Berechnung des Wärme- und Stofftransportes bei Schüttgutbränden: Fid-Bau Portal

Berechnung des Wärme- und Stofftransportes bei Schüttgutbränden

Lohrer, Christian / Schmidt, Martin / Krause, Ulrich

Seit langer Zeit ist bekannt, dass ungünstige Lagerungsbedingungen bei brennbaren Schüttgütern, Deponiestoffen und Stäuben zur Selbstentzündung führen können. Wesentliche Einflüsse üben dabei die charakteristische Abmessung der Schüttung (Verhältnis Volumen/Oberfläche V/A), die Lagerungstemperatur, die Gutfeuchte sowie die Feuchte der Umgebung, die Porosität der Schüttung bzw. damit verbunden das Kornspektrum des Schüttgutes sowie der Sauerstoff-Volumenanteil in der Umgebung der Schüttung aus. Bei der experimentellen Bestimmung von Selbstentzündungstemperaturen (SET) durch isoperibole Warmlagerung nach VDI-Richtlinie 2263 wird üblicherweise bei einem Sauerstoff-Volumenanteil von 21 % gelagert. Bedingungen, wie sie z.B. bei Inertisierung des Lagergutes auftreten, werden bei diesen Versuchen nicht erfasst. Der Einfluss von Gut- oder Umgebungsfeuchte kann ebenfalls nicht berücksichtigt werden, da die Lagerung meist oberhalb der Siedetemperatur bei Umgebungsdruck erfolgt. Auch die Extrapolation des Zusammenhanges zwischen SET und V/A vom Labor- in den technischen Maßstab unterliegt Einschränkungen, da zwischen den Laborproben und in der Praxis auftretenden Schüttungen im allgemeinen weder geometrische noch physikalische Ähnlichkeit besteht. Zur Überwindung dieser Schwierigkeiten wurde ein mathematisches Modell entwickelt, mit dessen Hilfe sich der gesamte Prozess von Selbstentzündung und Brandausbreitung im Schüttgut unter Berücksichtigung des Gasaustausches zwischen Schüttung und Umgebung sowie des Feuchteeinflusses in seiner zeitlichen Entwicklung berechnen lässt. Beliebige Schüttungsgeometrien können untersucht werden, wobei eine Beschränkung lediglich durch den verfügbaren Rechenspeicher gegeben