A platform for research: civil engineering, architecture and urbanism
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Bei Versuchen mit staubförmigen Substanzen bei Variation der Strömungsbedingungen und des Rohrdurchmessers konnte anhand der Flammgeschwindigkeit gezeigt werden, daß bereits bei laminarer Flammenausbreitung in Staub/Luft-Gemischen der Einfluß des durch Strömungsvorgänge bestimmten Stofftransportes auf die Reaktionsrate dominierend sein und den Einfluß der Stoffeigenschaften überlagern kann. Im Gegensatz zur Flammengeschwindigkeit kann die laminare Verbrennungsgeschwindigkeit als ein im wesentlichen stoffspezifischer Parameter angesehen werden, wenn berücksichtigt wird, daß für die experimentelle Bestimmung das Vorliegen 'optimaler' Bedingungen notwendig ist. Die laminare Verbrennungsgeschwindigkeit klassifiziert die untersuchten Stäube in einer Reihenfolge, die genau ihre Reaktionsfreudigkeit wiedergibt. Die Staubkonzentration wird mit Hilfe der Staubeinwaage pro Behältervolumen errechnet und gibt somit nicht die tatsächlich am Zündort vorliegenden Verhältnisse wieder. Die heftigste Explosionswirkung ergibt sich bei diesen Versuchen im allgemeinen bei einer deutlich höheren Konzentration als bei den Rohrversuchen mit Konzentrationsmessung direkt im Zündbereich, da nur ein bestimmter Staubanteil an der Reaktion beteiligt ist. Mit Hilfe der numerischen Berechnung der Konzentrationsverteilung in Anlagen im technischen Maßstab wie z.B. Silos kann durch die Berechnung der 'kalten' Strömung die Homogenität der Staubwolke beurteilt werden. Hinsichtlich der Behandlung von Staubexplosionen erlauben die vorgestellten experimentellen Untersuchungen zunächst eine Einschätzung der Vertretbarkeit von vereinfachten Annahmen in verschiedenen numerischen Berechnungsmodellen. Der experimentell ermittelte Einfluß des Strömungsfeldes auf die Reaktionsrate darf bereits bei laminarer Flammenausbreitung nicht vernachlässigt werden. Auf die Lösung der Navier-Stokes-Gleichungen einerseits sowie auf die Berechnung lokaler Verteilungen für Dichte, Temperatur und Spezieskonzentrationen andererseits kann für eine realistische Modellierung nicht verzichtet werden. Andererseits enthalten genauere Modelle eine Anzahl 'freier' Parameter, für deren Festlegung zumindest experimentelle Anhaltspunkte erforderlich sind. Nur durch die Kombination aus physikalischen und numerischen Experimenten entsteht ein fundiertes Bild über die tatsächlich ablaufenden Prozesse bei der explosionsartigen Verbrennung von Staub/LuftGemischen.
Bei Versuchen mit staubförmigen Substanzen bei Variation der Strömungsbedingungen und des Rohrdurchmessers konnte anhand der Flammgeschwindigkeit gezeigt werden, daß bereits bei laminarer Flammenausbreitung in Staub/Luft-Gemischen der Einfluß des durch Strömungsvorgänge bestimmten Stofftransportes auf die Reaktionsrate dominierend sein und den Einfluß der Stoffeigenschaften überlagern kann. Im Gegensatz zur Flammengeschwindigkeit kann die laminare Verbrennungsgeschwindigkeit als ein im wesentlichen stoffspezifischer Parameter angesehen werden, wenn berücksichtigt wird, daß für die experimentelle Bestimmung das Vorliegen 'optimaler' Bedingungen notwendig ist. Die laminare Verbrennungsgeschwindigkeit klassifiziert die untersuchten Stäube in einer Reihenfolge, die genau ihre Reaktionsfreudigkeit wiedergibt. Die Staubkonzentration wird mit Hilfe der Staubeinwaage pro Behältervolumen errechnet und gibt somit nicht die tatsächlich am Zündort vorliegenden Verhältnisse wieder. Die heftigste Explosionswirkung ergibt sich bei diesen Versuchen im allgemeinen bei einer deutlich höheren Konzentration als bei den Rohrversuchen mit Konzentrationsmessung direkt im Zündbereich, da nur ein bestimmter Staubanteil an der Reaktion beteiligt ist. Mit Hilfe der numerischen Berechnung der Konzentrationsverteilung in Anlagen im technischen Maßstab wie z.B. Silos kann durch die Berechnung der 'kalten' Strömung die Homogenität der Staubwolke beurteilt werden. Hinsichtlich der Behandlung von Staubexplosionen erlauben die vorgestellten experimentellen Untersuchungen zunächst eine Einschätzung der Vertretbarkeit von vereinfachten Annahmen in verschiedenen numerischen Berechnungsmodellen. Der experimentell ermittelte Einfluß des Strömungsfeldes auf die Reaktionsrate darf bereits bei laminarer Flammenausbreitung nicht vernachlässigt werden. Auf die Lösung der Navier-Stokes-Gleichungen einerseits sowie auf die Berechnung lokaler Verteilungen für Dichte, Temperatur und Spezieskonzentrationen andererseits kann für eine realistische Modellierung nicht verzichtet werden. Andererseits enthalten genauere Modelle eine Anzahl 'freier' Parameter, für deren Festlegung zumindest experimentelle Anhaltspunkte erforderlich sind. Nur durch die Kombination aus physikalischen und numerischen Experimenten entsteht ein fundiertes Bild über die tatsächlich ablaufenden Prozesse bei der explosionsartigen Verbrennung von Staub/LuftGemischen.
Untersuchungen zum Einfluß der Strömung auf Flammenausbreitungsvorgänge in Staub/Luft-Gemischen
Kasch, T. (author)
2000
142 Seiten, 29 Bilder, 19 Tabellen, 51 Quellen
Theses
German
Systeme zur Explosionsunterdrückung in Staub-Luft-Gemischen
| Tema Archive | 1989
Berechnung der Zündenergie von Staub/Luft‐Gemischen
| Wiley | 1997
Widerstandsminderung in Wasser-Luft-Gemischen
| Tema Archive | 2006