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Modellierung der Staubverteilung in Behältern bei verschiedenen Befüllungsverfahren

Im nationalen und europäischen Regelwerk zum Thema Staubexplosionen sind Formeln zur Auslegung von Druckentlastungsflächen bei verschiedenen Befüllungsverfahren hinterlegt. Im Rahmen dieses Projektes soll mit CFD-Modellierung untersucht werden, ob die Formel zur Auslegung von Druckentlastungsflächen für kleine Behälter (Behältervolumen kleiner als 250 m³) auch für Behälter mit V > 250 m³ eingesetzt werden kann.

Die in der DIN EN 14491 hinterlegten Formeln zur Auslegung von Druckentlastungsflächen bei verschiedenen Silobefüllungsverfahren gelten nur in sehr engen Grenzen bezüglich des Behältervolumens und der Förderleistung. Im Prinzip sind nur Kleinbehälter abgedeckt.

Eine dieser Formeln kann bei Behältervolumina kleiner als 250 m³ eingesetzt werden, wobei diese Formel erheblich kleinere Entlastungsflächen liefert als das allgemeingültige Pendant. Die Einschränkung auf V < 250 m³ besteht, weil experimentell kein Gültigkeitsnachweis für größere Volumina erbracht werden kann.

 

Im Rahmen dieses Projektes wird mit Hilfe von CFD-Modellierungen die Staubverteilung von Zweiphasen-Strömungen innerhalb von Behältern (Silos) in Abhängigkeit der Strömungsverhältnisse simuliert. 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 bei verschiedenen Befüllungsverfahren auch für größere Volumina und höhere Förderleistungen gültig sind.

Im Erfolgsfalle hätte dies eine enorme Kostenersparnis für die Anlagenbetreiber zur Folge.

Ansprechpartner:
Dr. Jan-Niklas Tödt
Jan-Niklas.Toedt@remove-this.fsa.de

Veröffentlichungen

J.-N. Tödt Simulation von Staubverteilung und Turbulenz während der pneumatischen Befüllung von Silos 2020-08-11 12:19:00
J.-N. Tödt

Simulation von Staubverteilung und Turbulenz während der pneumatischen Befüllung von Silos

VDI-Berichte 2376: 49 – 58 (2020), Düsseldorf, VDI-Verlag

A. Schwegler Experimentelle Untersuchung der Konzentrations- und Geschwindigkeitsverteilung in Staub-Luft-Gemischen in einer pneumatisch befüllten Laborapparatur 2019-11-03 15:09:00
A. Schwegler

Experimentelle Untersuchung der Konzentrations- und Geschwindigkeitsverteilung in Staub-Luft-Gemischen in einer pneumatisch befüllten Laborapparatur

Masterarbeit, Hochschule Mannheim und FSA e.V., Mannheim, 2019