Brennen
Brennen
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Erstellt von: Billert Karsten
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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.
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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
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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
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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
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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
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Voraussetzungen der Verbrennung
5 Voraussetzungen
Stoffliche Voraussetzung
• Brennbarer Stoff
• Sauerstoff
• Mengenverhältnis
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Energetische Voraussetzung
• Zündtemperatur
Mindestverbrennungstemperatur
• Katalysator
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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
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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. %
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Zustand des brennbaren Stoffes
• Aggregatzustand
fest
flüssig
gasförmig
• Erscheinungsform
 Staub
 Nebel
 Dampf
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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 )
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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!!!!!!
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Der Explosionsbereich ist der
Konzentrationsbereich zwischen oberen und der
unteren Explosionsgrenze
Beispiele
(Vol.%)
 Butan
 Erdgas
Acetylen
Wasserstoff
Benzin
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UEG (Vol.%)
1,5
7
1,5
4
0,6
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OEG
10
17
82
75,6
8,0
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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.
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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)
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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.
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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