CFD-simulering og evaluering af Ozon-lækage fra rørbrud i maskinrum på skib
Sammen med Ankron Water Services GmbH udførte R&R Consult CFD-simuleringer af ozonlækage i et skibsmaskinrum. Formålet var at modellere ozonens fordeling efter et rørbrud. Dette blev brugt til at dokumentere sikkerhedsaspekter og evaluere nødstopssystemet og til sidst til godkendelse ved klasseselskab.
Vi har mange års erfaring i CFD simulering af tryksatte systemer og sikkerhedsaspekter og erfaring med nødvendigt dokumentation til klasseselskaber.
Baggrund og Formål
Ozon bruges til en række forskellige formål ombord på et skib, f.eks. kan det bruges til vandbehandling (desinfektion) af drikkevand, til at rense luften i klimaanlæg, affaldsbehandling til at behandle spildevand og affald hvor organisk materiale nedbrydes og til ballastvandbehandling for at reducere risiko for indførelse af invasive arter.
Ozon er en potentielt farlig gas, især når det er til stede ved høje koncentrationer. Indånding af ozon kan forårsage åndedrætsproblemer, hoste og endda skade lungerne og åndedrætssystemet. Ved lækage i et maskinrum kan arbejdere, der opholder sig der, udsættes for disse sundhedsrisici.
Ozon er også brandfarlig og kan udgøre en eksplosionsfare, især i lukkede rum. Hvis der er en høj koncentration af ozon i maskinrummet og en gnist opstår, kan det føre til en farlig eksplosion.
Fordele ved CFD-simulering:
Risikovurdering: En CFD-simulering giver mulighed for en nøjagtig vurdering af, hvordan ozon vil sprede sig i maskinrummet efter et rørbrud. Dette gør det muligt at identificere områder med høj ozonkoncentration og identificere risikozoner, hvor arbejdstagere kan udsættes for farer.
Sikkerhedsforbedring: Simuleringen kan hjælpe med at identificere eventuelle svagheder i ventilationssystemet eller nødstopssystemet. Dette giver mulighed for at træffe foranstaltninger til at forbedre sikkerheden og reducere risikoen for ozonlækage.
Optimering af ventilation: Simuleringen kan også bruges til at optimere ventilationssystemet for at sikre, at ozon hurtigt fjernes fra maskinrummet i tilfælde af lækage. Dette reducerer eksponeringen for ozon og øger sikkerheden.
Reducerer omkostninger og tid: Ved at udføre CFD-simuleringer kan man identificere og løse potentielle problemer, før de opstår i virkeligheden. Dette sparer tid og penge ved at undgå kostbare reparationer eller nedetid på skibet.
Samlet set giver CFD-simuleringer en vigtig forståelse af ozonlækagens risici og muligheder for at forbedre sikkerheden og beskytte både besætning og skibets udstyr.
CFD-simulering af spredning af Ozon efter rørbrud
Vi simulerede maskinrummet, der var forbundet til resten af skibet gennem fire døre. Inde i rummet var der fire ventilationsblæsere, der kontinuerligt forsynede rummet med frisk luft. Endelig indeholdt rummet et rørnetværk tilsluttet en ozongenerator.
Rørnetværket og generatoren var oprindeligt fyldt med komprimeret ozon. Ved rørbrud åbnede en del af rørnetværket, og ozon i generatoren og rørnetværket bliver blæst ind i maskinrummet. Efter en kort tidsperiode ville nødstopssystemet stoppe forsyningen af ozon. Spredningen af Ozonen blev visualiseret som iso- overfalder af Ozon koncentration på 1ppm
Efter lukning spredte ozonen sig yderligere i maskinrummet pga. af den akkumulerede mængde i rørsystemet.
Senere ville den kontinuerlige luftforsyning fra ventilationen få ozonen til at fortynde sig til ikke-farlige koncentrationer.
CFD-simuleringen blev udført som en 3D turbulent tidsafhængig løsning med en sub-model til sporing af ozonens fordeling og fortynding i maskinrummet. Resultaterne gav værdifuld information om sikkerhedsaspekter i tilfælde af en brist samt ydeevnen af nødstopssystemet.
CFD animationen herunder viser spredningen af ozonen over tid, hvor overfladen viser Ozon koncentration ved 1 ppm. Det ses hvordan Ozonen spreder sig og til sidst fortyndes til uskadelige niveauer.
Vores CFD simulering og detaljerede rapport blev anvendt til klasseselskab for at dokumentere nødstopsystemets funktion og ventilationssystemets evne til at fortynde ozonen til ikke skadelige koncentrationer.
Vores arbejde demonstrerede også styrken ved en CFD simulering, det vil være vanskeligt at lave en skalemodel for at teste systemet eller udføre et fuldskalaforsøg vil blive meget tidskrævende og omkostningstungt, hvis muligt overhovedet.