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Staubexplosion in der Mühle
AFB I–IIIn Getreidemühlen und Silos kommt es immer wieder zu Staubexplosionen. Ein Sack Mehl brennt nur träge, aufgewirbelter Mehlstaub kann dagegen in Sekundenbruchteilen verbrennen. Für kugelförmige Körner gilt für die Oberfläche pro Gramm (spezifische Oberfläche) \(A_s = \dfrac{6}{\rho \cdot d}\) mit \(\rho(\text{Mehl}) = 1{,}5\,\tfrac{\text{g}}{\text{cm}^3}\).
| Korndurchmesser d | 1 mm | 0,1 mm | 50 µm | 10 µm |
|---|---|---|---|---|
| spezifische Oberfläche in cm²/g | 40 | 400 | ? | 4000 |
- Nennen Sie die Faktoren, die bei einer Staubexplosion die Reaktionsgeschwindigkeit bestimmen.
- Berechnen Sie die fehlende spezifische Oberfläche für \(d = 50\,\mu\text{m}\).
- Erklären Sie, warum Mehlstaub explodiert, während ein Sack Mehl nur langsam brennt.
- Beurteilen Sie drei Schutzmaßnahmen im Mühlenbetrieb: Absaugung des Staubs, funkenfreie Werkzeuge, Befüllen der Silos unter Stickstoff.
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Brennstoff, Sauerstoff, Zündung.
Hinweis zu Aufgabe b)
50 µm = 0,005 cm.
Hinweis zu Aufgabe c)
Wo findet die Verbrennung statt?
Hinweis zu Aufgabe d)
Welcher Faktor wird jeweils beeinflusst?