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Most of the measurements of temperatures in large pool fires are indirect and present a number of complexities due to the interactions of convection, radiation and soot blockage. In the present work these influences for two organic peroxide [tert-butyl peroxybenzoate (TBPB) and tert-butyl peroxy-2-ethylhexanoate (TBPEH)] pool fires are analysed.
Thermocouple measured temperature in the clear flame zone i.e. combustion zone are found to be 250-400 K lower than from the thermographic measurements. The convective and radiative heat flux contributions from the fire on temperature measurements are discussed. CFD (Computational Fluid Dynamics) simulations have been performed for large pool fires and the predicted time averaged flame temperatures were found to be in qualitative agreement with
measurements due to the stoichiometric combustion model used in the present simulations.
Flame temperature (T), surface emissive power (SEP) of Liquefied Natural Gas (LNG) pool fires (d = 1 m, 6.1 m, 30 m) are investigated by CFD (Computational Fluid Dynamics) simulation and compared with experimental results.
Time averaged flame temperatures of T = 1320 K, T = 1298 K and T = 1281 K are obtained. Surface emissive power (SEP) of 55 kW=m2, 130 kW=m2 and 230 kW=m2 are predicted.
Two-phase CFD (Computational Fluid Dynamics) model for characterising the spill-over/dispersion of peroxy-fuels is presented. The model is independent of type and burning rate of the spilled/dispersed fuel and considers only overflow Reynolds number (Re) to characterise the spill/dispersion behaviour. Additional simulations are performed for LNG (Liquified Natural Gas) dispersion and it is found that the model can be used for different fuels within a defined range of Re. Different scenarios with Re = 100 to 3 × 105 are investigated covering a wide range of mass flow rates, opening sizes and viscosities. Depending on Lower Flammability Limits (LFL) of the fuels spill/dispersion (vapour cloud) diameters (DCFD) and heights (hCFD) are predicted. A generalised correlation between DCFD and Re is established to predict the dispersion occurring at varying scales. The model is validated by: (1) conducting an extensive grid independent study; (2) comparing the results with the existing analytical methods and (3) comparing against the standard field test data on LNG dispersions.
Industrial fire and explosion hazards are most often also associated with the dispersion of toxic substances.
These substances can be gases, liquids, solids or in form of aerosols. The critical toxic exposure limits to People and enviroment from such substances are regulated by the concerned authorities of the countries. In order to comply with the defined regulation estimation of such critical limits must be carried out by different semi-empirical and phenomenological models/methods for risk assessment.
Many of such methods provide a qualitative estimation of time and space dependent extrimities of toxicity. The overwhelm development of computational capacity has made it possible to perform Computational Fluid Dynamics (CFD) simulation by solving the three-dimensional transport equations for mass momentum and species in lower and upper atmosphere, respectively. CFD simulation not only provides a detailed 3D distribution of toxic particulates/gases in the neighbourhood of the plant but also helps to study the worst-case sceanrios. In the past several small- and large-scale accidents occured in oil and gas plants in different parts of the world including the recent one in Rheinland refinery near Cologne in Germany. This work deals with this accident and provides a methodology to predict the critical exposure limits of smoke emitted by a toluene tank fire by means of CFD simulation.
Die sichere Lagerung und der Transport von Flüssigwasserstoff (LH2) verlangen nach verlässlichen Abschätzungen möglicher Risiken durch Feuer oder Explosion. Aufgrund des breiten Explosionsbereichs (4 Vol.-% - 74 Vol.-%) reagiert Wasserstoff sehr schnell und produziert hohe Flammentemperaturen. Da Wasserstoffflammen ruß- bzw. farblos sind, ist Wärmestrahlung im Fernfeld kein Risikofaktor. Allerdings stellen die hohe lokale Wärmestrahlung und die nicht sichtbaren Flammen eine Gefahr für Menschen und Infrastruktur in der Nähe dar. Es ist daher notwendig die Gefahren von LH2-Feuern sorgfältig zu bewerten.
Einerseits sind experimentelle Untersuchungen verschiedener Szenarien teuer, andererseits können sie teilweise auch praktisch nicht durchführbar sein. Numerische Simulationen dieser Szenarien können ein Ausweg aus diesem Problem sein. In der vorliegenden Arbeit wird ein solcher Ansatz genutzt, um große Brandszenarien mit LH2 mittels CFD (Computational Fluid Dynamics) zu modellieren und so die notwendigen Sicherheitsabstände abzuschätzen. Der Fokus liegt dabei auf der Simulation von Jet- und Pool-Feuerszenarien mit einem kommerziellen CFD-Code (Ansys CFX). Die benötigten geometrischen Modelle werden für Jet- und Pool-Feuer erstellt und mit den nötigen Randbedingungen implementiert. Wichtige Submodelle für chemische Reaktionen (Einschritt- und detaillierte Modelle), Verbrennung (Eddy-Dissipation- und Flamelet-Modell) und Strahlung (Discrete-Transfer-Modell) werden genutzt. Die maximal simulierten Flammentemperaturen liegen bei ~2100 K für Jet-Feuer und ~2300 K für Pool-Feuer. Um Aussagen zu thermischen Sicherheitsabständen zu treffen, wurden die Spezifischen Ausstrahlungen (SEP) ermittelt und anschließend entsprechende Positionsfaktoren gewählt, um verlässliche Sicherheitsabstände zu berechnen. Je nach Bedarf können CFD-Modelle sowohl für qualitative als auch für quantitative Risikobewertungen von LH2-Großbränden genutzt werden.