Teoretická a experimentální studie vlivu přídavku CO2 na výbušné vlastnosti směsi metanu a vzduchu

Jiří Macura

Master's thesis

Theoretical and Experimental Study on Effects of CO2 Addition on Explosion Characteristics of Methane-air Mixture

Abstract:

Diplomová práce se věnuje experimentální studii průběhu výbuchových parametrů směsi metanu a vzduchu v závislosti na rostoucí výchozí teplotě směsi a na vlivu přídavku CO2 do této směsi. Rešerše shrnuje výsledky výzkumu provedeného v této oblasti, publikovaných v rámci odborných vědeckých článků renomovaných periodik. Ve své teoretické části pak obsahuje teorii potřebnou k pochopení studovaného problému, popisuje aparaturu, průběh experimentu a výsledky získané numerickým modelováním. Samotný experiment byl proveden na přístroji certifikované laboratoře, výsledky experimentu jsou tak validní dle platné normy a opakovatelné. Experimentálně zjištěná data jsou porovnána s daty získanými numerickým modelováním a shrnuta v přehledných grafech, doplněných o rozbor možných příčin rozdílných hodnot mezi experimentálními a numerickými daty. V závěru práce je uvedena možná aplikace výsledků v praxi bezpečnosti technologií a celkově zhodnocen vliv zvýšení počáteční teploty a inertizace směsi vzduchu oxidem uhličitým na výbuchové parametry směsi metanu a vzduchu.

Abstract:

The focus of this thesis is an experimental study of the effect of an increase of temperature and addition of CO2 on explosion characteristics of a mixture of methane and air. Firstly, the thesis presents a summary of the results of the research conducted in this area and published in prestigious scientific journals. The theoretical part is then dedicated to underlying theories and principles, the description of the experimental apparatus and the experiment itself, and to the numerical model results. The experiment was conducted with certified lab equipment; therefore, its results are valid as per the current standard and can be replicated. The data produced by the experiment are then compared with the obtained numerical data, visualized in graphs and accompanied by an analysis of the possible causes for the differences in the experimental and numerical data sets. Lastly, the potential application of the results in the field of health and safety is included, as well as a final evaluation of the effect of the increase of temperature and inerting with carbon dioxide on the explosion characteristics of the mixture of methane and air.

Keywords

Metan, oxid uhličitý, výbuchový tlak, predikce maximálního výbuchového tlaku, rychlost nárůstu výbuchového tlaku, deflagrační index, čas do dosažení maxima výbuchového tlaku

Keywords

Methane, carbon dioxide, explosion pressure, maximum adiabatic explosion pressure, maximum rate of pressure rise, deflagration index, time to reach the maximum explosion pressure

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 17. 4. 2020

Thesis defence

• Date of defence: 1. 7. 2020
• Supervisor: Jan Skřínský
• Reader: Mária Skřínská

VSB – Technical University of Ostrava

Fakulta bezpečnostního inženýrství

Master programme / field:
Požární ochrana a průmyslová bezpečnost / Technika požární ochrany a bezpečnosti průmyslu