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In ProNuSs ist eine Stoffdatenbank mit über 60 Stoffen enthalten. Neben den Stoffeigenschaften sind für die toxischen Stoffe, soweit vorhanden, AEGL- und ERPG-Werte zusammengestellt worden. Soll für die Bewertung der Auswirkungen einer Stofffreisetzung eine Probit-Funktion verwendet werden, so können deren Parameter ebenso eingegeben werden, wie kritische Explosionsüberdrücke oder Bestrahlungsstärken. Diese Beurteilungs-werte können dann einfach in die Diagramme der Berechnungsergebnisse übernommen werden.

Für die Erstellung eigener Stoffdatensätze, die in einer getrennten Datenbank gesichert werden, ist ein leicht verständlicher Editor entwickelt worden. Hier kann z. B. die Dampfdruckkurve als Datenpaare, durch die Eingabe der Parameter einer Interpolationsfunktion aus dem VDI-Wärmeatlas oder anderen Funktionen beschrieben werden. Die Stoffeigenschaften eines Gasgemisches können aus den Reinstoffdaten durch Vorgabe der Gaszusammen¬setzung berechnet werden.

Gase werden im Allgemeinen in Anlagen unter Druck gehandhabt. Bei einem Versagen der Umschließung (Leck, Riss) oder dem Ansprechen von Druckentlastungseinrichtungen kommt es dann zu einem impulsbehafteten Austritt als Freistrahl. Für die Berechnung der Konzentrationsverteilung im Freistrahl ist ein Integralmodell vorhanden, das sowohl bei Windstille als auch bei Seitenwind und variablem Austrittswinkel eingesetzt werden kann. Die Überhöhung des Freistrahls über dem Freisetzungsort kann dann in die impulsfreie Gasausbreitungsberechnung übernommen werden.

Ist der Austrittsimpuls abgebaut worden, oder es findet eine impulsfreie Freisetzung statt, so wird die Konzentrationsverteilung in der Umgebung durch die VDI-Richtlinie 3783 Blatt 1 für dichteneutrale oder leichte Gase berechnet. Wird ein Schwergas in Bodennähe freigesetzt, so wird die Gasausbreitung durch die Bebauung maßgeblich beeinflusst. In diesem Fall wird die Konzentration in der näheren Umgebung mit der VDI-Richtlinie 3783 Blatt 2 berechnet, an die sich bei toxischen Gasen dann noch eine Berechnung nach Blatt 1 anschließt. Für die Bewertung der Berechnungen können neben den Beurteilungswerten auch eine Probit-Funktion herangezogen werden.

Wird eine brennbare Gaswolke durch eine Zündquelle mit ausreichender Zündenergie gezündet, so läuft eine Flammenfront von der Zündquelle aus durch die Gaswolke. Durch die Expansion der heißen Verbrennungsprodukte hinter der Flammenfront entsteht im unverbrannten Gemisch vor der Front eine Strömung, verbunden mit einem Druckanstieg. Während man bei einer Flammenfrontge- schwindigkeit größer als der Schallgeschwindigkeit des Gemisches von einer Detonation spricht, handelt es sich bei einer Flammenfront-geschwindigkeit unterhalb der Schallgeschwindigkeit um eine Deflagration. Für die Berechnung der maximalen Explosionsüberdrücke stehen mehrere Modelle zur Verfügung. Im bekannten Multi-Energy-Modell werden die Art der Zündung, die Flammengeschwindigkeit, die durch die Turbulenz in der Gaswolke stark beeinflusst wird und die Verdämmung der Gaswolke z. B. durch Gebäude, mit berücksichtigt.

In einem weiteren Modul können die Druckentlastungsflächen bei Gasexplosionen (DIN EN 14994) oder Staubexplosionen (VDI-Richtline 3673) unter Berücksichtigung der Geltungs-bereiche der Berechnungsmethoden ermittelt werden. Für eine Gasexplosion in einem Raum, auch bei einem nur teilweise gefüllten Raum, ist ebenfalls eine Berechnungsmethode vorhanden.

Kommt es zu einem Behälterbersten infolge einer Drucküberschreitung, so sind der maximale Explosionsüberdruck in der Umgebung und die Wurfweiten der Behälterfragmente zu berechnen. Hierzu sind zwei weitere Module entwickelt worden.

Für die Berechnung des Massenstroms, der als Eingabeparameter in die Gasausbreitung und die Berechnungen der Brand- und Explosionsauswirkungen eingeht, stehen mehrere Module zur Verfügung.

Der gasförmige Massenstrom, der aus einem unter Überdruck stehenden Behälter oder Rohrleitung durch eine Öffnung (Leck oder Sicherheitsventil) ins Freie austritt, wird in einem der Module berechnet. Hierbei kann für ein Sicherheitsventil Druckverlustberechnungen für die Zu- und Abblaseleitung durchgeführt werden. Für die Berechnung des zeitabhängigen Massenstroms bei einer gasförmigen Freisetzung aus einem Behälter wird ein weiteres Modul zur Verfügung gestellt.

Bei der Berechnung eines flüssigen Massenstroms kann zusätzlich zum Dampfdruck der Flüssigkeit der hydrostatische Druck oder ein Pumpendruck mit berücksichtigt werden. Bei druckverflüssigten Gasen wird der Flash-Anteil und durch ein Spray-Modell der Aerosol-Anteil berechnet. Als Ergebnis liegen die gasförmigen und flüssigen Massenströme vor und werden z.B. in das Modul zur Berechnung der Lachenverdunstung übernommen. Für die Berechnung eines zweiphasigen Ausströmens aus einem Leck wird ein Gleichgewichtsmodell zur Verfügung gestellt.

Für die Berechnung des Verdunstungsmassenstroms werden mehrere empirische Gleichungen und ein Grenzschichtverfahren zur Verfügung gestellt. Hinweise über die Einsatzbereiche der Modelle und Empfehlungen zur Anwendung sind in der Programmbe- schreibung enthalten. Ein wesentlicher Einflussparameter auf die Berechnung ist die zeitliche Entwicklung der Lachenfläche, für deren Berechnung unterschiedlich komplexe Modelle angeboten werden. Das Grenzschichtverfahren stellt eine sehr gute Möglichkeit zur Berechnung der Gaskonzentration über und im Nahbereich der Lache dar.

Bei einer Stofffreisetzung in einem Raum erhöht sich die Konzentration mit der Zeit in Abhängigkeit von der natürlichen und ggf. mechanischen Belüftung. Mit diesem Modul werden die Gaskonzentration im Raum und der Massenstrom, der den Raum verlässt, berechnet.

Für die Berechnung der Bestrahlungsstärke in der Umgebung eines Lachenbrandes wird neben dem Zylinderstrahlungsmodell auch das Modell OSRAMO II für rußende Brände zur Verfügung gestellt. Für die Bewertung der Berechnungen können neben den Beurteilungs- werten auch eine Probit-Funktion unter Berücksichtigung der Fluchtgeschwindigkeit von Personen herangezogen werden.

Wird ein brennbares Gas unter Druck, z.B. aus einer Abblaseleitung, freigesetzt und gezündet, so entsteht eine Freistrahlflamme. Für die Berechnung der Bestrahlungsstärke in der Umgebung ist ein bekanntes Modell vorhanden, bei dem sowohl der Windeinfluss, als auch der Austrittswinkel berücksichtigt werden kann.

Wird ein mit einem druckverflüssigten Gas gefüllter Druckbehälter direkt durch Flammen beaufschlagt, so verringert sich die Festigkeit der Behälterwandung mit ansteigender Temperatur. Gleichzeitig steigt durch den Wärmeeintrag in den Behälter der Innendruck. Nach experimentellen Untersuchungen kann davon ausgegangen werden, dass nach ca. 30 Minuten eine ungeschützte Behälterwandung soweit erwärmt worden ist, dass sie dem Innendruck nicht mehr Stand hält und aufreißt. In diesem Augenblick wird die gesamte Stoff- menge im Behälter freigesetzt, verdampft spontan und wird ggf. durch die Flamme gezündet. Es entsteht dann ein Feuerball BLEVE (Boiling Liquid Expanding Vapour Explosion), der abbrennend nach oben steigt. Für die Berechnung der Wärmestrahlung und den Explosionsüberdruck sind mehrere Modelle vorhanden.

Um Aussagen treffen zu können, wie sich eine Brandisolierung auf die Zeitdauer auswirkt bis ein unterfeuerter Behälter birst, ist ein instationäres Berechnungsverfahren entwickelt worden. Hierbei kann die Behältergeometrie, die Eigenschaften der Isolierung und auch ein Sicherheitsventil berücksichtigt werden.

Bei einem Brand entstehen neben der Wärmestrahlung auch toxische Brandgase, deren Konzentrationsverteilung in der Umgebung mit dem Gasausbreitungsmodell berechnet werden kann. Grundlage für diese Berechnung ist aber eine Abschätzung der Zusammenset- zung der Brandgase, die für eine unvollständige Verbrennung aus der Summenformel ermittelt werden können.

Bei einer Quantitativen Risikoanalyse wird die Eintrittshäufigkeit eines Szenarios mit den Auswirkungen zu einer Risikoaussage verknüpft. Im QRA-Modul wird die Eintrittshäufigkeit eines Szenarios, die aus Literaturangaben, empirischen Modellen oder der Berechnung eines Fehlerbaumes ermittelt worden ist, eingegeben. Die Auswirkungsbetrachtungen werden in Abhängigkeit von der Windrichtung, Windgeschwindigkeit und bei einer Schwergasausbreitung auch von der Bebauung durchgeführt. Die Bewertung der Berechnungsergebnisse erfolgt entweder mit Grenzwerten oder mit Probit-Funktionen. Unter Berücksichtigung der Häufigkeitsverteilung der Windrichtungen und bei brennbaren Gasen unter Verwendung eines Zündhäufigkeitsmodells wird dann das Risiko berechnet und als Isolinien dargestellt.

Für die Berechnung der Zündhäufigkeit stehen einfache, vom Massenstrom abhängige Modelle und eine komplexeres Modell für die Berücksichtigung der Explosionsschutzmaßnahmen und der Bebauungssituation zur Verfügung. Weiterhin besteht auch die Möglichkeit die Bevölkerungsdichte in der Umgebung einzugeben, um das Gruppenrisiko berechnen zu können.