Computersimulation von Staubverteilungen in Silos

Abbildung 1: (a) Staubpartikel im Silo während der Befüllung. (b) Staubkonzentration im Silo eingefärbt nach Explosionsgefahr.

Im nationalen und europäischen Regelwerk zum Thema Staubexplosionen sind Formeln zur Auslegung von Druckentlastungsflächen bei verschiedenen Befüllungsverfahren hinterlegt. Diese Formeln gelten nur in sehr engen Grenzen bezüglich des Behältervolumens und der Förderleistung. Im Prinzip sind nur Kleinbehälter abgedeckt. Für größere Behälter können nur Formeln, basierend auf einer Worst-Case-Annahme, angewandt werden, die zu sehr viel größeren Druckentlastungsflächen führen. Hierdurch entstehen hohe Kosten und die Anbringung der erforderlichen Flächen ist oft schwer realisierbar.

Dem physikalischen Verständnis zufolge müssten die genannten Formeln auch für große Volumina gelten. Es fehlt jedoch ein Nachweis, dass dies zulässig ist. Hauptgrund hierfür ist der hohe experimentelle Aufwand, der mit wachsendem Behältervolumen stark steigt.

Mit Hilfe von Computermodellen wird es nun möglich, die Staubverteilung und Strömungsverhältnisse innerhalb von Behältern zu simulieren. Dies ermöglicht die Ermittlung der Staubkonzentrationsverteilung unter realen Betriebsbedingungen. Mit Hilfe dieser Methode kann schließlich der Nachweis erbracht werden, dass die Verhältnisse mit wachsendem Volumen zunehmend unkritisch und die Formeln zur Auslegung von Druckentlastungsflächen auch für größere Volumina und höhere Förderleistungen gültig sind.

Ansprechpartner für weitere Informationen:
Dr. Jan-Niklas Toedt & Dr. Albrecht Vogl
E-Mail: albrecht.vogl(ат)fsa.de