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Organisationseinheit der BAM
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Bei thermischer Belastung von flüssigen organischen Peroxiden in metallischen Transportverpackungen können Feuerbälle entstehen, die sich mit immenser explosiver Heftigkeit bilden und hinsichtlich der von ihnen ausgehenden Wärmestrahlungsbelastung sicherheitstechnisch zu bewerten sind. Da sich diese Feuerbälle von flüssigen Kohlenwasserstoffen unterscheiden, wird ein neues Modell vorgestellt, um mittels semi-empirischer Gleichungen insbesondere den Durchmesser und die Standzeit solcher Feuerbälle zu beschreiben und mit herkömmlichen Modellen für Kohlenwasserstoffe zu vergleichen. Es wurden Versuche mit unterschiedlichen Befeuerungsmethoden unter Verwendung von Stahlfässern, befüllt mit bis zu 155 kg DTBP, durchgeführt. Dabei wurde festgestellt, dass abhängig von der Befeuerungsmethode (Holz/Gas) unterschiedlich große Massen DTBP in den sich bildenden Feuerbällen umgesetzt werden (16 kg bis 155 kg). Bei den Experimenten wurden IR-Kameras, Strahlungssensoren und Videokameras eingesetzt. Aufgrund der Messungen und der optischen Auswertungen konnten neue modifizierte Gleichungen unter Anpassung der Konstanten für Kohlenwasserstoffe entwickelt und validiert werden. Weiterhin wurde die Wärmestrahlungsbelastung auf Mensch und Umgebung berechnet und die einzuhaltenden Sicherheitsabstände bestimmt.
Sicherheitstechnische Untersuchungen von Wasserstoff Freistrahlflammen bei Hochdruck im Realmaßstab
(2024)
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 30 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.