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Modelling of detonation wave parameters, initiation and hazard of chemically active bubble systems
(2002)
The detonation processes in chemically active bubble systems at high initial pressures are calculated numerically. The dependences of detonation wave velocity at sub- and supersonic regimes of propagation on molar fraction of gas in the mixture and on initial pressure have been calculated for the first time. The Chapman-Jouguet condition for supersonic bubble detonation wave is obtained. The principal possibility for a different detonation wave structure in the case of propagation in the mixture with high initial pressure and longitudinal gradient of bubble volume fraction is predicted.
The dynamics and ignition of a chemically active bubble in a field of external pressure is analyzed. It is shown, that an inert diluent addition can increase the explosion hazard of heterogeneous gas - liquid systems. Calculations demonstrate the possibility of chemically active bubble ignition on the second pulsation. It is shown, that single chemically active bubble ignition is possible also owing to a decompression impulse.
An algorithm for the calculation of thermodynamic parameters of chemically equilibrium hydrocarbon gas with soot particles has been suggested. It is shown, that soot formation can have an essential influence on the dynamics of single bubble in chemically active hydrocarbon-oxygen (organic solvent (liquid) - oxidizer (gas)) heterogeneous systems.
Die Technische Regel für Anlagensicherheit (TRAS) 410 mit
dem Titel "Erkennen und Beherrschen exothermer Reaktionen"
stellt im Rahmen der Betrachtung der thermischen
Prozesssicherheit eine Anleitung zur systematischen Erarbeitung
von Gefahren bei chemischen Stoffumwandlungen
im Industriemaßstab dar. Sie unterstützt bei der Bewertung
der Gefahren und bei der Erstellung von Maßnahmen, um
Störfälle zu verhindern. Am Beispiel der exotherm ablaufenden
Synthese von tert.-Butylperoxypivalat, einem organischen
Peroxid, wird die Vorgehensweise dargestellt. Organische
Peroxide sind als thermisch instabile Verbindungen bekannt
und besitzen dadurch ein zusätzliches Gefahrenpotential.
The explosive properties of mixtures of aqueous hydrogen peroxide (H2O2) and different alcohols (ROH) like 2-propanol (2-PropOH), 2-methyl-2-propanol (TBA), 2-methyl-2-butanol (TAA) and 2-methyl-2-pentanol (THA) were investigated. Among others, the potential hazard of such mixtures may be characterized by their ability to react by different mechanisms of an explosion in the condensed phase, e.g. the thermal explosion or the detonation. Accordingly, the mixtures were experimentally investigated either by heating them up under confinement in different autoclaves or by exposing them to a shock wave impact applying the steel tube test. The results are discussed and compared to literature data.
Safety behaviour of a chemically active organic bubbly medium induced by gas explosion above it
(2003)
Einfluss der Konvektion auf das Selbstentzündungs- und Abbrandverhalten von Schüttgütern und Stäuben
(2005)
Selbstentzündung und Brandausbreitung von brennbaren Schüttgütern und Stäuben werden von mehreren Parametern beeinflusst. Verschiedene Einflussgrößen auf die Selbstentzündungstemperatur, wie Materialeigenschaften, Geometrie sowie Feuchtegehalt des Schüttgutes und seiner Umgebung sind bereits früher untersucht worden. Die vorliegende Arbeit stellt experimentelle Ergebnisse zum Einfluss der Konvektion an den Oberflächen von Schüttgutablagerungen auf Selbstentzündung und Brandausbreitung vor. Die Versuche wurden mit Braunkohlenstaub und Korkmehl durchgeführt. Zusätzlich wurde der Einfluss des Neigungswinkels der Schüttung (bei konstantem Volumen-Oberflächenverhältnis) untersucht. Mit Hilfe eines numerischen Modells wurde außerdem ein in der Literatur beschriebener Großversuch an Kohlehalden simuliert und bewertet. Dabei wurde der Selbstentzündungsvorgang, gefolgt von einer Brandausbreitung, berechnet.