Über den Stoffdateneditor können eigene Stoffdatensätze in eine separate Datenbank ein- gegeben werden. Es müssen nicht alle Stoffdaten vorhanden sein, um eine Berechnung durchführen zu können. Für die Berechnung einiger Stoffeigenschaften sind Beziehungen hinterlegt, deren Parameter der einschlägigen Literatur entnommen werden können. Beur- teilungswerte können zu den Stoffen eingegeben werden, um als Vergleichswerte für die Berechnungsergebnisse und für die Quantitative Risikoanalyse zur Verfügung zu stehen. Mit dem Modul Gasgemisch können die Stoffeigenschaften eines Gemisches aus den Reinstoff- daten berechnet werden.

Im Modul zur Berechnung des gasförmigen Massenstroms kann eine Druckverlustberechnung für die Zu- und Abblaseleitung eines Sicherheitsventils durchgeführt werden. Hierfür wird z. B. die Abblaseleitung aus den zur Verfügung gestellten Rohrleitungselementen zusammengestellt. Aus der an einer Position vorliegenden Strömungsgeschwindigkeit wird der Druckverlust be- rechnet und iterativ der Massenstrom aus dem Sicherheitsventil ermittelt.

Bei der Freisetzung einer Flüssigkeit oder eines druckverflüssigten Gases kommt es zu Lachenbildung und es muss der Massenstrom aus der Lachenverdunstung bzw. –verdampfung berechnet werden. Hierzu stehen mehrere Modelle zur Lachenverdunstung und -ausbreitung zur Verfügung. Durch eine instationäre Berechnung des Verdunstungsmassenstroms unter Berücksichtigung der Energiebilanz der Lache wird die Änderung der Lachentemperatur mit berechnet. Mit dem Grenzschichtverfahren können die Konzentrationsprofile über der Lache und im Lachennachlauf berechnet werden. Hierdurch lassen sich die Isolinie der unteren Explosionsgrenze und die explosionsfähige Masse bestimmen.

Es wird das Szenario einer Ammoniak-Freisetzung aus der Flüssigphase für 600 Sekunden aus einer Kälteanlage untersucht. Da die Flüssigkeitstemperatur größer als die Siedetemperatur ist, kommt es zu einer spontanen Flash-Verdampfung. Die restliche Flüssigphase bildet auf dem Boden eine verdampfende Lache. Der gasförmige Massenstrom setzt sich aus dem Flash- Anteil und dem Verdampfungsmassenstrom zusammen. Nach 600 Sekunden ist die Freisetzung und damit auch die Flash-Verdampfung beendet. Anschließend verringert sich der Massen- strom durch die Abkühlung des Bodens.

Bei dem Grenzschichtverfahren werden die Kontinuitätsgleichung, die Impuls-, Energie- und Stoffbilanz zweidimensional gelöst. Hierdurch wird die Konzentrationsverteilung über der Lache und in Lee berechnet. Durch den Einsatz dieses Verfahrens ist keine Kopplung zwischen einem Verdunstungs- und einem Gasausbreitungsmodell erforderlich. Im Nahbereich der Lache, in dem der Einsatz der VDI-Richtlinie 3783 Blatt problematisch ist, kann das Grenzschichtver- fahren sehr gut eingesetzt werden.

Bei einer Ammoniak-Kälteanlage sind die meisten Anlagenteile in einem Maschinenraum mit einer mechanischen Entlüftung aufgestellt. Im vorliegenden Szenario wird Ammoniak für 600 Sekunden im Maschinenraum freigesetzt. Die Konzentration im Raum steigt an und bei 300 ppm wird die mechanische Entlüftung ein- bzw. nach ca. 700 Sekunden ausgeschaltet. Mit dem Berechnungsmodul werden die Gas- und Sauerstoffkonzentrationen im Raum und der Gas- massenstrom aus der Lüftung als Eingabe für die Gasausbreitungsberechnung in Abhängigkeit von der Zeit ermittelt.

Wird zur Druckabsicherung einer Anlage ein Sicherheitsventil eingesetzt, so muss nach Technischem Regelwerk das gefahrlose Ableiten von brennbaren oder toxischen Gasen nach- gewiesen werden. Bei der Gasfreisetzung aus ainem Sicherheitsventil über eine Abblaseleitung entsteht ein Freistrahl. Im dargestellten Szenario wird Ammoniak in einer Höhe von 10 m senkrecht freigesetzt und durch den Wind mit einer Geschwindigkeit von 3 m/s abgelenkt. Aus der Freistrahlkontur wird die Überhöhung ermittelt (hier ca. 26 m) und als Eingabeparameter in die impulsfreie Gasausbreitung nach der VDI-Richtlinie 3783 Blatt 1 übernommen.

Mit der VDI-Richtlinie 3783 Blatt 1 wird die impulsfreie Ausbreitung eines dichteneutralen oder leichten Gases berechnet. Entsprechend der Anforderung der Vollzugshilfe zur Störfall-Ver- ordnung werden eine mittlere und eine ungünstige Ausbreitungssituation berechnet. In der Grafik der Berechnungsergebnisse können die Beurteilungswerte aus der Stoffdatenbank als Vergleich mit dargestellt werden.

Bei einigen sicherheitstechnischen Fragestellungen sind Aussagen zur horizontalen oder vertikalen Ausdehnung der Gaswolke gewünscht. Dies kann durch eine Flächenberechnung mit der VDI-Richtlinie 3783 Blatt 1 für eine impulsfreie Gasfreisetzung erfolgen.

In diesem Beispiel für eine Risikoanalyse eines Flüssiggasumschlaglagers sind als Ergebnis der Berechnungen die Isolinien des Individualrisikos dargestellt. Erwartungsgemäß sind die Maximalwerte im Bereich der Umfüllstationen für TKW und EKW zu finden. Liegen Angaben über die Personendichte in der Umgebung der Anlage vor, so kann mit ProNuSs auch das Gruppenrisiko berechnet werden.

Bei Szenarien mit Freisetzung brennbarer Gase oder Flüssigkeiten spielt die Berechnung der Zündwahrscheinlichkeit eine wesentliche Rolle. Neben den einfachen auf dem freigesetzten Massenstrom basierende Modelle ist in ProNuSs auch ein Modell implementiert, das die reale Anlagensituation mit den vorhandenen Explosionsschutzmaßnahmen in der Anlage und den Zündquellen in der Umgebung berücksichtigt.

Im Modul zur Berechnung einer Quantitativen Risikoanalyse können mehrere QRA in einer Datenbank gespeichert werden. Dadurch können einfach verschieden Varianten z.B. der Anlagenkonzeption berechnet und verglichen werden. Jedem Szenario muss eine Eintrittshäufigkeit und Beurteilungswerte für die Auswirkungsbetrachtung zugeordnet werden.