Simulering av industrielle støveksplosjoner

Støveksplosjoner utgjør en betydelig fare i industri der brennbart materiale foreligger som fint pulver. Eksempler på støv som kan eksplodere inkluderer kullstøv i kullgruver, kullstøv og biomasse i energiverk, plast- og metallstøv samt diverse matvarer: mel, sukker (melis), maisstivelse, krydder, osv. Støveksplosjoner kan resultere i materielle ødeleggelser, driftsstans og tap av liv. Den hittil mest omfattende støveksplosjonen i Europa fant sted i kullgruven Courrières i Nord-Frankrike, der 1099 gruvearbeidere mistet livet.

Støveksplosjoner er sammensatte fenomener som omfatter transient turbulent kompressibel flerfasestrømning med flerfaseforbrenning i mer eller mindre komplekse geometrier. Forløpet av en støveksplosjon påvirkes i betydelig grad av initial- og grensebetingelsene, i tillegg til støvtype, partikkelstørrelsesfordeling, tennkilde, osv. Klassiske metoder for å beregne konsekvensene av industrielle støveksplosjoner baserer seg på empiriske korrelasjoner som benytter resultater fra standardiserte tester av representative støvprøver. Denne fremgangsmåten kan fungere tilfredsstillende for enkle systemer, men ikke for komplekse geometrier.

Doktorgradsprosjektet har fokusert på å utvikle en metode for å benytte resultater fra standard støvtester som underlag for numeriske beregninger. Arbeidet var innledningsvis en del av prosjektet Dust Explosion Simulation Code (DESC), som ble støttet av Europakommisjonen under det femte rammeprogrammet. I tillegg har kandidaten utviklet dedikerte eksperimenter for å studere flammeforplantning i støvskyer. Resultatene fra doktorgradsarbeidet viser at det numeriske beregningsverktøyet som har blitt utviklet kan simulere støveksplosjoner for visse typer støv, i praksis svært fine partikler av organisk materiale, med tilstrekkelig grad av nøyaktighet til å optimalisere design av prosessanlegg og sikkerhetsløsninger.

Personalia

Trygve Skjold (f. 1967) har fagbrev som industrimekaniker fra Kopervik Slip AS i 1986, og en Cand. Scient.-grad i Prosess- Sikkerhetsteknologi fra Fysisk Institutt ved Universitetet i Bergen fra 2003. Trygve startet som Prosjektleder i GexCon AS i 2003, og har siden juli 2008 vært Forskningsdirektør ved GexCon. Det egenfinansierte ph.d.-prosjektet har blitt gjennomført i samarbeid med Institutt for Fysikk og Teknologi, med Professor Rolf K. Eckhoff som veileder og Dr. Bjørn J. Arntzen som biveileder.