Erkenntnisse aus der Praxis der Explosionsdruckentlastung

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EF hängt vom reduzierten Explosionsüberduck Pred und von k ab. Es gilt k = A/V0,753 für Entlastungseinrichtungen mit einer spezifischen Masse des Entlastungselementes von über 0,5 kg / m2 und weniger als 10 kg / m2. [2] Die meisten der am Markt erhältlichen Explosionsberstscheiben befinden sich in diesem Bereich. Im Allgemeinen nimmt EF mit steigendem Pred und/oder fallendem k zu.

Mit Ausnahme der von der FSA validierten Software VentCalc von Fike sind in den am Markt verfügbaren Berechnungstools keine Entlastungseffizienzen hinterlegt, sodass der Anwender immer beim Hersteller der Entlastungseinrichtung die Effizienz für den jeweiligen Fall erfragen sollte, um sicher zu gehen, dass er nicht unterdimensioniert hat. Renommierte Hersteller übernehmen diese Auslegung für ihre Kunden.

Viele Anlagen stehen innerhalb von geschlossenen Gebäuden. Eine Explosionsdruckentlastung mit Flammenaustritt in den Raum ist nicht zulässig. Neben der mittlerweile mit hoher Akzeptanz ausgestatteten flammenlosen Druckentlastung (siehe Abbildung), werden Druck und Flammen meist mittels eines Abblasekanals in einen sicheren Bereich außerhalb des Gebäudes geführt.

Wird eine Druckentlastung mit Kanal durchgeführt, so stellt sich im zu schützenden Behälter ein höherer Restdruck ein als bei Entlastung ohne Kanal. Dies kann dadurch erklärt werden, dass die sich mit Schallgeschwindigkeit ausbreitende Druckwelle der Explosion unverbranntes Material in den Kanal schleudert. Dort kommt es mit Eintreffen der sich langsamer ausbreitenden Flammen zu einer Sekundärexplosion, die wiederum den Entlastungsvorgang im Behälter behindert.

Dieser zusätzliche Druckanstieg bei der Entlastung wird in der EN 14491 und der VDI 3673 durch ergänzende Gleichungen berücksichtigt. Leider liefern diese empirischen Gleichungen unterschiedliche Ergebnisse, da sie auf unterschiedlichen Versuchsdaten beruhen [4].

Berechnungsformeln

Die Gleichungen der VDI 3673, 2002 entstanden nach Explosionsversuchen in 1 und 2,4 m3 Behältern. Bei der EN 14491 basieren sie auf Tests in einem 18,5 m3-Behälter. Übereinstimmung liefern beide Gleichungen nur im Bereich von Volumina um zehn Kubikmeter. Rechnet man nach EN 14491, führt dies zu einer deutlichen Überdimensionierung bei Behältern kleiner als zehn Kubikmeter. VDI 3673 liefert zu konservative Ergebnisse bei Behältern größer als zehn Kubikmeter.

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