Brennen
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Brennen Brennen Jugendfeuerwehr Homburg-Mitte Erstellt von: Billert Karsten 1 Brand • Brand ist ein nicht bestimmungsgemäßes Brennen das sich unkontrolliert ausbreiten kann • Das bestimmungsgemäße Brennen wird auch Nutz - oder Zweckfeuer , das nicht bestimmungsgemäße Brennen als Schadensfeuer bezeichnet. Brennen Jugendfeuerwehr Homburg-Mitte Erstellt von: Billert Karsten 2 Für beide Arten des Brennens,oder allgemein der Verbrennung gilt,dass die chemischen und physikalischen Voraussetzungen und Begleiterscheinungen gleich sind. • Die Verbrennung ist ein chemisch/physikalischer Vorgang,bei dem sich ein brennbarer Stoff unter Wärmeentwicklung und Feuererscheinung mit Sauerstoff verbindet. • Brennen ist ein mit Flamme und/oder Glut selbständig ablaufende exotherme Reaktion zwischen einem brennbaren Stoff und Sauerstoff oder Luft Brennen Jugendfeuerwehr Homburg-Mitte Erstellt von: Billert Karsten 3 Der chemische Vorgang ist hier also die Exotherme Reaktion(Wärmeentwicklung)eines brennbaren Stoffes mit Sauerstoff auch Oxidation genannt Der physikalische Vorgang liegt in der Feuererscheinung,die sich mit Flamme und/oder Glut darstellt Brennen Jugendfeuerwehr Homburg-Mitte Erstellt von: Billert Karsten 4 Oxidationsgeschwindigkeit • Sehr Langsam über Jahre : Grünspan,Holz wird Tot,Gummi wird hart • Langsam über Stunden,Tage : Eisen rostet , Holz gärt • Sehr schnell in Sekunden : Natrium in Wasser Brennen Jugendfeuerwehr Homburg-Mitte Erstellt von: Billert Karsten 5 Feuererscheinungsformen Flamme Glut Flamme und Glut Flamme ist der Bereich brennender oder anderweitig exotherm reagirender Gase und Dämpfe,von dem Sichtbare Strahlung ausgeht Glut ist ein erwärmter fester oder flüssiger Stoff mit sichtbarer Wärmestrahlung Brennen Jugendfeuerwehr Homburg-Mitte Erstellt von: Billert Karsten 6 Voraussetzungen der Verbrennung 5 Voraussetzungen Stoffliche Voraussetzung • Brennbarer Stoff • Sauerstoff • Mengenverhältnis Brennen Energetische Voraussetzung • Zündtemperatur Mindestverbrennungstemperatur • Katalysator Jugendfeuerwehr Homburg-Mitte Erstellt von: Billert Karsten 7 Brennbare Stoffe sind gasförmige,flüssige oder feste Stoffe,einschließlich Dämpfe ,Nebel und Stäube,die im Gemisch mit Sauerstoff zum Brennen angeregt werden können Brandklasseneinteilung : • Brände fester Stoffe z.b. Holz • Brände von flüssigen oder flüssig werdenden Stoffen z.b.Benzin,Fett • Brände von Gasen z.b. Methan,Propan • Brände von Metallen z.b.Magnesium u. Alu Brennen Jugendfeuerwehr Homburg-Mitte Erstellt von: Billert Karsten 8 Mengenverhältnis • Optimale Bedingungen für eine Verbrennung liegen dann vor,wenn der brennbare Stoff und der Sauerstoff in einem bestimmten Mengenverhältnis vorliegen Mindestsauerstoffkonzentration • Die Sauerstoffkonz.ist abhängig vom brennbaren Stoff Die meisten brennbaren Stoffe > 17 Vol. % Butan 12 Vol. % Wasserstoff 5 Vol. % Brennen Jugendfeuerwehr Homburg-Mitte Erstellt von: Billert Karsten 9 Zustand des brennbaren Stoffes • Aggregatzustand fest flüssig gasförmig • Erscheinungsform Staub Nebel Dampf Brennen Jugendfeuerwehr Homburg-Mitte Erstellt von: Billert Karsten 10 Explosion • Eine Explosion ist eine plötzlich , äußerst schnell verlaufende Zerfalls oder Oxidationsgeschwindigkeit bei der Wärme frei und/oder eine Druckerhöhung bewirkt wird. Man unterscheidet bei einer Explosion zwischen Deflagration und Detonation Deflagration = v in m/sec Drücke bis 10 Bar Detonation = v in Km/sec Drücke über 10 bar bis 200.000Bar (Militärsprenngstoff) Verpuffung = v in cm/sec Drücke bis 1 Bar ( v = Verbrennungsgeschwindigkeit ) Brennen Jugendfeuerwehr Homburg-Mitte Erstellt von: Billert Karsten 11 Untere und Obere Explosionsgrenze • Die untere und obere Explosionsgrenze ist die niedrigste bzw. höchste Konzentration des brennbaren Stoffes im Gemisch von Gasen , in dem sich nach dem Zünden ein Brennen gerade nicht mehr selbständig fortpflanzen kann. • untere Explosionsgrenze ( UEG ) ….eine Zündung ist gerade noch nicht möglich!!!!!! • obere Explosionsgrenze ( OEG ) ….eine Zündung ist gerade nicht mehr möglich!!!!!! Brennen Jugendfeuerwehr Homburg-Mitte Erstellt von: Billert Karsten 12 Der Explosionsbereich ist der Konzentrationsbereich zwischen oberen und der unteren Explosionsgrenze Beispiele (Vol.%) Butan Erdgas Acetylen Wasserstoff Benzin Brennen UEG (Vol.%) 1,5 7 1,5 4 0,6 Jugendfeuerwehr Homburg-Mitte Erstellt von: Billert Karsten OEG 10 17 82 75,6 8,0 13 Flammpunkt • Der Flammpunkt ist die niedrigste Flüssigkeitstemperatur bei der sich Dampf in solchen Mengen,entwickelt dass über dem Flüssigkeitsspiegel ein durch Fremdzündung zündbares Dampf/Luftgemisch entsteht. • Der Brennpunkt ist die niedrigste Flüssigkeitstemperatur bei der sich Dampf in solchen Mengen entwickelt,dass nach Wegnahme der Zündquelle ein selbständiges Brennen erhalten bleibt. Brennen Jugendfeuerwehr Homburg-Mitte Erstellt von: Billert Karsten 14 Zündtemperatur/Mindestverbrennungstemperatur Um den Verbrennungsvorgang(chemische Reaktion) in Gang bringen zu können,ist den Ausgangsstoffen Aktivierungsenergie zuzuführen.Diese Form der Energie wird in der Brandlehre als Mindestzündenergie bezeichnet. - Mindestzündenergie ist die Zündenergie , durch die ein brennbarer Stoff gerade noch entzündet werden kann. - Zündenergie ist die von einer Zündquelle abgegebene Energie - Die Zündtemperatur ist die niedrigste Temperatur des brennbaren Stoffes(Fest),bei der der brennbare Stoff und der Sauerstoff unter Feuererscheinung miteinander reagieren.(thermisch aufbereitet) Brennen Jugendfeuerwehr Homburg-Mitte Erstellt von: Billert Karsten 15 Energiekreislauf der Verbrennung B R E N N E N E N T Z Ü N D E N Aktivierung Reaktionswärme Wärmeverluste Aufbereitung Zündenergie Durch die zufuhr von Zündenergie wird der brennbare Stoff aufbereitet,das System aktiviert und die Reaktionsgeschwindigkeit so weit gesteigert,daß das System in der lage ist,durch die eigene Energieproduktion ein selbständiges Brennen zu unterhalten. Das Erreichen dieses Niveaus wird durch die Zugehörige Temperatur beschrieben die Mindestverbrennungstemperatur. Brennen Jugendfeuerwehr Homburg-Mitte Erstellt von: Billert Karsten 16 Die Mindestverbrennungstemperatur • Die Mindestverbrennungstemperatur ist die Temperatur bei der die für das Unterhalten eines selbständigen Brennens notwendige Energie vorhanden ist.Die Verbrennung unterhält sich selbst,eine weitere Energiezufuhr von außen ist nicht notwendig. • Die Brandtemperatur ist die Temperatur,die bei einem Brand auftritt Sie ist abhängig von : Art der beteiligten Stoffe Aggregatzustand Verhältnis Oberfläche zur Masse Sauerstoffkonzentration Wärmeverluste Transport der beteiligten Stoffe Schwelbrände zwischen 200 – 300°C Großbrände zwischen 800 – 1.100°C Metallbrände über 2.500°C Brennen Jugendfeuerwehr Homburg-Mitte Erstellt von: Billert Karsten 17 Katalysatoren • Stoffe die Einfluss auf die Aktivierungsenergie (Mindestzündtemperatur) nehmen,nennt man Katalysatoren. • Sie setzen die notwendige Aktivierungsenergie herab.Sie beeinflussen auch die Geschwindigkeit der chemischen Reaktion,werden aber selbst nicht verbraucht. • Katalysatoren sind z.B.: Luftfeuchtigkeit Platin Brennen Jugendfeuerwehr Homburg-Mitte Erstellt von: Billert Karsten 18 Ausbreitung der Wärme • Wärmeleitung Die Wärmeleitung erfolgt innerhalb eines homogenen Stoffes bzw. Körpers bei einer Temperaturdifferenz Wärmeübergang,durchgang • Wärmeströhmung (Konvektion) Sie ist an Materie gebunden es können Gase Dämpfe oder Flüssigkeiten sein, • Wärmestrahlung Sie ist an keine Materie gebunden,die Wärmestrahlung ist eine Wellenstrahlung,wenn sie auf einen Körper trifft,tritt sie mit diesem in Wechselwirkung Brennen Jugendfeuerwehr Homburg-Mitte Erstellt von: Billert Karsten 19 Flashover oder Backdraft? • Flashover – Rauchdurchzündung oder Feuersprung • • • • • • Voraussetzungen: ausreichende Luftzufuhr mangelhafte Wärmeableitung thermische Aufbereitung Bildung von Pyrolysegase,insbesondere CO Wärme und Rauchgase können nicht abgeführt werden Brennen Jugendfeuerwehr Homburg-Mitte Erstellt von: Billert Karsten 20 Flashover oder Backdraft? • Flashover – Rauchdurchzündung oder Feuersprung • Verlauf Vereinfacht Entstehungsbrand Rauch und Wärmebildung Thermische Aufbereitung Pyrolyse Bildung einer Rauchschicht – Rauchgaswolke und Luftschicht Erreichen der unteren Explosionsgrenze UEG Bildung von Flammenzungen in der Rauchgaswolke und im Grenzbereich Rauch/Luftschicht Vorhandensein oder Zufuhr von ausreichenden Sauerstoff Durchzündung – Verpuffung – Flashover Brennen Jugendfeuerwehr Homburg-Mitte Erstellt von: Billert Karsten 21 Flashover oder Backdraft? Backdraft – Rauchexplosion oder Rückzündung • Voraussetzungen : • • • • • unzureichende Luftzufuhr mangelhafte Wärmeableitung thermische Aufbereitung Bildung von Pyrolysegase,insbesondere CO Wärme und Rauchgase können nicht abgeführt werden Brennen Jugendfeuerwehr Homburg-Mitte Erstellt von: Billert Karsten 22 Flashover oder Backdraft? Backdraft – Rauchexplosion oder Rückzündung • Verlauf vereinfacht • • • • • • • Entstehungsbrand Rauch und Wärmebildung thermische Aufbereitung – Pyrolyse Sauerstoffmangel – Schwelbrand Erreichen der Oberen Explosionsgrenze OEG Unterdruckbildung Zufuhr von ausreichend Sauerstoff – Verwirbelung • Durchzündung – Explosion – Stichflamme - Backdraft Brennen Jugendfeuerwehr Homburg-Mitte Erstellt von: Billert Karsten 23
