Das Projekt "Teilprojekt II" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut der Feuerwehr Sachsen-Anhalt durchgeführt. Ausgehend von einer Analyse der gegenwaertig in der Einsatzplanung der Feuerwehren vorgesehenen Technik zur Konsequenzminderung bei Schwergasaustritten sollen Untersuchungen ueber den Wirkungsgrad der unterschiedlichen Technik durchgefuehrt werden. Dazu gehoeren die Bewertung der durch die Technik zu bewegenden Luftstroeme und deren Einsatz fuer die Vermischung von Schadgaswolken.
Das Projekt "Praxisgerechte Bestimmung der Zuendentfernung bei der Freisetzung schwerer Gase (LPG)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von TÜV Nord e.V., Geschäftsstelle Hamburg durchgeführt. Paragraph 7 Abs.1 Satz 1 Nr. 5 der Stoerfall-Verordnung bestimmt, dass in der Sicherheitsanalyse auch die Auswirkungen von Stoerfaellen zu beschreiben sind. Bei Anlagen zur Lagerung von Fluessiggasen koennen Leckagen als exceptionelle Stoerfaelle auftreten mit Leckraten von einigen 10 bis 100 kg/s. Da zur Zeit keine allgemein anerkannten Ausbreitungsmodelle existieren, die mit vertretbarem Aufwand den Zuendbereich von abdriftenden Gaswolken ueber Land bei groesseren Leckraten berechnen lassen, sollen Versuche durchgefuehrt werden. Durch diese Ausbreitungsversuche bis zu 100 kg/s Leckrate soll die Rueckkopplung zwischen Ausbreitungsmechanismus und freigesetztem Gas zur Ausbreitungsrechnung ermittelt werden. Es ist vorgesehen, die Versuche bei verschiedenen Witterungsverhaeltnissen und unterschiedlichen Leckraten zu fahren. Ziel der Versuche ist es, Aussagen ueber Zuendentfernungen von brennbaren Fluessiggaswolken und ueber Gefaehrdungsbereiche zu bekommen.
Das Projekt "Teilprojekt I" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität-Gesamthochschule Wuppertal, Fachbereich 14 Sicherheitstechnik, Fachgebiet Gefährliche Stoffe, chemische Prozesse und Konsequenzanalyse durchgeführt. Schwere Gase sind Gase mit hohem Molekulargewicht (groesser 29g/mol) oder tiefer Temperatur bzw. erreichen diese Eigenschaften durch Polymerisation oder durch Bilden von Aerosolwolken. Durch die fluiddynamischen Eigenschaften schwerer Gase koennen toxische und zuendfaehige Konzentrationen in grosser Entfernung von der Freisetzungsquelle auftreten. Innerhalb deutscher Industrieanlagen werden Installationen, wie Wasser-, Dampf- und Luftvorhaenge sowie Hydroschilde, errichtet, um die Konsequenzen von Schwergasfreisetzungen zu mindern. Aufgrund der Dezentralisierung der Grundstoffherstellung und der Weiterverarbeitung nimmt das Schwergastransportvolumen stetig zu. Ungefaehr 30 Prozent der Schwergasstoerfaelle (weltweit) sind Transportunfaelle. Dieser Tatbestand erfordert ortsunabhaengige Konsequenzminderungsmassnahmen. Zur Bekaempfung solcher Stoerfaelle werden bei den Feuerwehren Hydroschilde eingesetzt. Trotz der weiten Verbreitung der Hydroschilde ist deren Effektivitaet nur sehr unzureichend bekannt. Die Wirkungsgrade fuer unterschiedliche chemische Stoffe sind ebenfalls noch unbekannt, und es existieren keine Untersuchungen, die Einsatztaktiken definieren. Mit Hilfe von grossskaligen Experimenten und mathematischen Modellen sollen die Wirkungsgrade von Hydroschilden und damit deren Einsatzmoeglichkeiten ermittelt werden.
Das Projekt "Experimentelle Untersuchung des Einflusses von Gebaeudeformationen auf die Ausbreitung schwerer Gase" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Zentrum für Meeres- und Klimaforschung, Meteorologisches Institut durchgeführt. Im Rahmen des Projekts soll der Einfluss von Bebauungen auf die Nahfeldausbreitung schwerer Gase untersucht werden. Ziel der Arbeiten ist es, Grundlagen fuer Richtlinien zu erarbeiten, die der Schadensbegrenzung im Falle stoerfallartig freigesetzter brennbarer oder toxischer Gase in Industrie- und Stadtgebieten dienen. Hierzu werden Experimente in einem Grenzschicht-Windkanal durchgefuehrt. Das Programm des Vorhabens wurde in Abstimmung mit den Partnerprojekten an der TH Darmstadt (RGB 8311) und Universitaet Karlsruhe (RGB 8312) konzipiert. Es sieht die Untersuchung von sowohl einzelnen Hinderniskonfigurationen als auch einer realistischen Industrielandschaft vor. Die Ergebnisse sollen in kurzgefasster, fuer praktische Anwendungen geeigneter Form in einen gemeinsamen Abschlussbericht integriert werden.
Das Projekt "Praxisgerechte Bestimmung der Zuendentfernung bei der Freisetzung schwerer Gase unter Beruecksichtigung von Hindernissen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gesellschaft für Umweltschutz TÜV Nord mbH durchgeführt. Bei stoerfallbedingten Freisetzungen verfluessigter, brennbarer Gase ist zumindest der Bereich stark gefaehrdet, in dem das Gas-Luftgemisch die Zuendgrenze (Propan 2,1 Prozent) ueberschreitet. Der Bereich bzw die Entfernung, in der sich ein zuendfaehiges Gemisch aufhaelt, wird besonders bei schweren Gasen durch Hindernisse stark beeinflusst, wie durch Windkanaluntersuchungen festgestellt wurde. Allerdings ist die Uebertragbarkeit der Windkanalergebnisse auf reale Verhaeltnisse noch nicht ueberprueft worden. Darum wurde Propan in realistisch stoerfalltraechtigen Groessenordnungen von 0,3 bis 15 kg/s kontinuierlich und bis 40 kg spontan freigesetzt. Die 2 m hohen Segeltuchbespannungen der Hinderniskonfigurationen wurden waehrend einer Freisetzung schlagartig niedergerissen, so dass die Propangaskonzentrationsverteilungen mit und ohne Hindernissen bei sonst gleichen Bedingungen erfasst werden konnten. Die Ergebnisse von 51 Experimenten stehen mit allen verfuegbaren Informationen, wie Quelltherm, meteorologische Bedingungen und Gaskonzentrationsfeldern auf IBM-kompatiblen Disketten fuer Windkanalexperimentatoren und Ausbreitungsmodellbauer zur Verfuegung.
Das Projekt "Experimentelle Untersuchung des Einflusses von Gebaeudeformationen auf die Ausbreitung schwerer Gase" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Zentrum für Meeres- und Klimaforschung, Meteorologisches Institut durchgeführt. Fuer praktische Ausbreitungsrechnungen geeignete mathematische Modelle enthalten in der Regel eine Anzahl von Vereinfachungen, die ihren Anwendungsbereich auf stark idealisierte Situation beschraenken. So gehen Simulationsmodelle fuer die Nahfeldausbreitung bodennah freigesetzter schwerer Gase davon aus, dass sich das Gas im ebenen Gelaende und voellig ungestoert durch bauliche Strukturen ausbreitet. In der Realitaet sind derart einfache Ausbreitungsverhaeltnisse allerdings nur in Ausnahmefaellen anzutreffen. Im Grenzschicht-Windkanal des meteorologischen Inst. der Uni Hamburg wird daher experimentell geklaert, wie durch ausgewaehlte, in der Naehe des Freisetzungsortes angeordnete Stoerkoerper das Konzentrationsfeld im Nahbereich der Einleitung relativ zum ungestoerten Fall veraendert wird. Ziel der Arbeiten ist es, Grundlagen fuer Richtlinien zu erarbeiten, die der Schadensbegrenzung im Falle stoerfallartig freigesetzter brennbarer oder toxischer Gase in Industrie- und Stadtgebieten dienen. Hierzu werden Experimente in einem Grenzschicht-Windkanal durchgefuehrt. Das Programm des Vorhabens wurde in Abstimmung mit den Partnerprojekten an der TH Darmstadt (RGB 8311) und Universitaet Karlsruhe (RGB 8312) konzipiert. Es sieht die Untersuchung von sowohl einzelnen Hinderniskonfigurationen als auch einer realistischen Industrielandschaft vor.
Das Projekt "Ausbreitungs- und Konzentrationsberechnung fuer schwere Gase und Rauchgase unter Beruecksichtigung besonderer Gegebenheiten wie Topographie oder Haeuserzeilen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Lehrstuhl A für Thermodynamik durchgeführt. Innerhalb eines Forschungsprojektes soll die Moeglichkeit geschaffen werden mittels eines Rechenprogramms die Ausbreitungsberechnung fuer Rauchgase und schwere Gase zu ermitteln. Dabei sollen die Konzentrationsverlaeufe beim Austritt aus einem Schornstein oder, fuer schwere Gase, beim Austritt aus Behaeltern berechnet werden. Es soll ein praxisbezogenes Verfahren zur rechnerischen Simulation von Stoerfaellen (zB Leckagen von Behaeltern mit giftigen Stoffen) oder zur Auslegung von Schornsteinen erarbeitet werden. Besonderer Wert wird bei der Berechnung auf die Beeinflussung der Ausbreitung und der Immissionsverteilung durch topographische Effekte, Feuchtegebiete, thermische Schichtung der Atmosphaere und bauliche Gegebenheiten im naeheren Umfeld gelegt. Dabei sollen neben den unterschiedlichen Berechnungen mit verschiedenen Einflussparametern auch Moeglichkeiten entwickelt werden, die Ergebnisse in Form von praxisbezogenen Diagrammen darzustellen.
Das Projekt "Experimentelle und theoretische Untersuchungen zur Ausbreitung schwerer Gase" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Battelle-Institut e.V. durchgeführt. Es wird ein Modell zur Simulation von Schwergasausbreitungen entwickelt, das weitestgehend den physikalischen Grundprozessen Rechnung traegt. Das Modell wird durch Vergleiche mit experimentellen Schwergasuntersuchungen ueberpueft und gegebenbenfalls optimiert. Durch die Mitarbeit in der Planungs- und Durchfuehrungsphase der Experimente wird die optimale Erfassung der zur Modellverifizierung erforderlichen Daten sichergestellt. Das anfallende Datenmaterial wird aufbereitet und steht dann sowohl fuer die Verifizierung des zu entwickelnden Modells als auch fuer die Weiterbenutzung der Daten durch Dritte zur Verfuegung.
Das Projekt "Untersuchung von Ammoniakstoerfaellen unter besonderer Beruecksichtigung thermodynamischer Vorgaenge und Schadensminderungsmassnahmen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität-Gesamthochschule Wuppertal, Fachbereich 14 Sicherheitstechnik, Fachgebiet Gefährliche Stoffe, chemische Prozesse und Konsequenzanalyse durchgeführt. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens wurden die Vorgaenge und Wechselwirkungen, die bei der stoerfallbedingten Freisetzung von Ammoniak von Bedeutung sind, beschrieben und in ein mathematisches Modell gefasst. Es wurde der Stellenwert des Ammoniaks im Bereich der chemischen Industrie dargestellt und anhand einer Auswertung von Stoerfaellen typische Stoerfallszenarien herausgearbeitet. Dabei zeigte sich, dass insbesondere die Freisetzung von druckverfluessigtem Ammoniak mit erheblichen Konsequenzen behaftet ist. Aus diesem Grund wurden im weiterem Verlauf nur die Wechselwirkungen bei der Freisetzung von druckverfluessigtem Ammoniak beschrieben. Tritt druckverfluessigtes Ammoniak aus einer Oeffnung aus, so geht ein bestimmter Anteil der Fluessigkeit (Flashanteil) sofort in die Gasphase ueber, der Rest der Fluessigkeit liegt infolge thermischer und mechanischer Instabilitaeten als Tropfen vor. Durch das Zumischen von feuchter Umgebungsatmosphaere wird dem Zwei-Phasen-Gemisch Waerme zugefuehrt, und die Tropfen verdampfen. Ausgehend von einem vorliegenden Tropfenspektrum wurde zunaechst der kritische Tropfendurchmesser bestimmt, der zum Ausregen von Fluessigkeit (Lachenbildung) fuehrt. Die weitere Ausbreitung des Gemisches, also das Verdampfen der Tropfen unter Beruecksichtigung von eingemischter Umgebungsatmosphaere, wurde mit einem Freistrahl-Modell beschrieben. Mit Hilfe dieses Freistrahl-Modells lassen sich Angaben ueber den Verlauf von Temperatur, Dichte und Konzentration insbesondere im quellnahen Bereich beschreiben. Das Modell beruecksichtigt auch die Abkuehlung des Gemisches weit unterhalb des Siedepunktes von Ammoniak solange, bis alle Tropfen verdampft sind. Die mit dem Modell ermittelten Ergebnisse konnten Anhand der Desert-Tortoise-Ammoniakfreisetzungen verifiziert werden. Der weitere Verlauf der Ammoniakfreisetzung, insbesondere im quellfernen Bereich, erfolgte mit dem Schwergasmodell DEGADIS. Als Eingangsgroessen dienten hierbei die Ergebnisse des Freistahl-Modells. Auch hier erfolgte die Verifizierung anhand der Desert-Tortoise-Experimente und fuehrte unter Beruecksichtigung der Vereinfachungen zu befriedigenden Ergebnissen. Mit Hilfe des Freistrahl-Modells koennen also Aussagen ueber das Ausbreitungsverhalten eines Ammoniak-Luft-Gemisches insbesondere im quellnahen Bereich gemacht werden. Das Modell stellt somit ein Hilfsmittel zur Abschaetzung moeglicher Gefaehrdungen nach einer stoerfallbedingten Freisetzung von Ammoniak dar.
Das Projekt "Dreidimensionale Erfassung der Ausbreitung und Konzentrationsverteilung von Abgasen aus Muellverbrennungsanlagen und Deponien in bebauten Gebieten an konkreten Beispielen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Lehrstuhl A für Thermodynamik durchgeführt. Ziel dieses Forschungsvorhabens ist es, die dreidimensonale Ausbreitung von Rauch- und Schwergasen aus Muellverbrennungsanlagen und Deponien in ihrer unmittelbaren Umgebung voraussagen zu koennen. Es wird ein Rechenprogramm entwickelt, das die Stroemungsverhaeltnisse sowie die oertliche und zeitliche Schadstoffkonzentration in den komplexen Bebauungsmustern solcher Anlagen, bei beliebigen atmosphaerischen Bedingungen realitaetsnah darstellen und bei entsprechenden Genehmigungsverfahren eingesetzt werden soll. Es basiert auf der Loesung der instationaeren, dreidimensionalen Erhaltungsdifferentialgleichungen fuer Masse, Impuls, Energie und Konzentration mit Hilfe numerischer Methoden. Die raeumliche Diskretisierung wird durch eine Finite-Volumen-Methode erreicht und fuer die zeitliche Integration wird ein voll implizites Schema angewandt.
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