Druckstoßberechnung in einem Ammoniak-Rohrleitungsnetz

Die horst weyer und partner gmbh unterstütze vor kurzem einen Kunden mit einer Druckstoßberechnung in einem Ammoniak-Rohrleitungsnetz. Der Kunde betreibt eine Ammoniakkälte- / Verdichterzentrale, deren Verdampfer innerhalb des Werks verteilt aufgestellt sind und mit Ammoniak-Flüssigleitungen und Gasleitungen über längere Strecken auf Rohrbrücken verbunden sind.

Auf den Rohrbrücken sind pneumatisch betätigte Klappen bzw. Kugelhähne vorhanden, die im Notfall schnell schließen.

Es sollte nun betrachtet werden, ob beim Schließen der Armaturen Druckstöße auftreten und welches Ausmaß diese haben (Minimal- und Maximaldrücke sowie auftretende Kräfte). Allgemein gilt: Ein Druckstoß ist eine dynamische Druckänderung eines Fluids. Beispiele für solche dynamischen Druckänderungen sind:

• Schließen von Armaturen
• Öffnen von Armaturen (Sicherheitsventile, Berstscheiben)
• Abschalten von Pumpen (Stromausfall)
• Anfahren von Pumpen (Löschsysteme, Redundante Pumpen)
• Lufteinschlüsse / Thermodynamische Bedingungen
• Resonanzschwingungen

Damit ein Druckstoß gefährlich sein kann, muss er eine gewisse Größe haben. In der Druckstoßberechnung gilt es festzustellen, ob diese kritische Masse innerhalb eines bestimmten Rohrleitungssystems durch eine dynamische Druckänderung auftritt. Die Bestimmung der potenziellen Schäden und Schadstellen ist dabei besonders wichtig, da Schäden nicht immer sofort erkannt werden und es sich um einen schleichenden Prozess nach einer Schwächung handelt.

Mittels verschiedener Grobermittlungsverfahren können erste Ergebnisse abgeschätzt werden, jedoch nur in simplen Systemen ohne Verzweigungen. Komplexe Fragestellungen wie die oben genannte können in der Regel nur durch weiterführende Berechnungen mit speziellen Simulationsprogrammen, wie bspw. AFT-Impulse, erreicht werden. Hier können dann auch Einbauten ausgelegt werden, um einen Druckstoß sicher zu verhindern, wie beispielsweise:

• Schwungräder
• Wasserschlösser
• Sicherheitsventile
• Be- und Entlüftungsventile
• Windkessel
• Rückschlagklappen

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Wenden Sie sich in diesem Fall gern direkt an:

Dr. Florian Merkel
weyer gruppe | horst weyer und partner gmbh
Leiter Verfahrenstechnik
Tel.: +49 2421 – 69 09 10
E-Mail: f.merkel@weyer-gruppe.com