Flammengeschwindigkeit unter nichtatmosphärischen Bedingungen
Staubexplosionen stellen in vielen Bereichen der Produktion, Verarbeitung und Lagerung von brennbaren Stoffen ein nicht zu unterschätzendes Gefährdungspotential dar. Die Erlangung von Kenntnis über die sicherheitstechnischen Kenngrößen mit denen Explosionsvorgänge und deren Auswirkungen beschrieben werden können, stellt einen Schwerpunkt in der Sicherheitsforschung dar. Die Sauerstoffgrenzkonzentration als sicherheitstechnische Kenngröße, welche jene Atmosphärenbedingungen beschreibt unter denen keine Explosion mehr zustande kommen kann, ist ein wesentlicher Parameter zur Auslegung von Maßnahmen zur Verhinderung von Staubexplosionen. Die Untersuchung von Basisgrößen wie der Sauerstoffgrenzkonzentration ist die Grundlage für eine mathematische Modellierung von Explosionsvorgängen. Gegenüber von Gasexplosionen stellen Staubexplosionen ein wesentlich komplexeres System mit einer Vielzahl von Einflussfaktoren dar. Die Flammengeschwindigkeit unter laminaren Strömungsbedingungen ist hierbei ein Maß für die Reaktionsgeschwindigkeit eines Staub/Luft Gemisches.
Für die Ermittlung der Flammengeschwindigkeit sind derzeit mehrere Versuchsaufbauten bekannt, welche es jedoch nicht zulassen Untersuchungen unter verschiedenen atmosphärischen Bedingungen durchzuführen. Vor allem ein verringerter Anteil an Sauerstoff wirkt sich auf die Flammenausbreitung hemmend aus. Im Zuge der Forschungsarbeit wurde am Lehrstuhl für Thermoprozesstechnik eine Apparatur entwickelt in der es möglich ist den Einfluss der Atmosphärenbedingungen auf den Explosionsvorgang zu untersuchen. Bei der Apparatur handelt es sich um einen Rohrreaktor in dem die Verbrennung eines Staub/Luft Gemisches über eine Strecke von 200cm beobachtet werden kann. In der Apparatur kann sowohl die Gaszusammensetzung als auch der Vordruck variiert werden.
Derzeit kommen für die Auswertung der Verbrennungsvorgänge optische Verfahren zu Anwendung. Das Fortschreiten der Flammenfront wird mittels Fotodioden und mit einer Bildauswertungssoftware vermessen. Die Ergebnisse aus den experimentellen Untersuchungen sollen für die Validierung von mathematischen Modellen zur Beschreibung von Explosionsereignissen genutzt werden.
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