Promotion in HySafe

Advanced Reactor and storage Tank Emission Model (ARTEM)

Modellierung des Wärme- und Stoffübergangs bei der Druckentlastung von Reaktoren oder Belüftung von Lagertanks in das metastabile Nebelgebiet

In der Industrie werden große Mengen flüssiger Gefahrstoffe oder Chemikalien, zum Beispiel Ameisensäure, Hexan oder LNG, in Tanks gelagert. Dabei sind sowohl die Tankgeometrien als auch die Art der Lagerung unterschiedlich. Je nach gelagerter Flüssigkeit müssen die Tanks beispielsweise gekühlt oder beheizt werden. Die Lagerung findet meist bei Atmosphärendruck oder geringen Überdrücken statt. Im normalen Betrieb liegt ein Phasengleichgeweicht zwischen der Gasphase und Flüssigphase vor. Entscheidend für die Sicherheit des Tanks ist der Druck in der Gasphase. Drucklose bzw. Niederdrucktanks werden mit Wandstärken von wenigen Millimetern gebaut. Dies hat zur Folge, dass die Auslegungsunter- oder Überdrücke bereits bei Druckänderungen in der Gasphase von wenigen Millibar überschritten werden. Deshalb ist die Gefahr einer Implosion oder Explosion bei Lagertanks besonders hoch. Unzulässige Innendrücke können durch Energieeinträge bzw. Austräge verursacht werden, beispielsweise durch äußere Witterungseinflüsse (Sonne, Regen, Wind) oder durch das Befüllen eines Tanks mit heißer Flüssigkeit. Bei einer Störung des Betriebs werden die Dämpfe entlastet, damit der Druck nicht unzulässig hoch ansteigen kann. Dabei bilden sich häufig Kondensate und der Dampf kühlt stark ab, während gleichzeitig ein Teil des Behälterinhaltes abströmt. Es fehlen derzeit Berechnungsmethoden, um die komplizierten physikalischen Phänomene zu modellieren.

Im Projekt ARTEM werden die Phänomene der Tankatmung in einer hochgenauen CFD-Simulation abgebildet und in einfaches Rechenmodell, dem Advanced Reactor and storage Tank Emission Model, überführt. Dabei werden Effekte wie, Nebelbildung im Tank, Kondensation an der Tankwand, Wärmeleitung durch die Tankwand oder Stoffübergang zwischen Gas- und Flüssigphase untersucht. Die Simulation und das Rechenmodell werden anschließend mit Messungen an großen Lagertanks validiert.

Projekt-Daten ARTEM

Promotion im Rahmen der CSE-Schwerpunkte Safety Modelling | Experimental Safety
Beginn Juni 2017 / Projektzeitraum 4 Jahre

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