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Mindestzündenergie Die MZE Emin ist eine sicherheitstechnische Kenngröße zur Beurteilung der Zündfähigkeit explosionsfäh

Mindestzündenergie

Die Mindestzündenergie (MZE) Emin. ist eine sicherheitstechnische Kenngröße zur Beurteilung der Zündfähigkeit explosionsfähiger Atmosphären. Sie beschreibt die niedrigste Energie, die bei einer Entladung ausreichend ist, um ein explosionsfähiges Brennstoff-Luft-Gemisch in seiner zündwilligsten Zusammensetzung zu entzünden. Als Brennstoff kommen brennbare Gase und Dämpfe, sowie aufgewirbelte Stäube in Frage. Dabei unterscheiden sich die Mindestzündenergien von Gasen/Dämpfen und Stäuben grundlegend. Während Gase und Dämpfe meist mit Zündenergien kleiner 1 mJ gezündet werden können, sind für typische Stäube Zündenergien im Millijoule- bis Joulebereich notwendig. Bei Gasen und Dämpfen kann nahezu jede Zündquelle als wirksam angesehen werden. Für aufgewirbelte Stäube ist die Mindestzündenergie eine wichtige Kenngröße für die Anlagenauslegung, da im Sinne des Schutzkonzepts der Vermeidung von Zündquellen eine Betrachtung hinsichtlich der Wahrscheinlichkeit des Auftretens energetisch verschiedener Zündquellen und deren Zündwirksamkeit möglich ist.

Brennbare Gase und Dämpfe Bearbeiten

Die ATEX-Produktrichtlinie 2014/34/EU beschreibt die experimentelle Ermittlung der MZE von Gasen und Dämpfen wie folgt:

Die Mindestzündenergie eines Gases- und eines Dampf-Luft-Gemisches ist die kleinstmögliche bei der Entladung eines Kondensators auftretende elektrische Energie, die das zündwilligste Gemisch eines Gases oder eines Dampfes mit Luft bei atmosphärischem Druck (1013,25 hPa) und 20 °C gerade noch zu zünden vermag.

Die Mindestzündenergien von Gasen und Dämpfen liegen meist ein bis zwei Zehnerpotenzen niedriger als bei Stäuben. Ihr Wert ist konzentrationsabhängig. Zwischen den Explosionsgrenzen wird ein in etwa parabelförmiger Verlauf beobachtet, dessen Minimum dem zündwilligsten Gemisch mit der niedrigsten Mindestzündenergie entspricht. Die folgenden Tabellen geben die Mindestzündenergien wichtiger Lösungsmittel und Gase.

Mindestzündenergie verschiedener Lösungsmitteldämpfe
Lösungsmittel Aceton Butanon Benzol Cyclo­hexan Diethyl­ether Ethyl­acetat Ethanol n-Heptan Methanol Schwefel­kohlenstoff ­
Mindest­zündenergie in mJ 0,55 0,27 0,20 0,22 0,19 0,46 0,28 0,24 0,20 0,009
Zündwilligstes Gemisch in Vol.-% 6,5 5,3 4,7 3,8 5,1 5,2 6,4 3,4 14,7 7,8
Mindestzündenergie verschiedener Gase
Gas Ammoniak Butan Ethan Ethen Ethin Ethylen­oxid Methan Propin Propylen­oxid Wasserstoff
Mindest­zündenergie in mJ 14 0,25 0,25 0,082 0,019 0,061 0,28 0,11 0,13 0,016
Zündwilligstes Gemisch in Vol.-% 20 4,7 6,5 8,0 7,7 10,8 8,5 6,5 7,5 22
Mindestzündenergie verschiedener halogenierter Kohlenwasserstoffe
Halogenkohlenwasserstoff 1,2-Dichlor­ethan Dichlor­methan Tetrafluor­ethen 1,1,1-Trichlor­ethan Trichlor­ethen
Mindest­zündenergie in mJ 1,0 9300 4,1 4800 510
Zündwilligstes Gemisch in Vol.-% 10,5 18 - 12 26

Die Wert der Mindestzündenergie nimmt mit steigender Temperatur, steigendem Druck sowie erhöhten Sauerstoffgehalt ab.

Zündvolumen Bearbeiten

Gemische brennbarer Gase in Luft entzünden sich im Allgemeinen nicht spontan, sondern müssen mittels einer Zündquelle zur Zündung gebracht werden. Die zur Zündung notwendige Energie ist dabei abhängig von der Gemischzusammensetzung, von Druck, Temperatur und dem Zündvolumen. Die Mindestzündenergie bezeichnet die minimale Energiemenge, die unter sonst idealen Bedingungen dem System zugeführt werden muss, um eine Zündung zu erreichen. Wichtig ist auch die Mindestzündleistung, da das vorliegende Zündvolumen auf eine ausreichend hohe Temperatur erwärmt werden muss. Ist die Energiezufuhr – d. h. Temperaturerhöhung – ausreichend groß, wird die Zündung eingeleitet und es kommt zu einer sich selbst erhaltenden Flammenausbreitung, das Gemisch explodiert. Aufgrund der Wichtigkeit sowohl für die Sicherheitstechnik als auch für die motorische Verbrennung sind verschiedene Zündquellen im Detail untersucht worden. Von besonderer Bedeutung ist dabei neben der Zündung an heißen Oberflächen und der Zündung durch fokussierte Laserstrahlung die elektrische Funkenzündung.

Brennbare Stäube – Staubexplosion Bearbeiten

Nach der DIN EN ISO/IEC 80079-20-2:2016-12 ist die Mindestzündenergie einer brennbaren Staub/Luft Mischung die niedrigste elektrische Energie, die in einem Kondensator gespeichert ist, die bei Entladung ausreicht, um die Entzündung der empfindlichsten Staub/Luft Mischung, unter festgelegten Prüfbedingungen, auszulösen.

Die Mindestzündenergie hängt stark von der Beschaffenheit der Stäube wie z. B. der Zusammensetzung, der Korngrößenverteilung, der Oberflächenstruktur und der Feuchte ab. Allgemein gilt, dass mit abnehmender Korngröße und abnehmender Feuchte die Mindestzündenergie absinkt. Entsprechend ihrer Mindestzündenergie werden Stäube in den Bereichen der Mindestzündenergie

  • MZE > 10 mJ als normal zündempfindlich
  • 10 mJ > MZE > 3 mJ als besonders zündempfindlich
  • MZE < 3 mJ als extrem zündempfindlich

eingestuft.

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. ↑ E. Brandes, W. Möller: Sicherheitstechnische Kenngrößen – Band 1: Brennbare Flüssigkeiten und Gase, Wirtschaftsverlag NW – Verlag für neue Wissenschaft GmbH, Bremerhaven 2003.
  2. Explosionstechnische Kennzahlen : ATEX-Produktrichtlinie 2014/34/EU druckgeraete-online.de, abgerufen 7. Februar 2020.
  3. BG RCI-Merkblatt R 003/DGUV Information 213-065 Sicherheitstechnische Kenngrößen - Ermitteln und bewerten, Jedermann-Verlag 2016, ISBN 978-3-86825-063-3, [1].
  4. ↑ BG RCI-Merkblatt T 033/DGUV Information 213-060 Vermeidung von Zündgefahren infolge elektrostatischer Aufladungen, Jedermann-Verlag 2016, ISBN 978-3-86825-103-6, [2].
  5. Zündvolumen und Zündleistung

Literatur Bearbeiten

  • Wolfgang Bartknecht: Explosionsschutz – Grundlagen und Anwendung, Springer-Verlag 1993, ISBN 3-540-55464-5.
  • BG RCI Merkblatt R003 Sicherheitstechnische Kenngrößen, Jedermann-Verlag, Heidelberg, PDF-Download.
  • DIN-EN 13821 Explosionsfähige Atmosphären – Explosionsschutz – Bestimmung der Mindestzündenergie von Staub/Luft-Gemischen
  • DIN EN ISO/IEC 80079-20-2 Explosionsfähige Atmosphären – Teil 20-2: Werkstoffeigenschaften – Prüfverfahren für brennbare Stäube
  • ASTM-Norm E582 Standard test Method for Minimum Ignition Energy and Quenching Distance in Gaseous Mixtures
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Die Mindestzundenergie MZE Emin ist eine sicherheitstechnische Kenngrosse zur Beurteilung der Zundfahigkeit explosionsfahiger Atmospharen Sie beschreibt die niedrigste Energie die bei einer Entladung ausreichend ist um ein explosionsfahiges Brennstoff Luft Gemisch in seiner zundwilligsten Zusammensetzung zu entzunden Als Brennstoff kommen brennbare Gase und Dampfe sowie aufgewirbelte Staube in Frage Dabei unterscheiden sich die Mindestzundenergien von Gasen Dampfen und Stauben grundlegend Wahrend Gase und Dampfe meist mit Zundenergien kleiner 1 mJ gezundet werden konnen sind fur typische Staube Zundenergien im Millijoule bis Joulebereich notwendig Bei Gasen und Dampfen kann nahezu jede Zundquelle als wirksam angesehen werden Fur aufgewirbelte Staube ist die Mindestzundenergie eine wichtige Kenngrosse fur die Anlagenauslegung da im Sinne des Schutzkonzepts der Vermeidung von Zundquellen eine Betrachtung hinsichtlich der Wahrscheinlichkeit des Auftretens energetisch verschiedener Zundquellen und deren Zundwirksamkeit moglich ist 1 Inhaltsverzeichnis 1 Brennbare Gase und Dampfe 1 1 Zundvolumen 2 Brennbare Staube Staubexplosion 3 Einzelnachweise 4 LiteraturBrennbare Gase und Dampfe BearbeitenDie ATEX Produktrichtlinie 2014 34 EU beschreibt die experimentelle Ermittlung der MZE von Gasen und Dampfen wie folgt Die Mindestzundenergie eines Gases und eines Dampf Luft Gemisches ist die kleinstmogliche bei der Entladung eines Kondensators auftretende elektrische Energie die das zundwilligste Gemisch eines Gases oder eines Dampfes mit Luft bei atmospharischem Druck 1013 25 hPa und 20 C gerade noch zu zunden vermag 2 3 Die Mindestzundenergien von Gasen und Dampfen liegen meist ein bis zwei Zehnerpotenzen niedriger als bei Stauben Ihr Wert ist konzentrationsabhangig Zwischen den Explosionsgrenzen wird ein in etwa parabelformiger Verlauf beobachtet dessen Minimum dem zundwilligsten Gemisch mit der niedrigsten Mindestzundenergie entspricht 1 Die folgenden Tabellen geben die Mindestzundenergien wichtiger Losungsmittel und Gase Mindestzundenergie verschiedener Losungsmitteldampfe 4 Losungsmittel Aceton Butanon Benzol Cyclo hexan Diethyl ether Ethyl acetat Ethanol n Heptan Methanol Schwefel kohlenstoff Mindest zundenergie in mJ 0 55 0 27 0 20 0 22 0 19 0 46 0 28 0 24 0 20 0 009Zundwilligstes Gemisch in Vol 6 5 5 3 4 7 3 8 5 1 5 2 6 4 3 4 14 7 7 8Mindestzundenergie verschiedener Gase 4 Gas Ammoniak Butan Ethan Ethen Ethin Ethylen oxid Methan Propin Propylen oxid WasserstoffMindest zundenergie in mJ 14 0 25 0 25 0 082 0 019 0 061 0 28 0 11 0 13 0 016Zundwilligstes Gemisch in Vol 20 4 7 6 5 8 0 7 7 10 8 8 5 6 5 7 5 22Mindestzundenergie verschiedener halogenierter Kohlenwasserstoffe 4 Halogenkohlenwasserstoff 1 2 Dichlor ethan Dichlor methan Tetrafluor ethen 1 1 1 Trichlor ethan Trichlor ethenMindest zundenergie in mJ 1 0 9300 4 1 4800 510Zundwilligstes Gemisch in Vol 10 5 18 12 26Die Wert der Mindestzundenergie nimmt mit steigender Temperatur steigendem Druck sowie erhohten Sauerstoffgehalt ab Zundvolumen Bearbeiten Gemische brennbarer Gase in Luft entzunden sich im Allgemeinen nicht spontan sondern mussen mittels einer Zundquelle zur Zundung gebracht werden Die zur Zundung notwendige Energie ist dabei abhangig von der Gemischzusammensetzung von Druck Temperatur und dem Zundvolumen Die Mindestzundenergie bezeichnet die minimale Energiemenge die unter sonst idealen Bedingungen dem System zugefuhrt werden muss um eine Zundung zu erreichen Wichtig ist auch die Mindestzundleistung da das vorliegende Zundvolumen auf eine ausreichend hohe Temperatur erwarmt werden muss Ist die Energiezufuhr d h Temperaturerhohung ausreichend gross wird die Zundung eingeleitet und es kommt zu einer sich selbst erhaltenden Flammenausbreitung das Gemisch explodiert 5 Aufgrund der Wichtigkeit sowohl fur die Sicherheitstechnik als auch fur die motorische Verbrennung sind verschiedene Zundquellen im Detail untersucht worden Von besonderer Bedeutung ist dabei neben der Zundung an heissen Oberflachen und der Zundung durch fokussierte Laserstrahlung die elektrische Funkenzundung Brennbare Staube Staubexplosion BearbeitenNach der DIN EN ISO IEC 80079 20 2 2016 12 ist die Mindestzundenergie einer brennbaren Staub Luft Mischung die niedrigste elektrische Energie die in einem Kondensator gespeichert ist die bei Entladung ausreicht um die Entzundung der empfindlichsten Staub Luft Mischung unter festgelegten Prufbedingungen auszulosen Die Mindestzundenergie hangt stark von der Beschaffenheit der Staube wie z B der Zusammensetzung der Korngrossenverteilung der Oberflachenstruktur und der Feuchte ab Allgemein gilt dass mit abnehmender Korngrosse und abnehmender Feuchte die Mindestzundenergie absinkt Entsprechend ihrer Mindestzundenergie werden Staube in den Bereichen der Mindestzundenergie MZE gt 10 mJ als normal zundempfindlich 10 mJ gt MZE gt 3 mJ als besonders zundempfindlich MZE lt 3 mJ als extrem zundempfindlicheingestuft Einzelnachweise Bearbeiten a b E Brandes W Moller Sicherheitstechnische Kenngrossen Band 1 Brennbare Flussigkeiten und Gase Wirtschaftsverlag NW Verlag fur neue Wissenschaft GmbH Bremerhaven 2003 Explosionstechnische Kennzahlen ATEX Produktrichtlinie 2014 34 EU druckgeraete online de abgerufen 7 Februar 2020 BG RCI Merkblatt R 003 DGUV Information 213 065 Sicherheitstechnische Kenngrossen Ermitteln und bewerten Jedermann Verlag 2016 ISBN 978 3 86825 063 3 1 a b c BG RCI Merkblatt T 033 DGUV Information 213 060 Vermeidung von Zundgefahren infolge elektrostatischer Aufladungen Jedermann Verlag 2016 ISBN 978 3 86825 103 6 2 Zundvolumen und ZundleistungLiteratur BearbeitenWolfgang Bartknecht Explosionsschutz Grundlagen und Anwendung Springer Verlag 1993 ISBN 3 540 55464 5 BG RCI Merkblatt R003 Sicherheitstechnische Kenngrossen Jedermann Verlag Heidelberg PDF Download DIN EN 13821 Explosionsfahige Atmospharen Explosionsschutz Bestimmung der Mindestzundenergie von Staub Luft Gemischen DIN EN ISO IEC 80079 20 2 Explosionsfahige Atmospharen Teil 20 2 Werkstoffeigenschaften Prufverfahren fur brennbare Staube ASTM Norm E582 Standard test Method for Minimum Ignition Energy and Quenching Distance in Gaseous Mixtures Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Mindestzundenergie amp oldid 223731646