• Treffer 68 von 1886
Zurück zur Trefferliste

Explosionstechnische Charakterisierung chemisch instabiler Gase

  • Es wurde das Reaktionsverhalten von drei chemisch instabilen Gasen nach dem Wirksamwerden einer Zündquelle untersucht: Distickstoffmonoxid (N2O), Stickstoffmonoxid (NO) und 1,2-Butadien (C4H6). Dabei wurden die resultierenden Explosionsdrücke, die zeitlichen Druckanstiege sowie die Stabilitätsgrenzen bei Anfangstemperaturen bis 220 °C und Anfangsdrücken bis 30 bara in fünf Autoklaven unterschiedlicher Form und Größe bestimmt. Die chemisch instabilen Gase wurden sowohl als reine Stoffe als auch als binäre Gasgemische untersucht. Bei den binären Gemischen wurden die Einflüsse der Brenngasanteile in CH4/N2O- bzw. C3H8/N2O-Gemischen auf die Reaktionsdynamik und die Einflüsse der Inertgasanteile in N2/N2O- bzw. CO2/N2O-Gemischen auf die Stabilitätsgrenzen untersucht. Für die Auswertung der Zündversuche wurden die zeitlichen Druckverläufe gemessen und bei Versuchen in einem Fensterautoklav teilweise mit Hochgeschwindigkeitsaufnahmen synchronisiert. Die Zerfallsreaktionen wurden jeweils durchEs wurde das Reaktionsverhalten von drei chemisch instabilen Gasen nach dem Wirksamwerden einer Zündquelle untersucht: Distickstoffmonoxid (N2O), Stickstoffmonoxid (NO) und 1,2-Butadien (C4H6). Dabei wurden die resultierenden Explosionsdrücke, die zeitlichen Druckanstiege sowie die Stabilitätsgrenzen bei Anfangstemperaturen bis 220 °C und Anfangsdrücken bis 30 bara in fünf Autoklaven unterschiedlicher Form und Größe bestimmt. Die chemisch instabilen Gase wurden sowohl als reine Stoffe als auch als binäre Gasgemische untersucht. Bei den binären Gemischen wurden die Einflüsse der Brenngasanteile in CH4/N2O- bzw. C3H8/N2O-Gemischen auf die Reaktionsdynamik und die Einflüsse der Inertgasanteile in N2/N2O- bzw. CO2/N2O-Gemischen auf die Stabilitätsgrenzen untersucht. Für die Auswertung der Zündversuche wurden die zeitlichen Druckverläufe gemessen und bei Versuchen in einem Fensterautoklav teilweise mit Hochgeschwindigkeitsaufnahmen synchronisiert. Die Zerfallsreaktionen wurden jeweils durch eine Fremdzündung in Form eines explodierenden Drahtes initiiert. Da die Flammenausbreitung bei einer Zerfallsreaktion in hohem Maße konvektionsbeeinflusst und sehr anfällig für Wärmeverluste ist, wurde für ausgewählte Gase der Einfluss des Zündortes bzw. die Autoklavenausrichtung auf den Zerfall untersucht. Dadurch wurde auch bei Zündversuchen in gleichen Autoklaven eine Variation der freien Weglänge erreicht, in der sich eine Flamme ungehindert ausbreiten kann. Wärmeverluste werden dabei reduziert. Die Ergebnisse der Versuche zeigten, dass nicht nur das Volumen sondern vor allem die Ausrichtung des Autoklavs bzw. der Zündort einen großen Einfluss auf die Reaktionsdynamik und die Stabilitätsgrenzen haben. Da die Untersuchungen in Volumina bis 100 l möglich waren, konnten auch wichtige Rückschlüsse auf ein mögliches Scale-Up gezogen werden. Zur Abschätzung einer Explosionsauswirkung beim Zerfall chemisch instabiler Gase wurde das Simulationsmodell "FireBall" modifiziert. Das Modell wurde ursprünglich für die Simulation einer Explosion von binären Brenngas/Luft-Gemischen entwickelt, die sich im Bereich der stöchiometrischen Zusammensetzung befinden. Im Rahmen dieser Dissertationsarbeit wurde eine Erweiterung des bestehenden Berechnungsmodells auf reine Zerfallsreaktionen vorgenommen. Die Ausbreitung einer Flamme basiert auf der Berechnung einer laminaren und einer turbulenten Flammengeschwindigkeit, die maßgeblich für die Reaktionsdynamik sind. Das Explosionsausbreitungsmodell beinhaltet verschiedene Sub-Modelle, die zum Beispiel die Wärmeübertragung zu den Wänden oder die freie Konvektion berücksichtigen. Einige Sub-Modelle benötigen empirische Koeffizienten, welche experimentell ermittelt werden müssen. Mit dem Modell werden letztlich zeitliche Druckverläufe eines durch Fremdzündung initiierten deflagrativen Zerfalls in einem geschlossenen System simuliert. Aus den Druck-Zeit-Kurven werden die zeitlichen Druckanstiege bzw. KG-Werte und die Explosionsdrücke ermittelt. Diese Simulationen wurden für N2O und NO unter Variation der Anfangstemperatur, des Anfangsdrucks und des Zündortes für unterschiedliche Behältergeometrien und -volumina durchgeführt. Das erweiterte Berechnungsmodell "FireBall" liefert für beide instabile Gase gute Übereinstimmungen zwischen den experimentellen Ergebnissen und der Simulation.zeige mehrzeige weniger

Metadaten exportieren

Weitere Dienste

Teilen auf Twitter Suche bei Google Scholar Anzahl der Zugriffe auf dieses Dokument
Metadaten
Autor*innen:Michal Gula
Dokumenttyp:Dissertation
Veröffentlichungsform:Graue Literatur
Sprache:Deutsch
Jahr der Erstveröffentlichung:2009
Herausgeber (Institution):Technische Universität Berlin, Fakultät III - Prozesswissenschaften
Titel verleihende Institution:Technische Universität Berlin, Fakultät III − Prozesswissenschaften
Verlagsort:Berlin
Erste Seite:1
Letzte Seite:163
Freie Schlagwörter:Butadien; Distickstoffmonoxid; FireBall; Inertisierung; Modellierung; Reaktionsausbreitung; Stickstoffmonoxid
Verfügbarkeit des Dokuments:Physisches Exemplar in der Bibliothek der BAM vorhanden ("Hardcopy Access")
Bibliotheksstandort:Sonderstandort: Publica-Schrank
Datum der Freischaltung:19.02.2016
Jahr der Fertigstellung:2009
Referierte Publikation:Nein
Einverstanden
Diese Webseite verwendet technisch erforderliche Session-Cookies. Durch die weitere Nutzung der Webseite stimmen Sie diesem zu. Unsere Datenschutzerklärung finden Sie hier.