FOR 1447:  Physicochemical-based Models for the Prediction of safety-relevant Ignition Processes

• Fachliche Zuordnung: Wärmetechnik/Verfahrenstechnik ; Chemie
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 163557763

Im Gegensatz zu erwünschten Zündprozessen (z.B. die Zündung in Verbrennungsmotoren) sind unerwünschte Zündprozesse, trotz ihrer großer Bedeutung in der Sicherheitstechnik, weit weniger untersucht. Sicherheitstechnische Kennzahlen wie zum Beispiel Mindestzündenergien, Brennbarkeitsgrenzen usw. basieren zu einem großen Teil auf rein empirischen Erkenntnissen. Um unerwünschte Zündprozesse, die zu großen wirtschaftlichen Schäden und auch zur Gefährdung von Menschen führen können (z.B. Explosionen in Raffinerien), zu verhindern, ist jedoch ein detailliertes Verständnis der zugrundeliegenden physikalisch-chemischen Prozesse notwendig. Nur so lassen sich neue Konzepte zur Vermeidung von Zündprozessen ableiten.
In der Forschergruppe sollen diese Grundlagen erarbeitet werden, wobei zunächst der Fokus auf dem anfänglichen Zündprozess selbst liegt, während die sich anschließende Ausbreitung der Explosion (oder auch Detonation) und die damit verbundenen Schädigungsmechanismen nicht Gegenstand der Untersuchungen sind.
Basierend auf experimentellen Untersuchungen verschiedener Zündquellen soll ein Gesamtmodell entwickelt werden, das auf detaillierten physikalisch-chemischen Teilmodellen basiert (detaillierte chemische Kinetik, detaillierte Transportmodelle, detaillierte Modelle für die Energieeinkopplung). Hierbei wird eine große Breite sicherheitsrelevanter Zündprozesse abgedeckt werden: Selbstzündungsprozesse bei hohen Temperaturen, Zündung durch mechanische Funken, Zündung durch elektrische Entladungen und Zündung durch heiße Freistrahlen.
Diese Prozesse werden experimentell untersucht und zur Verifizierung und Validierung der entwickelten Modelle verwendet. In weiteren Projekten werden für die Zündung relevante elementare Reaktionsschritte sowie der Einfluss turbulenter Strömungsfelder auf den Zündprozess untersucht.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen

Projekte

• Ermittlung der Zündwahrscheinlichkeit in turbulenten Strömungen anhand Direkter numerischer Simulationen (Antragsteller Thévenin, Dominique )
• Mechanismus und Kinetik der Diethylether-Selbstzündung bei niedrigen Temperaturen (Antragsteller Olzmann, Matthias )
• Physikalisch-chemische Modelle für Zündprozesse (Antragsteller Maas, Ulrich )
• Physikalisch-chemische Modelle zur Vorhersage sicherheitsrelevanter Zündprozesse (Antragsteller Maas, Ulrich )
• Zündung durch elektrische Entladungen (Antragsteller Markus, Detlev )
• Zündung durch heiße Freistrahlen (Antragsteller Schießl, Robert )
• Zündung durch mechanische Funken (Antragsteller Häber, Thomas )

• Sprecher: Professor Dr. Ulrich Maas