Experimentelle Untersuchung der Zündung durch elektrostatische Entladungen geringer Energie

Ex-11: St. Essmann:
Experimentelle Untersuchung der Zündung durch elektrostatische Entladung geringer Energie
160 S., 60 Abb., 9 Tab., ISBN 978-3-95606-445-6, 2019 € 20,00
Der Explosionsschutz beschäftigt sich mit der Vermeidung von Explosionen und der Verringerung
ihrer Auswirkungen. Elektrische Entladungen sind in der chemischen Industriehäufig als mögliche Zündquellen in explosionsgefährdeten Bereichen zu berücksichtigen. Die geringste Energie einer elektrischen Entladung, die ein Brenngas/Luft-Gemisch gerade noch zündet, wird Mindestzündenergie genannt und in einem genormten Verfahren ermittelt. Bei der Zündung von Gemischen mit derart geringer Energie spielen Prozesse eine wichtige Rolle, die bei höherer Energie, z. B. bei der gewollten Zündung in Motoren, häufig vernachlässigt werden. Der Zündprozess unterliegt dabei stochastischen Schwankungen, so dass bereits kleine Unterschiede in den Anfangsbedingungen zu sehr unterschied-lichen Ergebnissen führen können. Die Untersuchung des Einflusses der Entladungsenergie auf den Zündvorgang ist Gegenstand dieser Arbeit. Dieser wurde für die zündfähigsten Gemische der drei Brenngase Wasserstoff, Ethen und Propan mit Luft mittels nichtinvasiver, optischer Methoden experimentell untersucht: mit der optischen Emissionsspektroskopie, dem Schlieren-Verfahren und der laserinduzierten Fluoreszenz. Die auf diese Weise untersuchten Zeitskalen reichen von etwa zehn Nanosekunden bis zu wenigen Millisekunden. Anhand der Messdaten werden die elektrische Entladung, die Entstehung und Ausbreitung eines heißen Gaskerns und einer Druckwelle, die Zündung und die beginnende Flammenausbreitung beschrieben. Neben einem verbesserten Verständnis der Abläufe bei einer Zündung durch eine Entladung geringer Energie tragen die experimentellen Ergebnisse dieser Arbeit auch zur Entwicklung numerischer Modelle für die Vorhersage von Zündungen unter diesen Bedingungen bei. Derartige numerische Modelle könnten zukünftig bei der Zulassung explosionsgeschützter Geräte eingesetzt werden.