Flame behavior of coal dust explosion considering internal particle effects

Titel in Übersetzung: Untersuchung des Verhaltens von Kohlestaubexplosionen unter Berücksichtigung der inneren Partikeleffekte

Yangyue Pan

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDissertation

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Abstract

Staubexplosionen stellen aufgrund der in einer Zweiphasenströmung schnell ablaufenden physikalischen Vorgängen und chemischen Reaktionen in beiden Phasen ein komplexes Thema da. Um dieses zu beschreiben, wurde ein numerisches Modell entwickelt, welches diese Vorgänge abbildet. Wobei das primäre Ziel dieser Arbeit das bessere Verständnis der physikalischen und chemischen Vorgänge ist. Mit diesem Verständnis wurden gezielt Vereinfachungen getroffen, um da Modell numerisch effizient zu gestalten. Als Grundlage zur Evaluierung wurde die MIKE-3-Apparatur Apparatur verwendet. Um die Ausgasung der verwendeten Steinkohle zu beschreiben, wurde auf Basis von thermogravimetrischen Untersuchungen ein neues Entgasungsmodell entwickelt. Um die Vereinfachungen auf Partikelebene zu beschreiben, erfolgte zuerst die Modellierung einzelner Partikel unter Berücksichtigung aller physikalischen und chemischen Vorgänge, welche anschließend durch vereinfachte Modelle ersetzt wurden. Auf Basis dieses Modells wurde anschließend der Einfluss der Partikelgröße Simulationsmethoden untersucht und mit Experimenten verglichen. Die Partikelgröße beeinflusst den Dispersions- und Verbrennungsprozess. Beim Dispersionsprozess neigen die größeren Partikel dazu, sich in der unteren Position des Explosionsrohrs zu sammeln. Dies hat einen weiteren Einfluss auf die Explosionsmerkmale, da die Konzentration nicht konstant ist, wenn sich die Partikelgröße ändert. Darüber hinaus führt die Konzentrationsverteilung zu einer schnelleren Flammengeschwindigkeit im Vergleich zu einer gleichmäßigen Staubwolkenverteilung. Weitere Studien über das pneumatische System, das Turbulenzniveau, die Partikelgeschwindigkeit und das Partikelzersetzungsverhalten sind ebenfalls enthalten.
Titel in ÜbersetzungUntersuchung des Verhaltens von Kohlestaubexplosionen unter Berücksichtigung der inneren Partikeleffekte
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDr.mont.
Gradverleihende Hochschule
  • Montanuniversität
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Raupenstrauch, Harald, Betreuer (intern)
  • Lehner, Markus, Mitbetreuer (intern)
  • Schneiderbauer, Simon, Beurteiler A (extern), Externe Person
  • Siebenhofer, Matthäus, Beurteiler B (extern), Externe Person
Datum der Bewilligung31 März 2023
DOIs
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2023

Bibliographische Notiz

nicht gesperrt

Schlagwörter

  • Kohlestaubexplosion
  • Einzelpartikelmodellierung
  • Kinetikuntersuchung
  • MIKE 3
  • OpenFOAM

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