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Chemischer
Gleichgewichtsrechner

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Explosionen
Die Vermeidung oder Beherrschung von Brenngas-Luft-Explosionen in
geschlossenen oder teilentlasteten Behältern(z.B. chemische Reaktoren,
Mahlanlagen, Silos, brenngasgefüllte Gebäude nach Gasausbrüchen) stellt
einen wichtigen Problembereich der industriellen Sicherheitstechnik dar.
Deshalb ist die genaue Kenntnis der Ablaufmechanismen sowie der Einflüsse
explosionsbestimmender Parameter für eine Risikoabschätzung erforderlich.
Neben der Brenngasart und -konzentration ist insbesondere die Turbulenz-
struktur für die Schnelligkeit (Heftigkeit) des Explosionsablaufs und damit auch
für das Dimensionieren wirksamer Entlastungseinrichtungen von Bedeutung.

Darüber hinaus ist die Kenntnis der Abhängigkeit der turbulenten Brenngeschwin-
digkeit vom Turbulenzzustand des Gemisches wichtig bei der Auslegung von Trieb-
werksbrennkammern und Verbrennungsmotoren. Die turbulente Brenngeschwin-
digkeit lässt sich während eines Explosionsvorgangs experimentell bestimmen.
Der Vorteil dabei ist, dass man mit einfachen experimentellen Einrichtungen große
Brenngeschwindigkeiten, wie diese in der Praxis vorkommen, einstellen kann.

Ausführliche Beschreibung

Zusäzliche Informationen zu diesem Thema
 
 

Im Rahmen dieses Schwerpunkts wurden in den vergangenen Jahren auch folgende Forschungsprojekte bearbeitet:


Ignition by mechanical sparks
(MechanicalSparks)
Mechanische Funken als Zündquellen spielen eine wichtige Rolle bei der sicherheitstechnischen Beurteilung der Zündung brennbarer Gasgemische. Sie entstehen meist durch mechanische Einwirkung auf feste Materialien, zum Beispiel Schleif-, Stoß- und Reibfunken. Mechanische Funken sind lokal gebildete und in der Regel glühende Einzelpartikel. Ob so ein abgetrenntes Teilchen ein Funken mit ausreichender Zündfähigkeit ist, hängt von der im Teilchen deponierten Energiemenge und seiner Geschwindigkeit, aber auch vom Material und der Größe ab. Das Projekt untersucht die Zündung durch kleine heiße Teilchen (Durchmesser bis zu einem Millimeter) in einer explosionsfähigen Atmosphäre mit Strömungsgeschwindigkeiten bis zu einigen Metern pro Sekunde. Da der Schwerpunkt dieses Projekts auf einem detaillierten Verständnis der Zündvorgangs selbst liegt, werden wir vor allem die zündrelevanten Eigenschaften gut definierter, sphärischer Partikel untersuchen, aber nicht den eigentlichen Entstehungsprozess mechanischer Funken. Unser Ziel ist es, das physikalisch-chemische Modell der Gasphasenzündung an kleinen heißen Partikeln verschiedenster Materialien und Größen voranzutreiben. Als brennbare Stoffe werden Wasserstoff, Ethen und Diethylether untersucht.

Hochgeschwindigkeitsaufnahmen (3.6 kHz) der OH* Chemilumineszenz (308 nm) der cw-laserinduzierten Zündung (Argon-Ionen Laser, 4.5W) einer Wasserstoff/Luft Mischung (20% Wasserstoff in Luft)




instationäre Flammenausbreitung
(instationäre Flammenausbreitung)
Ziel dieses Projektes ist die experimentelle und theoretische Untersuchung
zum Einfluss turbulenter Strömungsbedingungen auf den Entflammungs-
vorgang und die anschließende instationäre Flammenausbreitung funken-
gezündeter Brenngas-Luft-Gemische.

Bei den Untersuchungen zur Entflammung von Brenngas-Luft-Gemsichen
werden mit dem Simulationsprogramm INSFLA eindimensionale Zünd-
vorgänge detailliert untersucht. Aus dem daraus gewonnen detaillierten
Verständnis über idealisierte Zündvorgänge sollen vereinfachte Modelle
zur Berechnung der minimalen Zündenergie zur Entflammung eines Brenn-
gas-Luft-Gemisches abgeleitet werden. In einem zweiten Schritt sollen
diese Modelle erweitert werden, um so den zusätzlichen Einfluss turbulen-
ter Strömungsbedingungen zu berücksichtigen.

Im Rahmen der Untersuchungen zur instationären Flammenausbreitung
turbulenter Brenngas-Luft-Gemische werden Innenraumexplosionen in
geschlossenen Behältern unterschiedlicher Größe durchgeführt. Durch
Aufzeichnung transienter Druck-Zeit-Verläufe und mit einem auf theore-
tischen Überlegungen basierenden Auswerteverfahren können über einen
relativ großen Auswertebereich Brenngeschwindigkeitsverläufe bestimmt
werden. Eine Variation der Turbulenzparameter Schwankungsgeschwin-
digkeit u´ und Makrolängenmaß LT ist durch in ihrer Drehzahl frei regel-
bare Ventilatoren und unterschiedliche Behältergrößen möglich. Ziel ist
die Entwicklung einer Korrelationsfunktion zur Beschreibung des instatio-
nären turbulenten Verbrennungsfortschritts bei isochorer Verbrennung.
 


Bestimmung der Zündenergie von zündfähigen Gemischen bei Variation der thermodynamischen Bedingungen (Druck, Temperatur) und der Stöchiometrie.
(SAFEKINEX)