Druckabhängigkeit des unteren Explosionspunktes (UEP) von brennbaren Flüssigkeiten

Ziel des Projekts war die Ermittlung der Druckabhängigkeit des unteren Explosionspunkts (UEP) von brennbaren Flüssigkeiten. Durch Messungen an verschiedenen Substanzklassen und Gemischen sollte der theoretische Zusammenhang der Druckabhängigkeit des UEP als Schnittpunkt von Dampfdruck und unterer Explosionsgrenze (UEG) experimentell bewiesen werden.

Es konnten für 9 Substanzen untere Explosionspunkte bestimmt werden, womit die Substanzklassen Alkane, Alkohole, Ester, Carbonsäuren und Ketone sowie der Temperaturbereich von -26 °C bis 100 °C abgedeckt wurden. Der untersuchte Druckbereich lag jeweils zwischen 500 mbar und 4,5 bar. Weil der untere Explosionspunkt (UEP) die Temperatur angibt, bei der der im Gleichgewicht befindliche Dampf gerade noch nicht gezündet werden kann, wurde jeweils der letzte Wert, bei dem keine Zündung erfolgte, sowie der erste Messpunkt, bei dem es zu einer Zündung kam, bestimmt und mit den aus den thermodynamischen Daten berechneten Werten verglichen, um die postulierte Druck-Abhängigkeit zu überprüfen.

Das Projekt hat als wichtiges Ergebnis erbracht, dass bei den hier betrachteten Reinsubstanzen im Bereich zwischen 800 mbar und 4 bar die Explosionspunkte durch die thermodynamische Berechnung sehr gut vorhergesagt werden können. Dabei sind unterhalb des Atmosphärendrucks die Abweichungen größer als bei Überdruck, aber stets zur sicheren Seite. Oberhalb von 4 bar wurde bei einigen der Substanzen eine Abweichung zur unsicheren Seite festgestellt. Bei solchen Überdrücken können folglich die sicherheitstechnischen Auslegungen nicht rein auf Berechnungen basieren, daher wäre es wichtig, ein experimentelles Bestimmungsverfahren für erhöhte Drücke zu etablieren. Die Untersuchung eines Ethanol-Essigsäure-Gemischs zeigte, dass für Mischungen von Flüssigkeiten sowohl die Berechnung, als auch die experimentelle Bestimmung mit höheren Unsicherheiten behaftet sind: auch bei Flüssigkeitsgemischen kann also der UEP nicht zuverlässig rechnerisch abgeschätzt werden, sondern müsste über Messungen ermittelt werden.

Den vollständigen Forschungsbericht finden Sie hier: