Ein halbempirisches Modell zur Berechnung der Explosionsgrenzen und der Sauerstoffgrenzkonzentration

摘要

Mit dem Python-Programm combustor.py der Software Cantera von Goodwin et al. [2] wurden die Explosionsgrenzen von Methan, Ethan und Propan als Funktion des Drucks und der Temperatur bestimmt. Dazu wurde auf die Reaktionski- netik Natural Gas (2010) der NUI Galway [4] zurückgegriffen. Empirisch wurden die Faktoren (Bezugsmengenströme) für die Massenströme der Luft und des Brenngases gemäß den Gleichungen (20), (21) und (22) als Funktionen des Drucks entlang der Isothermen der oberen Explosionsgrenze bestimmt. Die Wiedergabe der Messdaten von Methan liegt im Mittel für die untere Explosionsgrenze bei 2,1 % und für die obere Explosionsgrenze bei 2,9 %. Die mittleren relativen Abweichungen der Messwerte von Ethan betragen an der oberen Explosionsgrenze 8,4 % und an der unteren Explosionsgrenze etwa 5,2 %. Die Messwerte von Propan weichen stärker vom Modell ab. Die mittlere relative Abweichung reicht von 7,0 % an der unteren Explosionsgrenze bis 12,6 % an der oberen Explosionsgrenze. Die modellmäßige Druckabhängigkeit der oberen Explosionsgrenze ist im allgemeinen weder durch eine einfache Logarithmusfunktion noch durch ein Polynom zweiten Grades darstellbar. Im zweiten Teil dieses Beitrages wird das Modell auf die Berechnung der Sauerstoffgrenzkonzentration mit den Inertgasen Stickstoff und Kohlendioxid angewendet.