Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Een mogelijke methode om het optreden van explosies in industriële procesinstallaties waarin mengsels van een brandbaar gas en lucht aanwezig zijn, te vermijden, is het werken buiten het explosiegebied van deze mengsels. Daartoe moeten de explosiegrenzen gekend zijn bij de procescondities. Er zijn echter weinig data beschikbaar bij verhoogde drukken en temperaturen. Dit was de drijfveer voor de onderhavige studie, waarvan het doel is de afhankelijkheid van de explosiegrenzen van druk en temperatuur te analyseren. In deze dissertatie is een coherente theorie van de invloed van druk en temperatuur op vlamvoortplanting en -doving ontwikkeld, die in staat is om zowel experimentele observaties, als de resultaten van numerieke berekeningen te verklaren. De experimentele studie op de lagere alkanen en alkenen heeft aangetoond dat de bovenste explosiegrens lineair toeneemt met de temperatuur, behalve voor mengsels die in het zelfontstekingsgebied liggen, waarvan de bovenste explosiegrens meer dan lineair toeneemt met de temperatuur. Daarnaast is het gebleken dat de bovenste explosiegrens toeneemt met de druk, evenwel met een scherpe daling in de helling bij hoge drukken, duidend om het mogelijke bestaan van een grenswaarde voor de druk waarboven de bovenste explosiegrens niet toeneemt. Er is een nieuw explosiecriterium voorgesteld, dat toelaat om een onderscheid te maken tussen plaatselijke verbranding en vlamvoortplanting in een gesloten experimentele opstelling. Verschillende bestaande numerieke methoden zijn geëvalueerd. Het is gebleken dat in de afwezigheid van vlamfrontinstabiliteiten de toepassing van een grenswaarde voor de verbrandingssnelheid de drukafhankelijkheid van de bovenste explosiegrens zeer goed voorspelt, terwijl de toepassing van een grenswaarde voor de vlamtemperatuur in het algemeen de temperatuurafhankelijkheid gering onderschat. A possible method to avoid explosions from occurring inside industrial process plants in which mixtures of a combustible gas and air are present is working outside the flammable range of these mixtures. To this end, the flammability limits must be known at the process conditions. There are, however, limited flammability limit data at elevated pressures and temperatures. This was the impetus for the present study, the aim of which it is to analyse the dependence of the flammability limits on pressure and temperature. In this dissertation a coherent theory of the influence of pressure and temperature on flame propagation and extinction has been developed, which is capable of explaining experimental observations as well as the results of numerical calculations. The experimental study on the lower alkanes and alkenes has shown that the upper flammability limit (UFL) increases linearly with temperature, except for mixtures lying inside the auto-ignition range, the UFL of which increases more than linearly with temperature. Moreover, it has been found that the UFL increases with pressure, however, with a sharp decrease in slope at high pressures, indicating the possible existence of a limit pressure above which the UFL does not increase. A new flammability criterion has been proposed to enable distinction between local burning and flame propagation inside a closed experimental set-up. Different existing numerical methods have been evaluated. In the absence of flame front instabilities, the application of a limiting burning velocity has been found to predict the pressure dependence of the UFL very well, while the application of a limiting flame temperature generally has been found to slightly underestimate the temperature dependence of the UFL. Een mengsel van een brandbaar gas, zoals aardgas, en lucht kan maar aanleiding geven tot een explosie, indien de concentratie van het brandbaar gas zich binnen bepaalde grenzen bevindt. Voor aardgas bedragen deze explosiegrenzen ongeveer 5 - 16 volumeprocent bij normale luchtdruk en omgevingstemperatuur. Door te werken buiten deze grenzen kan een industrieel proces veilig bedreven worden. Kennis van de grenswaarden, de onderste en de bovenste explosiegrens, is bijgevolg belangrijk om ongewenste explosies in procesinstallaties te vermijden. De explosiegrenzen zijn echter sterk afhankelijk van druk en temperatuur. Alhoewel er vele processen uitgevoerd worden bij verhoogde druk en/of temperatuur, zijn er weinig data beschikbaar bij deze condities. Het doel van dit doctoraatswerk is dan ook de afhankelijkheid van de explosiegrenzen van druk en temperatuur te onderzoeken. Hiertoe is er een theorie ontwikkeld, die toelaat om experimentele waarnemingen alsook de resultaten van computerberekeningen te verklaren. Daarnaast is er een uitgebreide experimentele dataset gegenereerd, waaruit een aantal opvallende trends zijn gebleken. Zo neemt de bovenste explosiegrens van de meest vluchtige componenten van aardolie, m.n. methaan, ethaan, propaan en butaan, toe met toenemende druk en temperatuur. Terwijl de temperatuurafhankelijkheid nagenoeg lineair is, vertoont de drukafhankelijkheid echter de neiging om bij hogere drukken sterk af te vlakken, wat zou kunnen wijzen op een grenswaarde van de druk, waarboven de bovenste explosiegrens niet verder toeneemt. Naast de experimenten zijn er ook een reeks berekeningen uitgevoerd. Deze hebben aangetoond dat het mogelijk is de druk- en temperatuurafhankelijkheid van de explosiegrenzen vrij nauwkeurig af te schatten, tenminste voor de mengsels die een stabiele vlamvoortplanting kennen, zoals rijke methaan-waterstof-lucht-mengsels. Zulke berekeningen kunnen het aantal experimenten dat dient uitgevoerd te worden sterk verminderen, wat - gezien het feit dat deze experimenten duur en tijdrovend zijn - een belangrijke stap voorwaarts is naar een veiligere industriële omgeving.

614.83 <043> --- Academic collection --- Explosion hazards--Dissertaties --- Theses --- 614.83 <043> Explosion hazards--Dissertaties

Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

614.83 --- Detonation waves --- Shock waves --- Explosion hazards --- Detonation waves. --- 614.83 Explosion hazards

Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

614.83 --- Explosions --- Vapors --- Vapours --- Gases --- Accidents --- 614.83 Explosion hazards --- Explosion hazards

Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Fire prevention --- Explosions --- Chemicals --- Industrial safety --- Produits chimiques --- Safety measures. --- Sécurité --- Mesures --- 614.83 --- Explosion hazards --- 614.83 Explosion hazards --- Sécurité

Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Blast effect --- Blasting --- Explosions --- 614.83 --- Accidents --- Mining engineering --- Tunneling --- Explosives --- Blast loads --- Explosion loads --- Aerodynamic load --- Shock (Mechanics) --- Shock waves --- Vibration --- Impact --- Explosion hazards --- Blast effect. --- Blasting. --- Explosions. --- 614.83 Explosion hazards