Eine Plattform für die Wissenschaft: Bauingenieurwesen, Architektur und Urbanistik
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Anwendungen der Strömungssimulation zur Berechnung von Explosionsabläufen in großtechnischen Anlagen
Die Anwendung von Simulationsverfahren erfährt innerhalb der verfahrenstechnischen Entwicklung von Anlagen eine wachsende Akzeptanz und Verbreitung. Verfahren für dreidimensionale Strömungssimulationen in komplexen Anlagen- und Apparategeometrien lassen sich durch Erweiterung mit Reaktionsmodellen und Modellen zur Wärmeübertragung zur Simulation von Verbrennungsvorgängen nutzen. Wenngleich die Anwendbarkeit dieser Modelle für die Modellierung von Gas- oder Staubexplosionen nur vereinzelt durchgeführt wird, ist festzustellen, dass bereits heute die Modelle in der Lage sind, dem Benutzer einen tieferen Einblick in die Explosionsabläufe auch in komplexen Anlagengeometrien zu geben. Die Modelle erlauben aufgrund ihres eigentlichen Bestimmungszwecks, der möglichst realen und detaillierten Abbildung von komplexen verfahrenstechnischen Prozessen, die vergleichsweise genaue Berücksichtigung von Anfangsprozesszuständen vor Eintritt der Explosion, die für den weiteren Explosionsablauf von wichtiger Bedeutung sind. Die Berücksichtigung geometrisch induzierter Turbulenz aufgrund komplexer Rohrleitungsgeometrie oder rotierender Einbauten ist prinzipiell möglich. Die Berechnungsmethode wurde anhand des Beispiels einer Kohlemahl-Trocknungsanlage im großtechnischen Maßstab demonstriert. Nichtsdestotrotz erfordert die zunehmende Komplexität der Modelle eine sorgfältige Abwägung der Übertragbarkeit dieser Modelle auf die realen Prozesse. Die Auswahl der Randbedingungen und die Bewertung der Ergebnisse muss daher von Fachleuten vorgenommen werden, die sich nicht nur in der Simulation auskennen, sondern auch entsprechende Erfahrung in der Verfahrenstechnik und dem Explosionsschutz besitzen. Trotz heute verfugbarer großer Rechenkapazitäten ist im Falle der Modellierung vollständiger Explosionsablaufe in realen Anlagen jedoch nach wie vor mit vergleichsweise langen Rechenzeiten zu rechnen, die üblicherweise im Bereich mehrerer Stunden bis zu wenigen Tagen liegen. Vergleicht man diesen Aufwand jedoch mit den Möglichkeiten der experimentellen Prüfung, so bietet sich im Einzelfall aufgrund der Anlagengröße und -komplexität keine anwendbare Alternative, um in überschaubarem Zeitrahmen zu detaillierten Aussagen hinsichtlich des zu erwartenden Explosionsablaufs zu kommen.
Anwendungen der Strömungssimulation zur Berechnung von Explosionsabläufen in großtechnischen Anlagen
Die Anwendung von Simulationsverfahren erfährt innerhalb der verfahrenstechnischen Entwicklung von Anlagen eine wachsende Akzeptanz und Verbreitung. Verfahren für dreidimensionale Strömungssimulationen in komplexen Anlagen- und Apparategeometrien lassen sich durch Erweiterung mit Reaktionsmodellen und Modellen zur Wärmeübertragung zur Simulation von Verbrennungsvorgängen nutzen. Wenngleich die Anwendbarkeit dieser Modelle für die Modellierung von Gas- oder Staubexplosionen nur vereinzelt durchgeführt wird, ist festzustellen, dass bereits heute die Modelle in der Lage sind, dem Benutzer einen tieferen Einblick in die Explosionsabläufe auch in komplexen Anlagengeometrien zu geben. Die Modelle erlauben aufgrund ihres eigentlichen Bestimmungszwecks, der möglichst realen und detaillierten Abbildung von komplexen verfahrenstechnischen Prozessen, die vergleichsweise genaue Berücksichtigung von Anfangsprozesszuständen vor Eintritt der Explosion, die für den weiteren Explosionsablauf von wichtiger Bedeutung sind. Die Berücksichtigung geometrisch induzierter Turbulenz aufgrund komplexer Rohrleitungsgeometrie oder rotierender Einbauten ist prinzipiell möglich. Die Berechnungsmethode wurde anhand des Beispiels einer Kohlemahl-Trocknungsanlage im großtechnischen Maßstab demonstriert. Nichtsdestotrotz erfordert die zunehmende Komplexität der Modelle eine sorgfältige Abwägung der Übertragbarkeit dieser Modelle auf die realen Prozesse. Die Auswahl der Randbedingungen und die Bewertung der Ergebnisse muss daher von Fachleuten vorgenommen werden, die sich nicht nur in der Simulation auskennen, sondern auch entsprechende Erfahrung in der Verfahrenstechnik und dem Explosionsschutz besitzen. Trotz heute verfugbarer großer Rechenkapazitäten ist im Falle der Modellierung vollständiger Explosionsablaufe in realen Anlagen jedoch nach wie vor mit vergleichsweise langen Rechenzeiten zu rechnen, die üblicherweise im Bereich mehrerer Stunden bis zu wenigen Tagen liegen. Vergleicht man diesen Aufwand jedoch mit den Möglichkeiten der experimentellen Prüfung, so bietet sich im Einzelfall aufgrund der Anlagengröße und -komplexität keine anwendbare Alternative, um in überschaubarem Zeitrahmen zu detaillierten Aussagen hinsichtlich des zu erwartenden Explosionsablaufs zu kommen.
Anwendungen der Strömungssimulation zur Berechnung von Explosionsabläufen in großtechnischen Anlagen
Sippel, Michael (Autor:in)
Technische Sicherheit ; 1 ; 22-25
2011
4 Seiten, 8 Bilder, 4 Quellen
Aufsatz (Zeitschrift)
Deutsch
Membranen in grosstechnischen Anlagen
| British Library Online Contents | 2006
Numerische Strömungssimulation beim Brückenentwurf
Wiley | 2002