Die Aufgabenstellung
Bei Ausfall der Kühlung kann eine exotherme Batch-Reaktion beschleunigen und mehr Wärme freisetzen, als Mantel und Kühlsystem abführen. Temperatur, Reaktionsrate und Dampfdruck steigen gekoppelt; Gasbildung oder Sieden kann eine Zweiphasenentlastung erzeugen. Der normale Betriebspunkt ist für diesen Störfall nicht maßgebend.
Die Entlastung beginnt bei einem definierten Ansprechdruck, während die Reaktion weiterläuft. Zu bewerten sind maximale Wärmefreisetzung, zeitlicher Druckverlauf, Füllgrad, Schäumen, Gegen- und Abblasedruck sowie die sichere Ableitung. Fehlen reaktionskinetische Daten, muss die Unsicherheit ausdrücklich durch Versuche oder konservative Grenzen behandelt werden.
Erforderliche Auslegungsdaten
- Reaktionskinetik oder kalorimetrische Versuchsdaten
- Stoffmengen, Füllgrad und thermische Stoffwerte
- Kühlleistung und glaubhafte Ausfallszenarien
- Ansprechdruck, Gegendruck und Ableitungssystem
Technischer Lösungsweg
Störfall festlegen
Kühlmittelausfall, Rührwerksausfall, Fehlbeschickung oder externe Beheizung werden nach Glaubwürdigkeit abgegrenzt.
Runaway transient berechnen
Reaktionswärme, Wärmeabfuhr, Sieden und Gasbildung werden zeitabhängig bis zum Entlastungsbeginn bilanziert.
Entlastungsregime bestimmen
Einphasige Gas-/Dampfströmung und mögliche Zweiphasenströmung werden anhand Füllgrad und Stoffsystem unterschieden.
Querschnitt dimensionieren
Der erforderliche Massenstrom und Entlastungsquerschnitt werden mit Ansprechdruck und Gegendruck berechnet.
Gesamtes Schutzsystem prüfen
Zuleitung, Ventil/Berstscheibe, Abblaseleitung, Auffangsystem und verbleibender Behälterdruck werden als Kette bewertet.
Erwartete Ergebnisse
Geeignete SOL-ALPHA-Module
Die Module sind eine fachlich plausible Werkzeugkette. Ihre endgültige Auswahl und Reihenfolge wird bei der späteren konkreten Berechnung anhand des Regelwerks und der Projektrandbedingungen bestätigt.