Numerical investigation of the interaction between dust explosions and inert particulate additives using an Euler-Lagrangian approach in OpenFOAM

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

Abstract

Das Auftreten von Staubexplosionen stellt für die Industrie nach wie vor ein ernsthaftes, nicht zu unterschätzendes Risiko dar und betrifft Anlagen in unterschiedlichsten Einsatzgebieten. Neben den direkten Folgen am Entstehungsort birgt die Ausbreitung von Staubexplosionen auf benachbarte Anlagenteile die Gefahr, indirekt weitere Störfälle auszulösen. Löschmittelsperren aus partikulärem Feststoff haben sich in diesem Zusammenhang in der Praxis als erfolgreiche Gegenmaßnahme erwiesen. Die fundamentalen Mechanismen, die der Wirksamkeit dieser Methode zu Grunde liegen, sind jedoch noch wenig bekannt. Ein Grund dafür ist, dass alleine durch Laborversuche viele Effekte, deren Auftreten im Bereich weniger Millisekunden liegt, nicht ausreichend erfasst werden können. Ziel dieser Arbeit war es mittels computerunterstützter numerischer Strömungssmechanik (CFD) die Einflüsse unterschiedlicher partikulärer Feststoffe auf die mindestens notwenige Zündenergie sowie die Flammenausbreitung in einem Lykopodium/Luft-Gemisch zu untersuchen. Zum Einsatz kam dafür die Euler-Lagrange Methode. Zur besseren Vergleichbarkeit wurden die verwendeten Geometrien in Anlehnung an die Versuchsapparate am Lehrstuhl für Thermoprozesstechnik gestaltet. Bezüglich der Zugabematerialien war es das Ziel, ein möglichst breites Spektrum an infrage kommenden Löschsubstanzen zu erfassen, die jeweils unterschiedlich auf Erwärmung reagieren. Die Arbeit konzentrierte sich dabei ausschließlich auf auftretende thermische Wechselwirkungen. Es wurden zum einen Partikel gewählt, welche nur aufgrund ihrer Wärmekapazität thermische Energie aufnehmen sowie zum anderen wasserbeladene und niedrig schmelzende Feststoffpartikel. Neben Erkenntnissen bezüglich der Wechselwirkung von Additiven mit den gezündeten Staub/Luft-Gemischen sollten auch die Flammenfortpflanzungsgeschwindigkeit und die notwendige Zündenergie für alle betrachteten Systeme ermittelt werden.

Details

Titel in ÜbersetzungNumerische Untersuchung der Wechselwirkung zwischen Staubexplosionen und inerten partikulären Additiven mittels Euler-Lagrange Methode in OpenFOAM
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Betreuer/-in / Berater/-in
Datum der Bewilligung16 Dez. 2016
StatusVeröffentlicht - 2016