Maximaler Explosionsdruck und maximaler zeitlicher Druckanstieg, KG-Wert:
Definition:
Wichtige Kenngrößen des Explosionsschutzes sind die bei der Explosion eines Brennstoff/Luft- Gemisches in geschlossenem Behälter bei optimaler Konzentration gemessenen Werte
- für den maximal auftretenden Druck p max (maximaler Explosionsdruck),
- den maximalen zeitlichen Druckanstieg (dp dt–1)max .
Prüfverfahren:
Die Prüfapparatur besteht aus einem geschlossenen kugelförmigen Druckbehälter oder Zylinder (20-L-Kugel, 1 m3-Behälter) mit einer im Zentrum angeordneten Zündquelle und einer Druckmesseinrichtung für schnelle Druckanstiege. Sofern die 20 L-Kugel zum Einsatz kommt, werden pmax und dp/dt über einen breiten Gaskonzentrationsbereich bestimmt. Jeweils ausgehend von einer Gaskonzentration größer als die UEG wird die Gaskonzentration variiert bis die Maximalwerte für den Explosionsdruck und die Druckanstiegsgeschwindigkeit eindeutig ermittelt sind. Im Bereich der Maxima sind die Versuche zweimal zu wiederholen.
Sicherheitsspezifische Relevanz:
Zu beachten ist, dass der maximale Explosionsdruck in Gemischen mit erhöhtem Sauerstoffgehalt nach höheren Werten verschoben ist. In der Regel ist der maximale Explosionsdruck nicht volumenabhängig. Bei den meisten organischen Gasen und Dämpfen im Gemisch mit Luft bei atmosphärischen Anfangsbedingungen liegt er bei etwa 8 bar bis 10 bar; er steigt proportional mit dem absoluten Anfangsdruck und ist der absoluten Anfangstemperatur umgekehrt proportional.
Der maximale zeitliche Druckanstieg ist volumenabhängig; das Produkt aus dem maximalen zeitlichen Druckanstieg und der dritten Wurzel des betreffenden Volumens ist, nach dem kubischen Gesetzt, konstant
(dp dt–1)max ∙ V 1/3 = konst. = KG
Der KG-Wert ist somit der auf ein Volumen von 1 m3 bezogene maximale zeitliche Druckanstieg. Eine Übertragung des KG-Wertes auf verschiedene Apparategrößen ist streng genommen nur bei ähnlichen Geometrien möglich. Der KG -Wert steigt mit dem Anfangsdruck und der Turbulenz des unverbrannten Gemisches.
Sicherheitstechnische Relevanz:
Der maximale Explosionsdruck und der maximale zeitliche Druckanstieg werden zur Auslegung der konstruktiven Schutzmaßnahmen „Explosionsfeste Bauweise“, „Explosionsdruckentlastung“ bzw. „Explosionsunterdrückung“ benötigt.