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• Der Teilnehmer kennt die Voraussetzungen der Verbrennung
• Der Teilnehmer weiß wie bestimmte Stoffe verbrennen
• Der Teilnehmer kennt die Brandklassen
• Der Teilnehmer kann die verschiedenenTemperaturen der Verbrennung benennen
Lernziele
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• Man spricht von einer Oxidation, wenn sich ein Stoffmit Sauerstoff verbindet.
• Bei der Oxidation wird ein Teil der im oxidierendenStoff enthaltenen Energie in Wärmeenergie um-gewandelt.
• Bei langsamen Oxidationen ist die freiwerdende Wärmeenergie sehr gering.
• Bei Schnellen Oxidationen tritt sehr viel Wärme auf.Meistens in Verbindung mit einer Lichterscheinung.Man spricht von einer Verbrennung.
Oxidation und Verbrennung
•Aktivierung
•Aufbereitung
•Wärme
•Licht
•Verluste
Oxidation und Verbrennung
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Oxidation
Langsamer VerlaufSchneller Verlauf
(Verbrennung)
Rosten von Eisen
Verwesen von organischenStoffen
Stoffwechsel im menschlichenKörper
Glühen von Holzkohle
Erdgasflamme
Explosion von aufgewirbeltemStaub
Ges
chw
indi
gkei
t
Oxidation und Verbrennung
Oxidation
• Eine Oxidation ist eine Reaktion eines Stoffesmit Sauerstoff, wobei der Sauerstoff als Oxidations-mittel wirkt.
Verbrennung
• Das Brennen ist eine selbständig ablaufendeReaktion zwischen einem brennbaren Stoff undSauerstoff. Im Verlauf dieser Reaktion wird Energiein Form von Wärme und Licht frei.
Zusammenfassung Oxidation und Verbrennung
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• Das Feuer ist die äußere, sichtbare Begleiterscheinungeiner Verbrennung.
• Je nach Aggregatzustand des brennbaren Stoffs kanndas Feuer in verschiedenen Erscheinungsformen,nämlich als Flamme und / oder Glut, auftreten.
• Feuer ist der Oberbegriff sowohl für bestimmungs-gemäßes Brennen (Nutzfeuer) als auch für nichtbestimmungsgemäßes Brennen (Schadenfeuer).Unter einem Brand ist stets ein Schadenfeuer zuverstehen.
Erscheinungsformen der Verbrennung
• gasförmige Stoffe (Gase oder Dämpfe)Verbrennung mit Flammenbildung
• flüssige Stoffe (nach dem Übergang in den gas-förmigen Aggregatzustand)Verbrennung mit Flammenbildung
• feste StoffeVerbrennung mit FlammenbildungVerbrennung mit GlutbildungVerbrennung mit Glut- und Flammenbildung
Erscheinungsformen der Verbrennung
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Nutzfeuer / Schadenfeuer
Glut Flamme
Feste Stoffe
Flüssigkeiten
Gase / Dämpfe
schmelzen
verdampfen
sublimieren
Erscheinungsformen der Verbrennung
Voraussetzungen der Verbrennung
Stoffliche Voraussetzungen Energetische Voraussetzungen
Brennbarer Stoff Sauerstoff
Mengenverhältnis
Zünd- bzw.Mindestverbrennungstemperatur Katalysator
Voraussetzungen der Verbrennung
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• Brennbare Stoffe sind gasförmige, flüssige oderfeste Stoffe einschließlich Dämpfe, Nebel und Stäube,die im Gemisch oder im Kontakt mit Sauerstoff zumBrennen angeregt werden können.
• Brennbare Stoffe können in drei verschiedenenAggregatzuständen vorliegen. Unter Einwirkung vonEnergie kann ein Stoff seinen Aggregatzustand ver-ändern.
Brennbare Stoffe
gasförmig
flüssigfestschmelzen
erstarren
sublimieren
resublimieren kondensieren
verdampfen
Brennbare Stoffe
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• Stoffe, die ein ähnliches Brandverhalten aufweisen,werden in Brandklassen zusammengefasst. DieseEinteilung dient der Zuordnung der Löschmittel zuden brennbaren Stoffen.
Brandklassen
Brandklasse Form/Zustand Erscheinungsbild
bei der Verbrennung
Beispiele
Brennbare feste Stoffe
Flammen und/oder Glutbildung
Stroh, Holz, Kohle, Papier, Kunststoff
Brennbare flüssige oder flüssig werdende Stoffe
Flammenbildung Benzin, Diesel, Öl, Alkohol, Teer, Lack, Kerzenwachs
Brennbare Gase Flammenbildung Erdgas, Acetylen, Propan, Butan, Methan
Brennbare Metalle und Legierungen
Glutbildung Aluminium, Stahl-wolle, Natrium, Magnesium
Brände von Speiseölen und -fetten
Flammenbildung Speiseöle, Frittenfett
Brandklassen
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• In diese Brandklasse gehören Brände fester,meist kohlenstoffhaltiger Stoffe. Feste zersetzlicheStoffe gehen aufgrund von Wärmeeinwirkung zumTeil in den gasförmigen Zustand über und verbrenn-en daher mit einer Flammenbildung. Je nach Ver-hältnis zwischen Oberfläche zur Masse des brenn-baren Stoffes besteht die Gefahr der Staub-explosion.
Brandklasse A – brennbare feste Stoffe
• In diese Klasse gehören Brände flüssiger und beiErwärmung flüssig werdenden brennbaren Stoffen.Die flüssigen Stoffe verdampfen, bevor sie schließlichmit einer Flammenbildung verbrennen. Die flüssigwerdenden Stoffe schmelzen dagegen zunächstund gehen dann in die Dampfphase über.
• Kennzahlen: Flammpunkt, Verdunstungszahl,Explosionsgrenzen
Brandklasse B – brennbare flüssige Stoffe
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• Alle Brände brennbarer Gase, deren Siedepunktbei normalen Atmosphärendruck unter 20°C liegt,gehören in die Brandklasse C.
• Auch in dieser Klasse sind die sicherheits-technischen Kennzahlen von einer besonderenBedeutung
Brandklasse C – brennbare Gase
• Die brennbaren Metalle verbrennen mit Temperaturenvon 2000-3000°C.
• Hauptsächlich Leichtmetalle
Brandklasse D – brennbare Metalle und Legierungen
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• Brände von Speiseölen/-fetten (pflanzliche oder tierische Öle und Fette) in Frittier- und Fettbackgeräten und anderen Kücheneinrichtungen
• Besonders problematisch sind Fettbrände deshalb, weil Löschversuche mit Wasser fast zwangsläufig zur Fettexplosion führen
Brandklasse F – Speiseöle und -fette
• Der Sauerstoff ist der Reaktionspartner jeder Ver-brennung und somit neben dem brennbaren Stoffdie zweite fundamentale Voraussetzung für eineVerbrennung.
• Sauerstoff ist ein farbloses, geruchloses, geschmack-loses und nicht brennbares Gas.
• chemisches Zeichen: O bzw. O2
• Liegt zu ca. 21 Vol.-% in der Umgebungsluft vor.
Sauerstoff
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• Wenig Sauerstoff � langsame Verbrennung
• Viel Sauerstoff � schnelle Verbrennung
• Zur Aufrechterhaltung einer Verbrennung ist eineMindestsauerstoffkonzentration notwendig.Die jeweiligen Sauerstoffgrenzen hängen von denvorliegenden brennbaren Stoffen sowie von demVerhältnis Oberfläche zu Masse des brennbarenStoffes ab.
• Die meisten brennbaren Stoffe benötigen eineMindestsauerstoffkonzentration von ca. 15 Vol.-% O2
Sauerstoff
• Unter dem Mengenverhältnis versteht man dasjeweils vorliegende Verhältnis der Menge desbrennbaren Stoffes zu der Menge des Sauerstoffs.
• Je besser die stöchiometrische Zusammensetzungaus dem brennbaren Stoff und dem Sauerstoff ist,desto rascher verläuft die Verbrennung.
• Das optimale Mengenverhältnis wird eingegrenztvon der unteren und oberen Explosionsgrenze.
Mengenverhältnis
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ExplosionsbereichGemisch zu mager Gemisch zu fett
0 100Vol.-% in Luft
Untere Explosionsgrenze(UEG)
Obere Explosionsgrenze(OEG)
• An der unteren Explosionsgrenze (UEG) ist ein erst-maliges Eintreten der Verbrennung möglich.
• An der oberen Explosionsgrenze (OEG) ist das letzt-malige Eintreten der Verbrennung möglich.
Mengenverhältnis - Explosionsgrenzen
0% 20% 40% 60% 80% 100%
Acetylen
Benzin
CO
UEGEXOEG
Mengenverhältnis - Explosionsgrenzen
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• Brennbare Flüssigkeiten brennen nicht selber,sondern nur ihre Dämpfe. Flüssigkeiten geben beijeder Temperatur Dämpfe ab, d.h. sie verdunstenständig. Bevor nun eine Zündung und Verbrennungerfolgen kann, muss eine ausreichende Dampf-konzentration über der Flüssigkeitsoberfläche vor-handen sein.
• Definition: Der Flammpunkt einer brennbarenFlüssigkeit ist die niedrigste Flüssigkeits-temperatur, bei der sich genügend Dämpfeentwickeln, die durch Fremdzündung ent-flammt werden können. Nach der Ent-zündung erlischt die Flamme wieder.
Flammpunkt
Der Flammpunkt einer brennbaren FlüssigkeitDer Flammpunkt einer brennbaren Flüssigkeit
Flammpunkt
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• Definition: Der Brennpunkt einer brennbarenFlüssigkeit ist die Temperatur, bei dersich Dämpfe in einer solchen Menge bilden, dass nach ihrer Entzündungdurch eine Zündquelle ein selbständigesWeiterbrennen erfolgt.
Brennpunkt
Gefahrklasse A I :Flüssigkeiten mit Flammpunkt unter 21°C
Gefahrklasse A II :Flüssigkeiten mit Flammpunkt von 21°C bis 55°C
Gefahrklasse A III :Flüssigkeiten mit Flammpunkt über 55°C bis 100°C
Gefahrklasse B :Flüssigkeiten mit einem Flammpunkt unter 21°C, die sich bei 15°C in Wasser lösen oder deren brennbareflüssige Bestandteile sich bei 15°C in Wasser lösen
VbF – Verordnung brennbare Flüssigkeiten
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• Neben den erwähnten stofflichen Voraussetzungen,bedarf es bei den meisten Reaktionen dem Zuführeneiner Zündenergie.
• Zur Abschätzung der erforderlichen Energie gibt mandie Temperatur an, auf die das Gemisch aus brenn-barem Stoff und Sauerstoff erwärmt werden muss, umden Verbrennungsvorgang einzuleiten.
• Diese Temperatur bezeichnet man als Zündtemperaturoder Zündpunkt.
Zündtemperatur
• Zündtemperatur einer explosionsfähigen Atmos-phäre ist die niedrigste Temperatur einer erwärmtenWand, an der die am leichtesten entzündbareAtmosphäre gerade noch zum Brennen mit Flammen-erscheinung angeregt wird.
• Zündtemperatur bei festen brennbaren Stoffen ist dieniedrigste Temperatur, die zum entzünden desStoffes ausreicht.
• Man unterscheidet die Fremdzündung und die Selbstentzündung.
Zündtemperatur
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• Ist die Verbrennung eingeleitet, so ist eine Mindest-energie notwendig, damit die Verbrennungsreaktionselbständig weiterläuft.
Zündenergie
Aufbereitungdes Brennstoffs
Aktivierung derReaktion
Reaktionswärme
Mindestverbrennungstemperatur
Zusammenfassung der Temperaturen
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• Durch die Anwesenheit eines geeigneten Katalysatorswird die Aktivierungsenergie und somit die Zünd-temperatur sowie die Mindestverbrennungstemperaturstark herabgesetzt.
• Ein Katalysator kann eine unmögliche Reaktionnicht möglich machen.
• Katalysatoren bilden sich während der Verbrennungs-reaktion zurück.
Katalysator