differed in orientation (horizontal or vertical) and the insulation material used (perlite or multi-layer insulation (MLI)). The degree of filling of the vessels was approximately 35-40 % in each of the tests performed. The fire load was provided by a propane fed burner-system positioned under the storage vessel and designed to give a homogeneous fire load. The conditions in the vessel (temperatures and pressure) as well as external effects (heat radiation, blast waves, flame ball development and fragmentation) were measured. All vessels were equipped with K-type thermocouples at several locations at the inner and outer vessel shell. The pressure inside the inner vessel and in the space between the inner and outer vessels (vacuum pressure) was measured. Bolometers were used to measure the heat radiation generated by both the propane fire and that generated by a possible fireball/BLEVE. To measure blast generated by the vessel burst/BLEVEs blast pencils were positioned at up to three locations. Further several cameras were used to monitor the events: normal cameras, infrared (IR)-cameras, high-speed cameras also on board of an UAV. Two of these vessels, a horizontal and a vertical vessel both insulated with perlite withstood the fire loading for 1 hour 20 minutes and 4 hours respectively without catastrophic failure. A horizontal vessel insulated with MLI failed by bursting after 1 hour and 6 minutes resulting in a fireball, fragments, and blast wave. T2 - 14th International Symposium on Hazards, Prevention and Mitigation of Industrial Explosions CY - Braunschweig, Germany DA - 11.07.2022 KW - Prevention KW - Industrial explosions KW - BLEVE KW - LH2 KW - Fire ball KW - Fragments PY - 2022 DO - https://doi.org/10.7795/810.20221124 SP - 168 EP - 181 AN - OPUS4-59440 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Kluge, Martin A1 - Krause, Heike A1 - Schröder, Volkmar A1 - Acikalin, Hatice Aydan A1 - Steinbach, J. T1 - Study of a self heating process of tetrafluoroethylene by the exothermic dimerization reaction to octafluorocyclobutane T2 - COMSOL Conference CY - Hannover, Germany DA - 2008-11-04 KW - Self heating KW - Free convection KW - Reactive flow KW - Gas reaction PY - 2008 SN - 978-09766792-8-8 N1 - Geburtsname von Kluge, Martin: Beckmann-Kluge, M. - Birth name of Kluge, Martin: Beckmann-Kluge, M. SP - 1 EP - 7 AN - OPUS4-18611 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kluge, Martin T1 - Study of a self heating process of tetrafluoroethylene by the exothermic dimerization reaction to octafluorocyclobutane T2 - Europäische Comsol Conference CY - Hamburg, Germany DA - 2008-11-04 PY - 2008 N1 - Geburtsname von Kluge, Martin: Beckmann-Kluge, M. - Birth name of Kluge, Martin: Beckmann-Kluge, M. AN - OPUS4-18552 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Ferrero, Fabio A1 - Kluge, Martin A1 - Krause, Heike A1 - Schröder, Volkmar ED - Suter, G. ED - de Rademaeker, E. T1 - Study of the explosive decomposition of tetrafluoroethylene in a partially heated pipe T2 - 13th International symposium on loss prevention and safety promotion in the process industries CY - Brugge, Belgium DA - 2010-06-06 KW - Unstable gases KW - TFE KW - Decomposition KW - Pipes PY - 2010 SN - 978-90-76019-291 N1 - Geburtsname von Kluge, Martin: Beckmann-Kluge, M. - Birth name of Kluge, Martin: Beckmann-Kluge, M. VL - 02 SP - 415 EP - 418 CY - Brugge, Belgium AN - OPUS4-21489 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kluge, Martin A1 - Kreißig, Michael A1 - Liebner, Christian A1 - Spoormaker, Tom ED - DeRademacher, E. ED - Schmelzer, P. T1 - Identifying hazardous conditions for rapid compression scenarios of chemically unstable gases in industrial scaled pipes N2 - The polymeric industry handles Tetrafluoroethylene (TFE) as basic material for polymer (PTFE) and co-polymer (PCTFE) production. As a chemically unstable gas, it can react in an explosive way, without the presence of any other gases. Once initiated such an exothermic reaction can propagate through the pipe system of a plant and might lead to massive damages and/or fatalities. Especially after maintenance parts of the pipe systems can be filled with TFE, nitrogen or air at pressures up to atmospheric conditions whereas connected parts of pipes might still contain TFE at operating pressure state. Many of the regarding pipes are separated by ball valves, which allow a fast opening procedure. Thereby fast compression of the gas can occur and lead to a massive temperature increase which might induce unwanted reactions. Former tests in laboratory scale described by Meyer (2009) allowed an ignition of a TFE/air system by rapid compression only for a set of sharp defined boundary conditions. First tests in the lower industrial scale were done by Ferrero et al. (2013), where an ignition at typical industrial operating conditions was initiated. The results of the tests indicated that the critical achievable compression temperatures strongly depend on the setup and therefore on the pipe diameter as well. Therefore the necessity of further tests has been pointed out. The original setup presented by Ferrero (2013), which represents the smallest typical industrial size with an inner diameter of 1.125”, was modified to withstand an explosive decomposition reaction and to avoid a deflagration to detonation transition. Different safety concepts as burst discs and time controlled cut-off valves had been tested and evaluated to optimize the experimental setup for reproducible test conditions. This allowed the systematic investigation of the rapid compression of TFE–systems for the first time in the described scale without serious damages after an ignition. In the donor pipe always TFE at high pressure and in the receiving pipe TFE, nitrogen or air were present at an absolute pressure ranging from 500 Pa to atmospheric pressure. The scope was to generate a “hazard diagram” in which the ignition probability in dependence of donor (high) pressure and the receiving (low) pressure is shown. Hazardous conditions can easily be determined. A reference method for the maximum achievable temperatures of non-reacting gas systems was created using an air/air-system. Thus reactive TFE-systems could be evaluated regarding additional exothermic effects. The final hazard diagram demonstrates that there is no sharp limit between a “safe” state and an “ignition” for a TFE/air-system. Rather a transition range exists, which decreases with rising donor pressure. An increased temperature in this range, sometimes combined with small pressure peaks in the profile, indicates first partial restricted reactions near the end flange. The more it gets closer to the “ignition” transition the more traces like soot or undefined solid fractions were found. A TFE/nitrogen- and a TFE/TFE-system could not be ignited at all. A description of the experimental tests as well as a detailed explanation of the hazard diagram will be presented. T2 - 15th International Symposium on Loss Prevention and Safety Promotion in the Process Industries and accompanying exhibition CY - Freiburg, Germany DA - 05.06.2016 KW - explosion KW - adiabatic compression KW - self ignition KW - plant safety KW - decomposable gas KW - fire PY - 2016 SN - 978-88-95608-39-6 DO - https://doi.org/10.3303/CET1648102 SN - 2283-9216 VL - 48 SP - 607 EP - 612 PB - AIDIC Servizi S.r.l. CY - Milano, Italy AN - OPUS4-37917 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kluge, Martin T1 - Schlagartige Kompression chemisch instabiler Gase im industriellen Maßstab – am Beispiel von Tetrafluorethen N2 - Tetrafluorethen wird von der Polymerindustrie seit Jahrzenten als monomeres Ausgangsmaterial sowohl für die Herstellung von Polymeren (PTFE) als auch für Kopolymere (PCTFE) eingesetzt. Aufgrund seiner Eigenschaft als chemisch instabiles Gas kann TFE auch ohne Luftsauerstoff oder einen anderen Oxydator explosionsartig zerfallen. Nach der Initiierung des Zerfalls kann dieser unter bestimmten Bedingungen aufgrund des exothermen Reaktionsverhaltens sich selbstständig in Apparaten und Rohrleitungen ausbreiten. Dies geht aufgrund der freigesetzten Reaktionsenthalpie mit einem schlagartigen Anstieg von Druck und Temperatur einher, was zu erheblichen Belastungen der Materialien bis hin zum Versagen und Bruch und möglichen Folgeschäden einschließlich Personenschäden führen kann und in der Vergangenheit bereits mehrfach geführt hat. Besonders nach Wartungsarbeiten besteht die Gefahr, dass Teilabschnitte im Rohrleitungssystem mit TFE, Stickstoff oder Luft gefüllt sind mit Drücken in einem Bereich zwischen technischem Vakuum und atmosphärischem Druck wohingegen angrenzende Rohrabschnitte oder Behälter immer noch TFE bei Betriebsdrücken bis 32 bar enthalten können. Dabei sind die Abschnitte in der Praxis häufig durch Kugelhähne voneinander getrennt, die aufgrund ihrer Öffnungscharakteristik bereits bei geringen Betätigungswinkeln eine große Querschnittsfreigabe für die Strömung im Rohr ermöglichen. Dadurch können schlagartige Kompressionsvorgänge des Gases im Niederdruckbereich ermöglicht werden, die allein aufgrund der thermodynamischen Zustandsänderung zu einer erheblichen Temperaturerhöhung führen und im schlimmsten Fall zur Initiierung der Zerfallsreaktion führen können. Es wird erstmalig ein Versuchsaufbau im Industriemaßstab, der einer explosionsartigen Zerfallsreaktion von TFE standhalten kann. Zahlreiche Sicherheitskonzepte einschließlich diverser Berstscheibenkonfigurationen als auch zeitgesteuerte Schnellschlussventile wurden eingehend untersucht und bewertet, um die optimale Versuchskonfiguration für bestmögliche Reproduzierbarkeit festzulegen. Es fand eine systematische Untersuchung der schlagartigen Kompression der Systeme Luft/Luft, TFE/Luft, TFE/TFE und TFE/N2 statt. In der Hochdrucksektion wurden Drücke bis 30 bar realisiert und im Niederdrucksektor konnten Anfangsdrücke im Bereich weniger Millibar bis hin zu Atmosphärendruck eingestellt werden. Als Hauptergebnis wurde ein „Hazard diagram“ erstellt, mit dessen Hilfe die Zündwahrscheinlichkeit in Abhängigkeit vom Hochdruck und Niederdruck abgeschätzt werden kann. Gefährliche Bedingungen in Rohrleitungen können dadurch auf einfachem Weg identifiziert werden. Als Referenzsystem zur Beurteilung der maximal erreichbaren nicht reaktiven Kompressions-temperaturen wurde Luft/Luft verwendet. Die damit ermittelten Daten dienten zur Bewertung von zusätzlichen exothermen Effekten, wie sie etwa bei Vorreaktion des TFE im Falle einer Dimerisierung auftreten können. Entgegen der ursprünglichen Annahme konnten die Systeme TFE/Stickstoff und TFE/TFE im verwendeten Aufbau nicht durch Kompressionsvorgänge gezündet werden. T2 - 12. Fachtagung Anlagen-, Arbeits-und Umweltsicherheit CY - Köthen, Germany DA - 05.11.2015 KW - TFE KW - Adiabate Kompression KW - Explosion KW - Zerfallsfähige Gase KW - Anlagensicherheit PY - 2015 AN - OPUS4-37919 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Neumann, Patrick P. A1 - Kohlhoff, Harald A1 - Hüllmann, Dino A1 - Lilienthal, A.J. A1 - Kluge, Martin T1 - Bringing Mobile Robot Olfaction to the Next Dimension – UAV-based Remote Sensing of Gas Clouds and Source Localization N2 - This paper introduces a novel robotic platform for aerial remote gas sensing. Spectroscopic measurement methods for remote sensing of selected gases lend themselves for use on mini-copters, which offer a number of advantages for inspection and surveillance. No direct contact with the target gas is needed and thus the influence of the aerial platform on the measured gas plume can be kept to a minimum. This allows to overcome one of the major issues with gas-sensitive mini-copters. On the other hand, remote gas sensors, most prominently Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy (TDLAS) sensors have been too bulky given the payload and energy restrictions of mini-copters. Here, we introduce and present the Unmanned Aerial Vehicle for Remote Gas Sensing (UAV-REGAS), which combines a novel lightweight TDLAS sensor with a 3-axis aerial stabilization gimbal for aiming on a versatile hexacopter. The proposed system can be deployed in scenarios that cannot be addressed by currently available robots and thus constitutes a significant step forward for the field of Mobile Robot Olfaction (MRO). It enables tomographic reconstruction of gas plumes and a localization of gas sources. We also present first results showing the gas sensing and aiming capabilities under realistic conditions. T2 - IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA) CY - Singapore DA - 29.05.2017 KW - Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy (TDLAS) KW - 3-axis gimbal KW - Mobile Robot Olfaction KW - Tomographic reconstruction of gas plumes KW - Localization of gas sources KW - Aerial platform PY - 2017 SN - 978-1-5090-4632-4 SP - 3910 EP - 3916 PB - IEEE AN - OPUS4-40545 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kluge, Martin A1 - Habib, Abdel Karim A1 - van Wingerden, Kees T1 - Unterfeuerung von Flüssigwassersttofftanks - Topologie eines kritischen Behälterversagens N2 - In einer Versuchsreihe im Realmaßstab wurden drei Flüssigwasserstofftanks (LH2) unterfeuert. Hierbei sollte unter anderem geklärt werden, ob es, analog zu druckverflüssigten Gasen, zu einem BLEVE (Boiling Liquid Expanding Vapor Cloud Explosion) kommen kann. Die Experimente wurden auf dem Testareal Wasserstoffsicherheit des Testgeländes Technische Sicherheit der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM-TTS) im Rahmen einer Forschungskooperation zwischen der BAM und Gexcon, als Teil des SH2IFT-Programms durchgeführt. Es handelte sich um doppelwandige, vakuumisolierte Tanks von 1 m³ Volumen. Die zylindrischen Tanks unterschieden sich durch ihre Ausrichtung (horizontal oder vertikal) und das verwendete Isoliermaterial (Perlit oder Mehrschichtisolierung (MLI). Der Füllgrad der Tanks betrug bei jedem der durchgeführten Tests etwa 35-40 %. Die Brandlast wurde homogen durch ein propangasbetriebenes Brennersystem erzeugt. Gemessen wurden die Bedingungen im Behälter (Temperaturen und Druck) sowie äußere Randbedingungen und Auswirkungen beim Versagen (Wärmestrahlung, Druckwellen, Flammenballentwicklung und Fragmentierung). Mit Bolometern wurde die Wärmestrahlung gemessen, die sowohl durch das Propanfeuer als auch durch einen möglichen Feuerball/BLEVE erzeugt wurde. Zur Messung der durch das Bersten von Behältern/BLEVEs erzeugten Druckwellen wurden sog. Pencil-Probes verwendet. Des Weiteren wurden mehrere Kameras zur Überwachung der Experimente eingesetzt: Normalbildkameras, Infrarot (IR)-Kameras und Hochgeschwindigkeitskameras, sowohl bodengestützt als auch mittels einer Drohne. Zwei der untersuchten Tanks, ein horizontaler und der vertikale, die beide mit Perlit isoliert waren, hielten der Brandbelastung stand, ohne dass es zu einem Behälterversagen kam. Der mit MLI isolierte horizontale Behälter barst nach 1 Stunde und 6 Minuten und erzeugte dabei einen Feuerball, Trümmerflug und eine Druckwelle. Neben der Beschreibung der Auswirkungen eines kritischen Versagens eines LH2-Tanks sind weitere Ziele der Arbeit die Identifizierung kritischer Behälterzustände sowie die Erstellung eines umfassendes Datensatzes der Trümmer des geborstenen Tanks. Die größten Abstände für kritische Abstände ergaben sich durch Fragmentwurf. Hier sollen 3D-Scans für die Verwendung in CAD und FEM Anwendungen bereitgestellt werden. Umfassende Daten zu den Fragmentwurfweiten, -massen und -positionen wurden bereits publiziert. Damit soll die Voraussetzung geschaffen werden, um vorhandene Wurfweitenmodelle, die bisher nur für einschalige Behälter konzipiert wurden auf ihre Eignung für mehrschalige Behälter zu überprüfen oder mögliche Anpassungen anhand der realen Daten vornehmen zu können. Zudem wurde damit begonnen die nicht geborstenen Tanks zu vermessen und zu zerlegen, um u.a. die Perlit-Schüttung auf Beeinträchtigungen durch den Transport und die Unterfeuerung zu untersuchen. T2 - Magdeburg-Köthener Brandschutz- und Sicherheitstagung 2024 CY - Magdeburg, Germany DA - 14.03.2024 KW - LH2 KW - Flüssigwasserstoff KW - Bleve KW - Tank KW - Bersten KW - Unterfeuerung PY - 2024 SN - 978-3-948749-42-2 SP - 117 EP - 126 CY - Magdeburg AN - OPUS4-59711 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kluge, Martin T1 - Consequences of exposing cryogenic storage vessels containing liquid hydrogen to a fire load N2 - Experiments have been performed to determine whether a storage vessel containing LH2 and caught in a fire engulfing the vessel can result in a BLEVE (Boiling Liquid Expanding Vapour Explosion) and if so its effects. The tests were performed at the Test Site Technical Safety of the Bundesanstalt für Materialforschung und –prüfung (BAM) in Horstwalde, Germany. Three tests were performed using double-walled vacuum insulated vessels of 1 m3 volume. The cylindrical Vessels differed in orientation (horizontal or vertical) and the insulation material used (perlite or multi-layer insulation (MLI)). The degree of filling of the vessels was approximately 35-40 % in each of the tests performed. The fire load was provided by a propane fed burner positioned under the storage vessel and designed to give a homogeneous fire load. The conditions in the vessel (temperatures and pressure) as well as external effects (heat radiation, blast waves, flame ball development and fragmentation) were measured. All vessels were equipped with K-type thermocouples at several locations: inside the inner vessel in the gas phase and the liquid phase, on the inner and outer side of the inner vessel and on the inner and outer side of the outer vessel. The pressure inside the inner vessel (both in liquid, as a level indicator, and gaseous phase), and in the space between the inner and outer vessels (vacuum pressure) was measured. Bolometers were used to measure the heat radiation generated by both the propane fire and that generated by a possible fireball/BLEVE. To measure blast generated by the vessel burst/BLEVEs blast pencils were positioned at three locations in two directions. Weather conditions were monitored at two weather stations. Further several cameras were used to monitor the events: normal cameras, infrared (IR)-cameras, high-speed cameras also on board of a drone. Two of these vessels, a horizontal and a vertical vessel both insulated with perlite withstood the fire loading for 1 hour 20 minutes and 4 hours respectively without catastrophic failure. A horizontal vessel insulated with MLI failed by bursting after 1 hour and 6 minutes resulting in a fireball, fragments, and blast waves. T2 - 14th International Symposium on Hazards, Prevention, and Mitigation of Industrial Explosions (ISHPMIE) CY - Braunschweig, Germany DA - 11.07.2022 KW - Liquid Hydrogen KW - LH2 KW - BLEVE KW - Cryogenic Tank PY - 2022 AN - OPUS4-55355 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bernardy, Christopher A1 - Habib, Abdel Karim A1 - Kluge, Martin A1 - Schalau, Bernd A1 - Kant, Hanjo A1 - Schulze, Marcel A1 - Orchini, Alessandro T1 - Sicherheitstechnische Untersuchungen von Wasserstoff Freistrahlflammen bei Hochdruck im Realmaßstab N2 - Wasserstoff als Energieträger gewinnt zunehmend an Bedeutung. Die Untersuchung von Störfallauswirkungen mit Wasserstoff rückt somit stärker in den Fokus. Da Wasserstoff meist unter Druck gelagert und transportiert wird, ist ein zu betrachtendes Szenario die Freisetzung aus einer Leckage mit anschließender Zündung. Die daraus resultierende Freistrahlflamme (Jet Flame) muss hinsichtlich der in die Umgebung emittierten Wärmestrahlung charakterisiert werden. In der Literatur existieren bereits verschiedene Modelle, welche jedoch vermehrt auf Daten aus Kohlenwasserstoffflammen mit geringem Impuls basieren. Zur Überprüfung dieser Modelle wird im Zuge des BAM internen H2 Jet Flame Projektes die sicherheitstechnische Untersuchung von impulsbehafteten Wasserstoff Freistrahlflammen vorgenommen. Hierfür finden Versuche im Realmaßstab auf dem Testgelände Technische Sicherheit der BAM (BAM-TTS) statt. Gegenstand der Untersuchungen ist die Beurteilung der Auswirkungen von realistischen Freisetzungsszenarien hinsichtlich der Flammengeometrie und der freigesetzten Wärmestrahlung. Dabei werden Parameter wie Freisetzungswinkel, Leckagedurchmesser (z.Zt. 1 mm bis 10 mm), Druck (z.Zt. bis max. 250 bar) und Massenstrom (bis max. 0,5 kg/s) variiert. Zusätzlich können auch Einflüsse wie Art der Zündung, Zündort sowie Zündung mit zeitlichem Verzug untersucht werden. Gewonnene Erkenntnisse werden mit den Ergebnissen bereits vorhandener Modelle verglichen und diese im Bedarfsfall weiterentwickelt. Insbesondere wird der Fokus auf die Modellierung der freigesetzten Wärmestrahlung von Wasserstoffflammen gelegt. Herausforderung dabei stellt die IR-Vermessung und Modellierung von Sichtmodellen der Flammen dar. Die Visualisierung der Flammengeometrie wird mit Hilfe mehrerer Infrarot Kamerasystemen (aus mindestens zwei Blickwinkeln) vorgenommen. Bisherige Messungen, die in der Literatur zu finden sind, basieren meist auf instationären Auströmbedingungen. Der hier verwendete Versuchsaufbau ermöglicht ein stationäres Ausströmen für mehrere Minuten und somit eine direkte Vergleichbarkeit mit den existierenden (stationären) Modellen. Weiterhin ist der Versuchsstand umrüstbar für Vergleichsmessungen mit Kohlenwasserstoffen (Methan etc.) sowie Mischungen aus Wasserstoff und Kohlenwasserstoffen. T2 - Magdeburg-Köthener Brandschutz- und Sicherheitstagung 2024 CY - Magdeburg, Germany DA - 14.03.2024 KW - Wärmestrahlung KW - Wassersoff KW - Freistrahlflamme PY - 2024 SN - 978-3-948749-42-2 SP - 137 EP - 146 CY - Magdeburg AN - OPUS4-59912 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kluge, Martin T1 - Unterfeuerung von Flüssigwasserstofftanks N2 - In einer Versuchsreihe im Realmaßstab wurden drei Flüssigwasserstofftanks (LH2) unterfeuert. Hierbei sollte unter anderem geklärt werden, ob es, analog zu druckverflüssigten Gasen, zu einem BLEVE (Boiling Liquid Expanding Vapor Cloud Explosion) kommen kann. Die Experimente wurden auf dem Testareal Wasserstoffsicherheit des Testgeländes Technische Sicherheit der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM-TTS) im Rahmen einer Forschungskooperation zwischen der BAM und Gexcon, als Teil des SH2IFT-Programms durchgeführt. Es handelte sich um doppelwandige, vakuumisolierte Tanks von 1 m³ Volumen. Die zylindrischen Tanks unterschieden sich durch ihre Ausrichtung (horizontal oder vertikal) und das verwendete Isoliermaterial (Perlit oder Mehrschichtisolierung (MLI). Der Füllgrad der Tanks betrug bei jedem der durchgeführten Tests etwa 35-40 %. Die Brandlast wurde homogen durch ein propangasbetriebenes Brennersystem erzeugt. Gemessen wurden die Bedingungen im Behälter (Temperaturen und Druck) sowie äußere Randbedingungen und Auswirkungen beim Versagen (Wärmestrahlung, Druckwellen, Flammenballentwicklung und Fragmentierung). Mit Bolometern wurde die Wärmestrahlung gemessen, die sowohl durch das Propanfeuer als auch durch einen möglichen Feuerball/BLEVE erzeugt wurde. Zur Messung der durch das Bersten von Behältern/BLEVEs erzeugten Druckwellen wurden sog. Pencil-Probes verwendet. Des Weiteren wurden mehrere Kameras zur Überwachung der Experimente eingesetzt: Normalbildkameras, Infrarot (IR)-Kameras und Hochgeschwindigkeitskameras, sowohl bodengestützt als auch mittels einer Drohne. Zwei der untersuchten Tanks, ein horizontaler und der vertikale, die beide mit Perlit isoliert waren, hielten der Brandbelastung stand, ohne dass es zu einem Behälterversagen kam. Der mit MLI isolierte horizontale Behälter barst nach 1 Stunde und 6 Minuten und erzeugte dabei einen Feuerball, Trümmerflug und eine Druckwelle. Neben der Beschreibung der Auswirkungen eines kritischen Versagens eines LH2-Tanks sind weitere Ziele der Arbeit die Identifizierung kritischer Behälterzustände sowie die Erstellung eines umfassendes Datensatzes der Trümmer des geborstenen Tanks. Die größten Abstände für kritische Abstände ergaben sich durch Fragmentwurf. Hier sollen 3D-Scans für die Verwendung in CAD und FEM Anwendungen bereitgestellt werden. Umfassende Daten zu den Fragmentwurfweiten, - massen und -positionen wurden bereits publiziert. Damit soll die Voraussetzung geschaffen werden, um vorhandene Wurfweitenmodelle, die bisher nur für einschalige Behälter konzipiert wurden auf ihre Eignung für mehrschalige Behälter zu überprüfen oder mögliche Anpassungen anhand der realen Daten vornehmen zu können. Zudem wurde damit begonnen die nicht geborstenen Tanks zu vermessen und zu zerlegen, um u.a. die Perlit-Schüttung auf Beeinträchtigungen durch den Transport und die Unterfeuerung zu untersuchen. T2 - Magdeburg-Köthener Brandschutz- und Sicherheitstagung 2024 CY - Magdeburg, Germany DA - 14.03.2024 KW - LH2 KW - BLEVE KW - Bersten KW - Tank KW - Unterfeuerung PY - 2024 AN - OPUS4-59715 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Tschirschwitz, Rico A1 - Krentel, Daniel A1 - Kluge, Martin T1 - Druckgasbehälter im Feuer - Auswirkungen im Versagensfall N2 - Es wurden insgesamt 57 Einzelversuche zum Versagen von Druckgasbehältern durchgeführt. Untersucht wurden dabei 11-kg-Propangasflaschen, PKW-Radmuldentanks für LPG sowie CNG-Tanks vom Typ III (Compositetanks mit Aluminiumliner) und Typ IV (Compositetanks mit Polymerliner). Mit 18 hydraulischen Berstversuchen wurde das Versagensverhalten unter kalten Bedingungen charakterisiert. In 39 Unterfeuerungsversuchen mit den gefüllten LPG- und CNG-Tanks, davon 36 mit Tanks ohne Sicherheitseinrichtung, wurde das Behälterversagen durch Brandbeaufschlagung untersucht. Neben verschiedenen Behältermanteltemperaturen und dem Behälterinnendruck wurde auch die Temperatur des gespeicherten Mediums dokumentiert. Dadurch war es möglich, genau zu dokumen-tieren, unter welchen Bedingungen und bei welchem Zustand der Behälter versagt hat. In einem Großteil der Unterfeuerungsversuche mit Behältern ohne Sicherheitseinrichtungen kam es zur Bildung eines Feuerballs, einer massiven Druck- und Temperaturwirkung auf den Nahbereich sowie einer Vielzahl von Fragmenten im Nah- und Fernbereich. In einer Entfernung von l = 7 m wurden Überdrücke von bis zu p = 0,41 bar gemessen. In 30 Unterfeuerungsversuchen kam es zur Fragmentierung des Behälters. Dabei konnten 159 Fragmente mit Wurfweite und Masse dokumentiert werden. Die dabei maximal festgestellte Wurfweite eines Fragments lag bei l = 311 m. T2 - 15. BAM-PTB-Kolloquium zur chemischen und physikalischen Sicherheitstechnik CY - Brunswick, Germany DA - 21.05.2019 KW - Behälterversagen KW - Druckgasbehälter KW - Propan KW - LPG KW - CNG PY - 2020 DO - https://doi.org/10.7795/310.20200199 SN - 0030-834X VL - 130 IS - 1 SP - 55 EP - 70 AN - OPUS4-50570 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kluge, Martin A1 - Ferrero, Fabio A1 - Schröder, Volkmar A1 - Acikalin, Hatice Aydan A1 - Steinbach, J. T1 - Improvements in the modeling of the self ignition of tetrafluoroethylene N2 - In order to prevent incidents in the industrial production of Teflon® from Tetrafluoroethylene (TFE), the safety related aspects of the self-heating process of TFE must be taken into account. Simulations of this self heating process were performed with COMSOL Reaction Engineering Lab® and COMSOL® COMSOL Multiphysics®. A complex reaction net was employed, resulting in a model allows for a good agreement with experimentally achieved results. T2 - COMSOL Conference 2010 CY - Paris, France DA - 2010-11-17 KW - Heating KW - Free convection KW - Reactive flow KW - Gas reaction KW - Self ignition PY - 2010 N1 - Geburtsname von Kluge, Martin: Beckmann-Kluge, M. - Birth name of Kluge, Martin: Beckmann-Kluge, M. SP - 1 EP - 7 AN - OPUS4-24174 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kluge, Martin A1 - Ferrero, Fabio A1 - Zeps, Robert A1 - Kreißig, Michael A1 - Steinhübel, Marco T1 - Untersuchung des Zündverhaltens von Tetrafluorethylen/Luft-Gemischen durch Kompressionsvorgänge im Pilot- und Industriemaßstab N2 - Die adiabate Kompression stellt insbesondere für zerfallsfähige Gase eine potentielle Zündquelle sowohl bei Herstellungsprozessen als auch beim Umgang in weiterverarbeitenden Betrieben oder beim Endnutzer dar. So kam es in der Vergangenheit etwa in TFE-verarbeitenden Anlagen wiederholt zu Störfällen durch Adiabate Kompressionsvorgänge des Monomers. Unter dem Begriff „zerfallsfähige Gase“ oder auch „chemisch-instabile Gase“ versteht man Gase, bei denen es auch in Abwesenheit eines Oxidators nach einer Zündung zu einem explosionsartigem Reaktionsverlauf kommen kann, wie es etwa beim Tetrafluorethylen (TFE) der Fall ist. Die Zerfallsreaktion von TFE ist in Gleichung dargestellt. Sobald eine Zündquelle die Zerfallsreaktion initiiert, kann diese bei bestimmten Anfangsbedingungen von Druck und Temperatur explosionsartig verlaufen. Die schnelle Reaktionsrate zusammen mit der hohen Exothermie der Reaktion kann zur Bildung von heftigen Explosionen führen, wie sie sonst nur bei Brenngas/Oxidator-Gernischen üblich sind. T2 - 11. Fachtagung Anlagen-, Arbeits- und Umweltsicherheit CY - Köthen, Germany DA - 07.11.2013 PY - 2013 SN - 978-3-86011-058-4 IS - P-14 SP - 1 EP - 6 AN - OPUS4-30027 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kluge, Martin T1 - Inertisierung von Wasserstoff-Sauerstoff-Wasserdampf-Gemischen T2 - DECHEMA-Veranstaltung "Sicherheitstechnische Kenngrößen" CY - Frankfurt am Main, Germany DA - 2004-05-10 PY - 2004 N1 - Geburtsname von Kluge, Martin: Beckmann-Kluge, M. - Birth name of Kluge, Martin: Beckmann-Kluge, M. AN - OPUS4-5510 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Tamburini, Federica A1 - Kluge, Martin A1 - Habib, Abdel Karim A1 - Ustolin, Federico A1 - Cozzani, Valerio A1 - Paltrinieri, Nicola T1 - Exploring experimental tests concerning liquid hydrogen releases N2 - In recent years, the adoption of liquid hydrogen (LH2) has increased significantly in industrial and transport applications, driven by its low carbon footprint, thereby aiding the fight against global warming. Additionally, its high volumetric energy density, compared to gaseous or compressed hydrogen, enhances hydrogen storage capabilities. However, safety remains a major concern due to its physical-chemical properties and inherent hazardous characteristics, especially in the event of spillage scenarios. Therefore, to better understand the consequences of LH2 releases onto or into water, large-scale experimental tests were conducted by Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) within the Safe Hydrogen Fuel Handling and Use for Efficient Implementation (SH2IFT) project at the Test Site Technical Safety of BAM, comprising 75 single spill events at varied release rates and orientations. While the rapid phase transition (RPT) phenomenon was not observed, selfignition of the hydrogen-air cloud occurred, accompanied by blast wave overpressure and heat radiation, without a discernible ignition source. These findings emphasize the need for further investigation into LH2 safety. Leveraging experimental data for real-world applications provides insights into safe LH2 infrastructure implementation, laying foundational knowledge for addressing safety challenges and advancing LH2 technology. KW - Liquid Hydrogen KW - Rapid phase transition KW - Ignition KW - Safety PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-618644 DO - https://doi.org/10.1016/j.psep.2024.11.014 SN - 0957-5820 VL - 192 SP - 1330 EP - 1343 PB - Elsevier CY - Amsterdam AN - OPUS4-61864 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kluge, Martin A1 - Habib, Abdel Karim T1 - Consequences of exposing cryogenic storage vessels containing liquid hydrogen to a fire load N2 - Within a research cooperation between BAM and Gexcon as part of the SH2IFT program, large scale experiments have been performed at the Test Site Technical Safety of the Bundesanstalt für Materialforschung und –prüfung (BAM) to determine the hazards emerging from a vacuum insulated cryogenic storage vessel containing liquified hydrogen (LH2) is caught in a fire engulfing it. T2 - ELVHYS, 2nd Safety Workshop CY - Online meeting DA - 29.11.2023 KW - BLEVE KW - Cryoegenic storage vessel KW - Liquified hydrogen PY - 2023 AN - OPUS4-59021 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Habib, Abdel Karim A1 - Kluge, Martin A1 - van Wingerden, Kees ED - Beyer, Michael ED - Lucassen, Arnas T1 - Experimental investigation into the consequences of release of liquified hydrogen onto and under water N2 - Large-scale experiments have been performed to investigate the possible consequences of realistic amounts of liquified hydrogen (LH2) encountering water. The experiments aimed at simulating an accidental release of LH2 during especially the fuelling of a ship. For liquified natural gas (LNG) it has been demonstrated that when spilled onto water the evaporation rate can be that high that physical explosions occur which are referred as rapid phase transitions (RPTs). It cannot be excluded that RPTs are also possible in the case of LH2. The tests were performed in a 10 m x 10 m x 1.5 m basin filled with water, at the Test Site Technical Safety of the Bundesanstalt für Materialforschung und –prüfung (BAM) in Horstwalde, Germany within a research cooperation between BAM and Gexcon as part of the SH2IFT program. LH2 releases were established releasing directly from a trailer carrying LH2 through a long flexible double vacuum insulated transfer line. The releases occurred from a height of 50 cm above and 30 cm under the water surface both pointing downwards and 30 cm under the water surface pointing along the water surface too. The release rate was determined based on the weight loss rate of the road tanker which was placed onto load cells. Special blast pressure sensors were used to measure the shock waves generated by the release processes both in the water and in the air. At several locations the gas concentration was measured. Heat radiation was measured at 3 distances from the point of release. High speed, Infrared (IR) and normal cameras were used to record events and to follow the gas cloud behaviour in time. This includes cameras mounted on a UAV and underwater cameras. Two weather stations were used to measure wind speed, wind direction, temperature and humidity during all tests performed. All investigated release configurations resulted in a very chaotic LH2-water mixing zone, causing considerable evaporation but only minor over pressures. The main phenomenon observed was an ignition of the released gas cloud, resulting in significant blast wave overpressures and heat radiation to the surroundings. The location of the ignition occurred in free air at some distance from the instrumentation and release location. T2 - 14th International Symposium on Hazards, Prevention and Mitigation of Industrial Explosions (ISHPMIE 2022) CY - Braunschweig, Germany DA - 11.07.2022 KW - LH2 KW - RPT KW - Release KW - Gas cloud explosion KW - Heat radiation PY - 2022 SP - 182 EP - 196 AN - OPUS4-59441 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -