Title: Berechnung der Explosionsbereiche von Alkoholen, Ketonen und halogenierten Kohlenwasserstoffen im Gemisch mit Inertgasen
Authors: Askar, Enis, Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung, Berlin
Abdelkhalik, Aksam, National Institute for Standards (NIS), Giza, EGYPT
Markus, Detlev, Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB), Fachbereich 3.5, Explosionsschutz in der Energietechnik
Stolz, Thomas, Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB), Fachbereich 3.7, Grundlagen des Explosionsschutzes
Brandes, Elisabeth, Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB), Fachbereich 3.7, Grundlagen des Explosionsschutzes
Contributors: HostingInstitution: Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB), ISNI: 0000 0001 2186 1887
Pages:9
Language:de
DOI:10.7795/210.20190521J
Resource Type: Text / Article
Publisher: Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB)
Rights: Vervielfältigung nur zum eigenen persönlichen Gebrauch.
Dates: Available: 2019-04-26
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Keywords: Explosionsschutz ; Explosionsbereich ; Dreistoffgemische ; Inertisierung
Abstract: Die Explosionsbereiche für Dreistoffsysteme aus Brennstoff, Inertgas und Luft wurden nach dem Modell der konstanten adiabatischen Flammentemperaturprofile berechnet. Für die Parametrisierung des halbempirischen Modells muss der Explosionsbereich für ein bestimmtes Dreistoffsystem aus Brennstoff, Inertgas und Luft bekannt sein. Dann lassen sich Explosionsbereiche desselben Brennstoffs mit einem beliebigen Inertgas und bei einer beliebigen Temperatur berechnen. Ergänzend zu früheren Arbeiten, in denen die Explosionsbereiche für Brenngase aus der homologen Reihe der Alkane und Alkene berechnet worden sind, wurden nun die Berechnungen für 1-Propanol, Aceton und Difluormethan durchgeführt. Als Inertgase wurden neben Stickstoff und Kohlendioxid auch die Edelgase Argon und Helium berücksichtigt. Für die Berechnung der Explosionsbereiche in Systemen mit Helium, ist das Modell erweitert worden, so dass auch die Transporteigenschaften (d.h. Wärmeleitfähigkeit, Diffusionskoeffizient) der Komponenten berücksichtigt werden. Weiterhin ist eine Möglichkeit zur praxisnahen Berechnung der Spitze des Explosionsbereichs implementiert worden. Die Ergebnisse zeigen insgesamt, dass die Berechnung der Explosionsbereiche für Alkohole, Ketone und halogenierte Kohlenwasserstoffe mit ähnlicher Genauigkeit wie für Alkane und Alkene möglich ist. Die vorgenommenen Modifikationen sind geeignet, um auch eine Berechnung für Gasgemische mit Helium durchzuführen, dessen starke inertisierende Wirkung im Vergleich zu den Inertgasen Argon oder Stickstoff vor allem auf den stark unterschiedlichen Transporteigenschaften beruht. Für die Analyse der physikalischen Vorgänge, die zur Zündung führen, ist eine spezielle Kontaktvorrichtung entwickelt worden. Damit können die Entladungen > 200 µm Länge und mit einer Dauer von > 500 µs an einer bestimmbaren Position erzeugt und untersucht werden.
Für die Entladungen an der Zündgrenze bei niedrigen Spannungs- und Stromwerten (max. 30 V, 30 bis 100 mA Konstantstrombegrenzung) sind die Bedingung für die Erzeugung ermittelt worden. Das sind die Rauheit auf der Kontaktoberfläche, die langsame Kontaktöffnungsbewegung und eine geeignet regelnde Spannungsquelle mit Konstantstrombegrenzung. Damit sind für diese Entladungen an der Zündgrenze die Strom-Spannungs-Kennlinie, das Spektrum mit dominierenden Linien von Cadmium-Metalldampf sowie die Temperaturverläufe ermittelt worden.
Series Information: Dies ist ein Beitrag für das 15. BAM-PTB-Kolloquium zur chemischen und physikalischen Sicherheitstechnik am 21. und 22. Mai 2019 bei der PTB in Braunschweig.
Citation: Askar, Enis ; Abdelkhalik, Aksam ; Markus, Detlev ; Stolz, Thomas ; Brandes, Elisabeth. Berechnung der Explosionsbereiche von Alkoholen, Ketonen und halogenierten Kohlenwasserstoffen im Gemisch mit Inertgasen, 2019. Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB). DOI: https://doi.org/10.7795/210.20190521J