01.09.2021
Grafik: Kopplungsbeziehung zwischen dem Überdruck und der Flammenfortpflanzungsgeschwindigkeit

Kopplungsbeziehung zwischen dem Überdruck und der Flammenfortpflanzungsgeschwindigkeit (δ = 1,7%)

Quelle: BAM, Fachbereich Explosionsschutz Gase, Stäube

Die Sicherheit von Brennstoffen hat während der Produktions-, Transport-, Lager- und Nutzungsprozesse zunehmend an Bedeutung gewonnen. Es wurden viele Studien durchgeführt, um den Einfluss der Anfangsbedingungen (Druck, Temperatur, Behältervolumen usw.) auf die Eigenschaften der Kraftstoffexplosion in einer halbgeschlossenen Leitung zu untersuchen. Im Allgemeinen findet die Explosion des Benzin-Luft-Gemisches in vielen Fällen in einem Volumen statt, das Hindernisse enthält. Das führt zu einer Beschleunigung der Flamme und einem schnellen Anstieg des Überdrucks aufgrund der Erzeugung von Turbulenzen in der Nähe des Hindernisses. Der externen Explosion (oder Sekundärexplosion) außerhalb des Rohres wurde jedoch nur wenig Aufmerksamkeit geschenkt. Ziel dieser Arbeit ist es, den Einfluss der Lage des Hindernisses und der Gaskonzentration auf das Auftreten einer externen Explosion sowie die Beziehung zwischen den externen Überdrücken und dem Flammenausbreitungsprozess zu untersuchen.

Im Rahmen einer wissenschaftlichen Zusammenarbeit mit dem China Aerodynamics Research and Development Center und dem State Key Laboratory of NBC Protection for Civilian in Peking wurden Studien in einem halbgeschlossenen Rohr durchgeführt, um die Auswirkungen der Hindernislage und der Benzindampfkonzentration auf Benzin-Luft-Kraftstoff-Explosionen zu untersuchen. Die Variationen des inneren Überdrucks, des äußeren Überdrucks, der Flammenausbreitung und der Flammen-Überdruck-Kopplungsbeziehung wurden analysiert. Es wurden mehr als zwei positive Überdruckspitzen in den externen Überdruckverläufen beobachtet. Außerdem wurde eine Kopplungsbeziehung zwischen Überdruck und Flammenausbreitung gefunden. Daraus konnte gefolgert werden, dass die Bildung der positiven Überdruckspitze des externen Überdrucks direkt mit der Gasexplosion im Inneren des Rohres und dem durch die Hochgeschwindigkeitsflammenausbreitung verursachten Strömungsstrahl zusammenhängen könnte und nicht mit der externen Explosion außerhalb des Rohres. Diese Ergebnisse verbessern unser Verständnis der Gasexplosionsdynamik in einem halbgeschlossenen Raum und bieten somit eine theoretische Grundlage für die Verhinderung und Kontrolle von Gasexplosionen.

Effects of gas concentration and obstacle location on overpressure and Flame propagation characteristics of hydrocarbon fuel-air explosion in a semi-confined pipe
Dejian Wu, Li Guoqing, W. Jun, J. B. Shimao, Q. Sheng
erschienen in Fuel, Vol. 285, S. 119268 ff., 2021
BAM, Fachbereich Explosionsschutz Gase, Stäube