A platform for research: civil engineering, architecture and urbanism
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Zündgefahr durch elektrostatische Aufladung von CO2
Die elektrostatische Aufladung durch gasförmiges CO2 in technischen Anlagen kann ausgeschlossen werden. Bei flüssigem CO2 ist die Leitfähigkeit, die von der Stoffreinheit abhängig ist, von Bedeutung. Sie beträgt <= 10-14 Ohm.cm-1. Die damit erreichbare Aufladungsstärke ist gering. Sie bringt erst nach mehreren Tausend Rohrleitungskilometern ein meßbares Ergebnis. Dieser Beweis wurde theoretisch und experimentell erbracht. Die Untersuchung konzentriert sich deshalb auf die CO2-Schnee-Partikel (Festphase). Mit definierten Versuchsbedingungen wird der Einfluß von Strömungsgeschwindigkeit, Rohrgeometrie, Düsengeometrie, CO2-Ausgangszustand, Rohrmaterial und Düsenmaterial erfaßt. Die Versuchsanlage besteht aus einem 2500 kg fassenden Tank mit Flüssig-CO2 (L-CO2) mit einer Temperatur etwa gleich -23 Grad C und einem Druck etwa gleich 18 bar. Druck und Temperatur sind für die unterschiedlichen Versuche einstellbar. Der Massenstrom wird durch Differenzmessungen ermittelt. Beim Durchströmen von CU-Rohren durch CO2-Gas-Schneegemisch läßt sich eine elektrostatische Aufladung von Schneepartikel und CU-Rohr messen. Die Ladung entsteht durch Reibung der CO2-Feststoffpartikel an der Rohrwand, unabhängig davon, ob es sich um eine turbulente oder laminare Strömung handelt. Die Ladungsintensität ist abhängig von der verfügbaren Reibfläche (Rohrinnenwand), der Partikelgeschwindigkeit und der Art der Partikel (Verschmutzungsgrad des CO2). Der maximale Aufladungsstrom beträgt bei 20 mm Rohrduchmesser, 1,2 mm Düsendurchmesser und 17 m/s Fließgeschwindigkeit bei 700 mm Rohrlänge etwa 200 Nanoampere, bei 100 mm etwa 120 Nanoampere. Elektrostatische Aufladung kann durch die Form der Entspannungsdüse vermieden werden. Der Düsenquerschnitt darf zum Auflauf hin nicht erweitert werden. Die Erdung aller Anlagenteile und die metallisch leitende Verbindung von Vorratsbehälter, Verbindungsleitungen und Düsen untereinander ist erforderlich. In Feuerlöschanlagen werden häufig sogenannte Schneehörner verwendet. An diesen Stellen entstehen hohe elektrostatische Aufladungen. Schneehörner sind deshalb nicht zu verwenden.
Zündgefahr durch elektrostatische Aufladung von CO2
Die elektrostatische Aufladung durch gasförmiges CO2 in technischen Anlagen kann ausgeschlossen werden. Bei flüssigem CO2 ist die Leitfähigkeit, die von der Stoffreinheit abhängig ist, von Bedeutung. Sie beträgt <= 10-14 Ohm.cm-1. Die damit erreichbare Aufladungsstärke ist gering. Sie bringt erst nach mehreren Tausend Rohrleitungskilometern ein meßbares Ergebnis. Dieser Beweis wurde theoretisch und experimentell erbracht. Die Untersuchung konzentriert sich deshalb auf die CO2-Schnee-Partikel (Festphase). Mit definierten Versuchsbedingungen wird der Einfluß von Strömungsgeschwindigkeit, Rohrgeometrie, Düsengeometrie, CO2-Ausgangszustand, Rohrmaterial und Düsenmaterial erfaßt. Die Versuchsanlage besteht aus einem 2500 kg fassenden Tank mit Flüssig-CO2 (L-CO2) mit einer Temperatur etwa gleich -23 Grad C und einem Druck etwa gleich 18 bar. Druck und Temperatur sind für die unterschiedlichen Versuche einstellbar. Der Massenstrom wird durch Differenzmessungen ermittelt. Beim Durchströmen von CU-Rohren durch CO2-Gas-Schneegemisch läßt sich eine elektrostatische Aufladung von Schneepartikel und CU-Rohr messen. Die Ladung entsteht durch Reibung der CO2-Feststoffpartikel an der Rohrwand, unabhängig davon, ob es sich um eine turbulente oder laminare Strömung handelt. Die Ladungsintensität ist abhängig von der verfügbaren Reibfläche (Rohrinnenwand), der Partikelgeschwindigkeit und der Art der Partikel (Verschmutzungsgrad des CO2). Der maximale Aufladungsstrom beträgt bei 20 mm Rohrduchmesser, 1,2 mm Düsendurchmesser und 17 m/s Fließgeschwindigkeit bei 700 mm Rohrlänge etwa 200 Nanoampere, bei 100 mm etwa 120 Nanoampere. Elektrostatische Aufladung kann durch die Form der Entspannungsdüse vermieden werden. Der Düsenquerschnitt darf zum Auflauf hin nicht erweitert werden. Die Erdung aller Anlagenteile und die metallisch leitende Verbindung von Vorratsbehälter, Verbindungsleitungen und Düsen untereinander ist erforderlich. In Feuerlöschanlagen werden häufig sogenannte Schneehörner verwendet. An diesen Stellen entstehen hohe elektrostatische Aufladungen. Schneehörner sind deshalb nicht zu verwenden.
Zündgefahr durch elektrostatische Aufladung von CO2
Ignition danger by electrostatic charging of CO2
Berghoff, R. (author) / Wunderlich, J. (author) / Pahl, M.H. (author)
1996
10 Seiten, 12 Bilder, 1 Tabelle, 23 Quellen
Article (Journal)
German
Kohlendioxid , Brandbekämpfung , elektrostatische Aufladung , laminare Strömung , turbulente Strömung , Grenzfläche , Grenzflächenverhalten , Strömungsgeschwindigkeit , Rohrwand , Dielektrizitätskonstante , Leitfähigkeit , Sättigungszustand , Düse , Rohrleitung , Ladungsspeicherung , Freistrahl , Düsenströmung , Feuerlöscheinrichtung , Löschmittel , Brandschutz , Potenzialdifferenz
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