Fallstudie 4: Flammenbeschleunigung bei Wasserstoff-Luft Gemischen

Die Aufgabe
Flammenbeschleunigung in komplexen Geometrien mit tubulenzerzeugenden Strömungshindernissen ist die Ursache für hohe Flammengeschwindigkeiten, große Drucklasten und erhebliches Schadenspotential. In einer speziellen Versuchsanlage wurden Daten für Flammen-beschleunigungsprozesse in Wasserstoff- und Kohlenwasserstoff-Luft-Gemischen gemessen.

Durchgeführte Arbeiten
Zur Simulation von teilversperrten Geometrien mit partiellem Einschluss der Brenngasmischung (Venting) wurden Versuche in einem 6 m langen Testrohr durchgeführt. Hauptparameter waren die Gemischzusammensetzung und der Öffnungsgrad des Versuchsrohrs.

Ergebnisse
Wasserstoff zeigt, im Vergleich zu Kohlenwasserstoffen,  eine sehr viel größere Tendenz zur spontanen Entwicklung schneller Flammen. Während Methan- und Propanflammen schon bei  kleinen Abströmöffnungen nicht mehr beschleunigen, erreichen selbst magere H2-Luft-Mischungen mit nur 15 % H2 noch Überschallgeschwindigkeit.

Versuch zur turbulenten Verbrennung von H2-Luft-Gemischen in einem Versuchsrohr mit Hindernissen und Abströmöffnungen.

Gemessene maximale Flammengeschwindigkeiten für verschiedene Brenngasgemische und Rohröffnungswinkel.