Überprüfte, vorhersagende Möglichkeiten von Modellen mit ausdampfenden Flüssigkeiten

Zu gefährlichen Situationen kann es während einer Vielzahl von industriellen Abläufen kommen, bei denen aufgrund der menschlichen Abweichung oder einfachen Fehlerhaftigkeiten in der Ausrüstung unter hohem Druck gearbeitet wird. Bei den Unfällen wird am häufigsten von einer plötzlichen Freisetzung brennbarer, unter Druck stehender Flüssigkeiten in die Umgebung berichtet. Dies ist auch bekannt als Ausdampfungsfreisetzung und kann sehr heftig, zeitweise sogar explosiv sein. Sie kann Menschen verletzen und die Sachanlagen in der Nähe der Quelle zerstören.

Von speziellem Interesse hinsichtlich des effizienten Risikomanagements im Zusammenhang mit ausdampfenden Flüssigkeiten sind die mathematischen Modelle und voraussagenden Computercodes, die bei derartigen Freisetzungen angewandt werden können. Indes sind viele Modelle verfügbar, die ein hinreichendes Verständnis für die beteiligten Prozesse darstellen und die daraus resultierenden Risiken vorhersagen. Jedoch gibt es nur wenige Modelle, die hinsichtlich der einzigartigen Bedingungen in der chemischen Industrie bewertet wurden.

Das Simulationsmodell, das im Rahmen des FLIE-Projekts entwickelt und teilweise von der europäischen Kommission finanziert wurde, wurde von der Hertfordshire Universität, einem Mitglied des Projekt-Konsortiums, systematisch und wissenschaftlich überprüft. Ziel dieser Untersuchung war es, zu bestimmen, ob derzeitige Modellierungsansätze zur Freisetzung ausdampfender Flüssigkeiten, die die Modellinstrumente der Numerischen Störungsmechanik (CFD – Computational Fluid Dynamics) nutzen, mit bewährten Richtlinien und Protokollen übereinstimmen.

Des Weiteren wurden Untermodelle herangezogen, die für andere Anwendungen in der Industrie entwickelt worden waren und bei denen ähnliche Fließvorgänge überwiegen. Diese Untermodelle wurden hinsichtlich ihrer Fähigkeit zur Reproduktion des Ausdampfungsmechanismus nach der zweiphasigen Streuung geprüft. Eine besondere Gewichtung lag auf den Unterprozessen der Ausdampfungsatomisierung, des Tröpfchentransports und des Ausregnens.

In Bezug auf die Bestimmung der Bedingungen für die Ausdampfungsfreisetzung, lieferte die Auswertung der bestehenden theoretischen Ansätze eine Anleitung für die Identifizierung des geeigneten Modells zur Modellierung des Fließwechsels. Bei der Auswahl vertraute man auf Datensätze, die im Rahmen des FLIE-Projekts während der Laborexperimente und der Industrieversuche gewonnen worden waren.

Bessere Ausgangsmodelle werden zu verbesserten Vorhersageinstrumenten für die Beurteilung der Gefahr im Falle einer versehentlichen Freisetzung brennbarer Flüssigkeiten beitragen. Erweiterte Prognosemöglichkeiten der Modelle zu den Ausdampfungsstrahlen werden außerdem zu direkten Anwendungen der Forschung beim Arbeitsvorgang und der Gestaltung sicherer Industrieanlagen führen, die mit brennbaren Substanzen arbeiten.