Tm1 – Brennen und Löschen Definition von Begriffen - KFV-Wetterau

Tm1 – Brennen und Löschen
Stand: Januar 2005
Definition von Begriffen
Brennen allgemein
Brennen ist eine mit Flamme und/oder Glut selbständig ablaufende exotherme Reaktion
zwischen einem brennbaren Stoff und Sauerstoff oder Luft.
Der Brennvorgang ist ein chemischer Vorgang, diese Art der Reaktion heißt Oxidation.
Oxidation
ist die chemische Verbindung eines Stoffes mit Sauerstoff (lat.: Oxygenium = Sauerstoff,
chemisches Zeichen O). Bei einer Oxidation wird chemische Energie in Wärmeenergie
umgesetzt.
Die bei der Oxidation entstehenden Produkte werden Oxide genannt, z.B. H 2 O und CO 2 .
Oxidationsgeschwindigkeit
ist die Zeit, in der sich der Sauerstoff mit einem anderen Stoff verbindet.
Oxidationsstufen:
sehr langsame Oxidation
langsame Oxidation
schnelle Oxidation
sehr schnelle Oxidation
Beispiel: Grünspan
Beispiel: Rosten, Gären, Verwesen
Beispiel: Brennen mit Feuererscheinung
Beispiel: Verpuffung, Explosion, Detonation
Brennen
Die Oxidation unter Feuererscheinung ist eine schnelle Oxidation im Gegensatz zur
langsamen Oxidation ohne Feuererscheinung.
Feuer
umfaßt als Oberbegriff sowohl bestimmungsgemäßes Brennen (Nutzfeuer) als auch
nichtbestimmungsgemäßes Brennen (Schadenfeuer).
Feuer ist die sichtbare Begleiterscheinung des Brennens (physikalischer Vorgang beim
Brennen, Licht = sichtbare Strahlung).
Erscheinungsformen:
• Flamme
• Glut
• Flamme und Glut (gleichzeitig oder getrennt)
Die Erscheinungsformen sind abhängig von der Art der brennbaren Stoffe und teilweise auch
von ihrem Aggregatzustand.
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Es brennen:
gasförmige Stoffe:
flüssige Stoffe:
feste Stoffe:
nur mit Flammen
nur mit Flammen (nach Übergang in die Dampfform)
a) mit Flammen und Glut bei Zersetzung in gasförmige und
feste Teile (Beispiel: Holz, Kohle, Papier)
b) nur mit Flammen, wenn sie nach der Verflüssigung
brennbare Gase und Dämpfe entwickeln (Beispiel: Wachs,
Stearin, Fette)
c) nur mit Glut, Metalle und alle künstlich entgasten Stoffe
(Beispiel: Koks, Holzkohle)
Flamme
ist der Bereich brennender oder anderweitig exotherm reagierender Gase oder Dämpfe, von
dem sichtbare Strahlung ausgeht.
Flammenzone (Beispiel: Kerzenflamme)
Schmelzzone Übergang fest flüssig
Gaszone Übergang flüssig dampf- bzw. gasförmig
Glühzone Zersetzung in Kohlenstoff und Wasserstoff, thermisches Spalten
Brennzone Zutritt von Luftsauerstoff, Ort der eigentlichen Reaktion
Glut
ist ein erwärmter fester oder flüssiger (Metallschmelze) Stoff mit sichtbarer Wärmestrahlung.
Die Glutfarben erlauben Rückschlüsse auf den Wärmezustand (Temperatur) des glühenden
Stoffes.
Brand
ist ein nichtbestimmungsgemäßes Brennen, das sich unkontrolliert ausbreiten kann.
Wärme
ist eine Form der Energie. Bei der Oxidation wird chemische Energie in Wärmeenergie
umgewandelt.
Maßeinheit: Joule (J) bzw. Kilojoule (kJ) 1000 J = 1 kJ
Um 1 Liter (= 1 kg) Wasser um 1 °C zu erwärmen sind 4,2 kJ nötig.
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Temperatur
Mit der Temperatur wird der Wärmezustand eines Stoffes bezeichnet.
Maßeinheit: Grad Celsius (°C)
SI-Maßeinheit: Kelvin (K)
Vorbedingungen zum Brennen
Eine Verbrennung ist an die gleichzeitige Erfüllung von
vier Bedingungen gebunden:
1. Brennbarer Stoff
2. Sauerstoff
(in ungehindertem Zutritt)
3. Richtiges Mengenverhältnis
(zwischen brennbarem Stoff und Sauerstoff)
4. Zündtemperatur
Eigenschaften der brennbaren Stoffe
Brennbarkeit
Einteilung (nach DIN 4102) in:
• Schwer brennbare Stoffe (schwere entflammbar)
Die Zufuhr von Fremdwärme ist nötig, sonst kann ein fortlaufendes selbständiges
Brennen nicht unterhalten werden.
• Normal brennbare Stoffe (normal entflammbar)
Diese Stoffe brennen nach dem Entzünden mit normaler Geschwindigkeit (Holz, Kohle)
• Leicht brennbare Stoffe (leicht entflammbar)
Diese Stoffe brennen mit großer Geschwindigkeit (Stroh, Gase, Flüssigkeiten, Stoffe in
fein verteilter Form)
Entzündbarkeit
Die Entzündbarkeit ist die Eigenschaft von brennbaren Stoffen oder Stoffgemischen, mehr
oder weniger leicht entzündet werden zu können.
Die Entzündbarkeit ist abhängig vom Zustand des Stoffes (Aggregatzustand,
Zusammensetzung, Temperatur, Druck, spezifische Oberfläche usw.)
Vereinfacht läßt sich sagen:
leicht entzündbar
schwer entzündbar
sehr gefährlich
weniger gefährlich
Die Unterteilung wird vorgenommen in:
Selbstentzündbare Stoffe Entzündung ohne äußere Energiezufuhr
(z.B. weißer Phosphor)
Leicht entzündbare Stoffe Entzündung durch schwache Zündquellen
(z.B. Azetylen, Schwefelkohlenstoff)
Normal entzündbare Stoffe Entzündung durch Streichholzflamme möglich
(Mehrzahl aller brennbaren Stoffe)
Schwer entzündbare Stoffe Entzündung nur durch starke Zündquelle möglich (z.B. Koks)
Verbrennungswärme (oder auch Heizwert)
ist die Wärme, die bei der vollständigen Verbrennung eines Stoffes frei wird.
Maßeinheit:
Kilojoule pro Kilogramm (kJ/kg) oder
Kilojoule pro Normkubikmeter (kJ/Nm³) bei Gasen
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Verbrennungsgeschwindigkeit
ist die in einer bestimmten Zeiteinheit verbrennende Masse eines brennbaren Stoffes. Sie
hängt von der Art und der Verteilung des brennbaren Stoffes sowie von der Möglichkeit des
Luftzutrittes ab.
Brandtemperatur
ist die Temperatur, die bei einem Brand auftritt.
Die Brandtemperatur ist abhängig von der Verbrennungswärme und der Abbrandrate.
Sauerstoff
ist ein farb-, geruch- und geschmackloses Gas; zu 21 % in der Umluft vorhanden;
verbindungsfreudiges chemisches Element; selbst nicht brennbar; fördert das Brennen.
Bei einem Luftsauerstoffgehalt von unter 15 % ist in aller Regel kein Brennen mehr möglich.
Vollkommene Verbrennung
Nur wenn genügend Sauerstoff vorhanden ist. Reaktionsprodukt: CO 2 = Kohlenstoffdioxid
Unvollkommene Verbrennung
bei ungenügender Sauerstoffzufuhr. Reaktionsprodukt: CO = Kohlenstoffmonoxid
Kohlenstoffmonoxid ist ein gefährliches Atemgift. Es ist mit menschlichen Sinnen nicht
wahrnehmbar und leicht brennbar (explosionsartige Verbrennung)!
Vorsicht bei Bränden in geschlossenen Räumen!
Nur von der Umluft unabhängige Atemschutzgeräte verwenden!
Zündtemperatur (auch Entzündungstemperatur)
ist die erforderliche Mindesttemperatur, bei der sich ein Stoff bei Berührung mit Luft
entzündet (ohne Zündquelle).
Alle brennbaren Stoffe haben eine Zündtemperatur!
Flammpunkt
Nur brennbare Flüssigkeiten haben einen Flammpunkt! Der Flammpunkt einer brennbaren
Flüssigkeit ist die Flüssigkeitstemperatur, bei der sich unter festgelegten Bedingungen
Dämpfe in solchen Mengen entwickeln, daß über dem Flüssigkeitsspiegel ein durch
Fremdzündung entzündbares Dampf/Luftgemisch entsteht.
Unterhalb des Flammpunktes ist keine Entzündung möglich. Gefahr besteht nur dann, wenn
der Flammpunkt erreicht bzw. überschritten ist.
Nach der Betriebssicherheitsverordung (BetrSichV) werden brennbare Flüssigkeiten
eingeteilt in:
• hochentzündlich (gemäß Nr. 2.2.3 Anhang VI RL 67/548/EWG, Gefahrsymbol
und Kennbuchstabe "F+", R-Satz 12),
• leichtentzündlich (gemäß Nr. 2.2.4 Anhang VI RL 67/548/EWG, Gefahrsymbol
und Kennbuchstabe "F", R-Satz 11)
• entzündlich (gemäß Nr. 2.2.5 Anhang VI RL 67/548/EWG, R-Satz 10)
Die Mischbarkeit mit Wasser spielt im Gegensatz zur früher geltenden VbF keine Rolle.
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Bezeichnung
Gefahrensymbol
hochentzündlich
F+
leichtentzündlich
F
entzündlich
kein Gefahrensymbol
Kriterien
- flüssige Stoffe / Zubereitungen, mit Flammpunkt

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Explosionsgrenze (Zündgrenze), untere und obere
Die untere und obere Explosionsgrenze ist die niedrigste bzw. höchste Konzentration des
brennbaren Stoffes im Gemisch von Gasen, Dämpfen, Nebeln und/oder Stäuben, in dem
sich nach dem Zünden ein Brennen gerade nicht mehr selbständig fortpflanzen kann.
Explosionsbereich (Zündbereich)
ist der Konzentrationsbereich zwischen der unteren und oberen Explosionsgrenze.
Explosion - Schnell verlaufender Brennvorgang
Eine Explosion ist eine Oxidations- oder Zerfallsreaktion mit plötzlichem Anstieg der
Temperatur und des Druckes. Das Mengenverhältnis zwischen dem brennbaren Stoff und
Sauerstoff ist hierbei sehr günstig. Je nach Abbrandrate verlaufen die Reaktionen
verschieden stark.
Verpuffung Schwache Explosion, Flammenausbreitungsgeschwindigkeit in
cm/sek., kein relevanter Druckanstieg
Deflagration Schneller Verbrennungsvorgang mit starker Wärme- und
Druckentwicklung. Verbrennungsgeschwindigkeit unterhalb
Schallgeschwindigkeit (m/sek.), Drücke 10 bar
Fremdzündung
ist eine Entzündung durch eine von außen zugeführte Zündenergie. Es ist die häufigste Art
zur Einleitung von Brennvorgängen.
Selbstentzündung
ist eine Entzündung ohne Energiezufuhr von außen. Sie tritt ein, wenn der brennbare Stoff
durch eigene Oxidation mehr Wärme erzeugt als abführt. Durch diesen Wärmestau wird die
Zündtemperatur erreicht und der Stoff beginnt zu brennen.
Löschvorgang
#
!"
durch
Brennbarer Stoff
$%
Mengenverhältnis
Zündtemperatur
Sauerstoff
Löschen ist die Unterbrechung der chemischen Reaktion!
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$%
#
Löschmittel und deren Verwendung in den Brandklassen
Löschmittel
geeignet für die Brandklassen
A B C D F
Wasser X*
Schaum X* X
Trockenlöschmittel (ABC-Pulver) X* X X
Trockenlöschmittel (BC-Pulver) X X
Trockenlöschmittel (D-Pulver) X X
CO 2 X X
spezielles Löschmittel für Fettbrände
X
*Vorsicht bei unter Spannung stehenden elektrischen Anlagen! Sicherheitsabstände
beachten!
Neue Brandklasse "F"
Im Januar 2005 ist die DIN EN 2 „Brandklassen“ veröffentlicht worden, in der
die neue Brandklasse "F" aufgeführt ist. Die Brandklasse F steht für Brände
von (pflanzlichen oder tierischen) Speiseölen/-fetten in Frittier- und Fettbackgeräten
und anderen Kücheneinrichtungen und -geräten. Prinzipiell gehören
Fette der Brandklasse B (flüssige oder flüssig werdende brennbare Stoffe)
an, jedoch werden Fettbrände wegen ihrer besonderen Gefahren und
Eigenheiten ab sofort der gesonderten Brandklasse F zugerechnet.
Spezielle Fettbrandlöscher verfügen über eine besondere Düse und unter Umständen auch
über ein spezielles Löschmittel; die Eignung für Fettbrände ist auf dem Löscher angegeben.
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Physikalische Wirkungen der Wärme
Ausdehnung
Alle Stoffe dehnen sich bei Erwärmung aus (Ausnahme Wasser im Temperaturbereich von
0 °C bis +4 °C; Anomalie des Wassers).
Feste Stoffe:
Beispiel: Ein Eisenträger von 10 m Länge dehnt sich bei Erwärmung auf 700 °C um 10 cm
aus (Einsturzgefahr!).
Flüssige Stoffe:
Beispiel: 1 Liter Wasser von +4 °C dehnt sich bei Erwärmung auf 100 °C um 43 cm³ aus.
Aus einem Liter 100 °C warmen Wassers werden bei weiterer Energiezufuhr 1700
Liter Wasserdampf (Vorsicht beim Löschen in engen geschlossenen Räumen)
Verbrühungsgefahr, Berstgefahr bei z.B. Schornsteinen
Gasförmige Stoffe:
Beispiel: Gase dehnen sich bei Erwärmung von 0 °C auf 273 °C auf das Doppelte ihres
Volumens aus. Vorsicht! Berstgefahr von Gasflaschen!
Änderung der Festigkeitswerte
Beispiel: Eisen. Bei 500 °C nur noch die Hälfte, bei 600 °C nur noch ein Drittel seiner
Tragfähigkeit (Einsturzgefahr!).
Wärmeübertragung
Wärmeleitung
ist die Übertragung von Wärme in einem festen,
flüssigen oder gasförmigen Stoff zwischen
unmittelbar benachbarten Teilchen. Beispiel:
Metallrohr wird einseitig erwärmt
Wärmemitführung (Konvektion)
ist die Übertragung von Wärme in Gasen,
Dämpfen oder Flüssigkeiten durch deren
Strömung, die infolge von Temperaturunterschieden
selbständig abläuft (freie
Konvektion) oder von außen erzwungen wird
(erzwungene Konvektion). Letztere kann durch
Ventilatoren oder Pumpen herbeigeführt
werden. Beispiel: Zentralheizung
Wärmestrahlung
ist die elektromagnetische Strahlung, die ein Stoff infolge seiner Temperatur unter Abgabe
eines Teiles seines Wärmeinhaltes an die Umgebung aussendet.
Vorsicht! Wärmestrahlung geht durch den freien Raum, auch gegen den Wind. Sie kann bei
hohen Temperaturen (Großbrand) Entfernungen bis zu 40 m überbrücken. Beispiel: Sonne
Literaturhinweis:
Die Roten Hefte; Nr. 1 Brennen und Löschen
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