Titel: Über elektrostatische Zündgefahren beim Versprühen von Wasser in explosionsgefährdeten Bereichen
Autoren: Baumann, Florian, Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB), Fachbereich 3.7, Grundlagen des Explosionsschutzes
Beitragende: HostingInstitution: Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB), ISNI: 0000 0001 2186 1887
Seiten:157
Sprache:de
DOI:10.7795/110.20230523
Art der Ressource: Text / Report
Herausgeber: Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB)
Rechte: Vervielfältigung nur zum eigenen persönlichen Gebrauch.
Beziehungen: IsPartOf: ISSN 2941-1297
IsIdenticalTo: ISBN 978-3-944659-26-8
Daten: Verfügbar: 2023-05-25
Erstellt: 2023-04
Datei: Datei herunterladen (application/pdf) 4.65 MB (4873919 Bytes)
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Schlagworte Behälter ; Elektrostatik ; Explosionsschutz ; Feldstärke ; Raumladungsdichte ; Raumpotential ; Versprühen ; Wasser
Zusammenfassung: Der stark ladungserzeugende Prozess des Versprühens von Wasser ist, wenn er in explosionsgefährdeten Bereichen erfolgt, sicherheitstechnisch zu bewerten. Zur Prävention elektrostatischer Zündgefahren sind die Grenzwerte der Flüssigkeitsstrahler und Behälterabmessungen, die in der nationalen technischen Regel für Gefahrstoffe 727 und in der internationalen technischen Spezifikation IEC TS 60079 32 1 angegeben sind, einzuhalten. Die Grenzwerte resultieren aus den Leistungsgrenzen der Flüssigkeitsstrahler und den Behältern der damaligen Untersuchungen. Ob eine Überschreitung der Grenzwerte eine elektrostatische Zündgefahr darstellt, ist ungeklärt. Der technische Fortschritt verlangt nach einer Klärung dieser Wissenslücke.
In dieser Arbeit werden die bisherigen Messwerte, Erkenntnisse und Grenzwerte aus einschlägiger Literatur zusammengefasst und ein neuer Ansatz der sicherheitstechnischen Bewertung beschrieben. Um an Messwerte an Wasserstrahlen und sprühnebeln aus der Literatur anzuschließen, erfolgten Messungen der elektrischen Feldstärke. Zur Verifizierung dieser Messtechnik diente die Messung des Raumpotentials. Der gegenseitige Vergleich zeigt die Eignung und Einsatzbeschränkungen der Messtechniken. Beim Versprühen von Wasser treten geladene Tropfen entgegengesetzter Polarität auf. Es wurde bestätigt, dass bei Messungen der elektrischen Feldstärke durch das Messprinzip des Feldstärkenmessgerätes eine Mittelung der geladenen Tropfen stattfindet. Dadurch können unwissentlich die maximalen Werte der Aufladung der Tropfen unerkannt bleiben. In Zusammenarbeit mit einem nationalen Interessentenkreis wurden Messungen bei grenzwertüberschreitenden Parametern in leitfähigen geerdeten Behältern bis 44 m³ und ohne räumliche Begrenzung durchgeführt. Basierend auf der Auswertung der Messungen wurden die Parameter identifiziert, die den Prozess der Ladungstrennung maximieren. Ferner kann, in Abhängigkeit von der elektrischen Leitfähigkeit des Wassers, den auftretenden Prozessen der Ladungstrennung eine Polarität und Höhe der Aufladung der Tropfen zugeordnet werden. Daraus lässt sich der dominierende Prozess der Ladungstrennung ableiten. Aus Berichten der Industrie ist bekannt, dass beim Aufprall von Wasser ein blaues Leuchten auftreten kann. Die dafür notwendigen Parameter wurden identifiziert und die elektrostatischen Zündgefahren untersucht.
Das Ergebnis der sicherheitstechnischen Bewertung dieser Arbeit erlaubt, unter Beachtung der beschriebenen Parameter der Messungen, eine Überschreitung der aktuell geltenden Grenzwerte, ohne dass eine elektrostatische Zündgefahr zu erwarten ist.
Informationen zur Reihe: PTB-Bericht Diss-1
Zitierform: Baumann, F., 2023. Über elektrostatische Zündgefahren beim Versprühen von Wasser in explosionsgefährdeten Bereichen. Dissertation, Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg. Braunschweig: Physikalisch-Technische Bundesanstalt. PTB-Bericht Diss-1. ISBN 978-3-944659-26-8. Verfügbar unter: https://doi.org/110.20230523