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Sicherheitstechnische Kenngrößen von Gasen und Dämpfen bei nicht atmosphärischen Bedingungen

16.11.2015

Mittels Literaturrecherche wurde bewertet, inwieweit für die sicherheitstechnischen Kenngrößen von Gasen/Dämpfen und Flüssigkeiten Verfahren vorhanden sind oder abgeleitet werden können, die es erlauben, Kenngrößen für nichtatmosphärische Bedingungen verlässlich abzuschätzen, wenn man von den mit genormten Bestimmungsverfahren bei Umgebungsbedingungen bestimmten Werten ausgeht.
Für Kenngrößen, die den Explosionsbereich beschreiben untere Explosionsgrenze (UEG), obere Explosionsgrenze (OEG), Sauerstoffgrenzkonzentration (SGK) können folgende Zusammenhänge bezüglich des Temperatur- und Druckeinflusses abgeleitet werden:

Der Explosionsbereich weitet sich mit steigendem Druck, steigender Temperatur und bei Einsatz von Oxidationsmitteln mit im Vergleich zu Luft erhöhtem Oxidations-potential auf.

1. Temperaturabhängigkeit

UEG und SGK sinken mit steigender Temperatur, die OEG steigt.
Damit sind die Werte bei Umgebungstemperatur für
- erhöhte Temperaturen nicht auf der sicheren Seite,
- erniedrigte Temperaturen auf der sicheren Seite.

Die Temperaturabhängigkeit von UEG und SGK kann durch eine lineare Korrelation bis ca. 300°C und für die OEG bis zur Annäherung an die Zündtemperatur (T 80 K) beschrieben werden.

Die Temperaturabhängigkeit ist stoffspezifisch:
-    UEG: bis -27% pro 100 K Temperaturerhöhung
-    OEG: bis +37% pro 100 K Temperaturerhöhung
-    SGK: bis -18% pro 100 K Temperaturerhöhung

Früher vorgeschlagene allgemeingültige Werte von 7% pro 100K Temperaturerhöhung oder 14% pro 100K Temperaturerhöhung für die Temperaturabhängigkeit der UEG können nicht aufrecht erhalten werden.

2. Druckabhängigkeit

Die UEG sinkt für viele Stoffe geringfügig mit steigendem Druck, die OEG steigt deutlich an. Damit sind die Werte bei Umgebungsdruck für

- erhöhte Drücke meist nicht auf der sicheren Seite,
- verringerte Drücke auf der sicheren Seite.

Lediglich für die Druckabhängigkeit der UEG kann über Druckbereiche von ca. 300 mbar bis 20 bar von einer linearen Korrelation ausgegangen werden.
Die Druckabhängigkeit der OEG ist nichtlinear und stoffspezifisch, so dass keine
Abschätzungen vorgenommen werden können.

Zur Druckabhängigkeit der SGK liegen nur wenige Messungen vor, die z. Zt. keine
belastbare Aussage erlauben.