Brandtemperaturen

1. Brandtemperaturen Definition:Brandtemperatur ist die Temperatur, die bei einem Brand auftritt. Sie ist abhängig von der Verbrennungswärme und der Abbrandrate. Beispiele: Schwelbrände 200 - 300°C Großbrände 800 - 1.100°C Metallbrände über 2.500 °C FFw Villmar

2. Temperaturpunkte Brandtemperatur Zündtemperatur Brennpunkt Flammpunkt FFw Villmar

3. Abbrandrate Definition:Abbrandrate ist die in einer bestimmten Zeitspanne verbrennende Masse eines brennbaren Stoffes. Zur Bestimmung der Abbrandrate dient die Abbrandgeschwindigkeit. Beispiele: Dieselöl 1,10 kg/m² min Petroleum 2,90 kg/m² min Bücher (Regal) 0,33 kg/m² min Holzmöbel 0,90 kg/m² min PVC-Kabel 1,30 kg/m² min FFw Villmar

4. Brandausbreitungsgeschwindigkeit Die Brandausbreitungsgeschwindigkeit kann mit der Flammengeschwindigkeit (Verbrennungsgeschwindigkeit) oder Flammenausbreitungsgeschwindigkeit verglichen werden. Beispiele: Wasserstoff 160,0 m/min Azethylen 81,0 m/min Ethylalkohol 7,8 m/min Toluol 50,4 m/min Möbel 1,2 m/min Werkshallendecken 3,2 m/min Strohdach (trocken) 25,0 m/min FFw Villmar

5. Verbrennungswärme Definition:Verbrennungswärme ist die Wärme, die bei der vollständigen Verbrennung eines Stoffes frei wird. Sie wird auch als Brennwert Ho oder Heizwert Hu bezeichnet. Der Brennwert Ho unterscheidet sich von dem Heizwert Hu durch den Energiebetrag, der durch die Verdampfung des im Brennstoff enthaltenen bzw. bei der Verbrennung wasserstoffhaltiger Brennstoffe gebildeten Wassers verbraucht wird. Brennwert (Ho) = Heizwert (Hu) + Verdampfungswärme des Wassers FFw Villmar

6. 2 C4H10 + 13 O2 8 CO2 + 10 H2O Vollkommene Verbrennung Steht für die Verbrennung genügend Sauerstoff zur Verfügung, so kommt es zur vollkommenen Verbrennung. Bei der vollkommenen Verbrennung entstehen die vollständigen Verbrennungsprodukte Kohlenstoffdioxid CO2 und Wasser H2O. FFw Villmar

7. Unvollkommene Verbrennung Steht für die Verbrennung nicht genügend Sauerstoff zur Verfügung, da der Sauerstoff weitgehend verbraucht ist oder weil nicht genügend Sauerstoff herantransportiert werden kann, so bleibt der Abbau der Kohlenwasserstoffe auf der Stufe des Kohlenstoffmonoxids CO bzw. der Zwischenprodukte mit hohem Kohlenstoffgehalt (Ruß) stehen. Man spricht dann von einer unvollkommenen Verbrennung. Bei einer Verbrennung in Luft stellt sich eine unvollständige Verbrennung immer dann ein, wenn das Verhältnis von Kohlenstoff zu Sauerstoff (C/H) groß ist. FFw Villmar

8. Aggregatzustandsänderung Wirkung der Wärme 1. Änderung des Aggregatzustandes Spezifische Schmelzwärme Unter der spezifischen Schmelzwärme hs eines Stoffes versteht man die Wärmemenge, die notwendig ist, um 1 kg eines festen Stoffes zu verflüssigen. Spezifische Verdampfungswärme Unter der spezifischen Verdampfungswärme hr eines Stoffes versteht man die Wärmemenge, die notwendig ist, um 1 kg eines flüssigen Stoffes zu verdampfen. FFw Villmar

9. Temperaturänderung 2. Änderung der Temperatur Um den Aggregatzustand zu ändern, ist eine bestimmte Energiemenge (Wärmemenge) erforderlich. Diese Wärmemenge ändert nicht die Temperatur des Stoffes, sondern wird nur zur Umwandlung des Aggregatzustandes verbraucht. Ist die Umwandlung des Aggregatzustandes abgeschlossen, so erhöht sich bei weiterer Wärmezufuhr die Temperatur des Stoffes. Spezifische Wärmekapazität Die spezifische Wärmekapazität c gibt an, wie viel Joule notwendig sind, um 1 kg eines Stoffes um 1 K zu erwärmen. FFw Villmar

10. Energiewerte von Wasser Wasser hat sowohl bei der spezifischen Verdampfungswärme hr als auch bei der spezifischen Wärmekapazität c mit die größten Werte, und ist daher in der Lage, sehr große Wärmemengen aufzunehmen und als Wasserdampf abzuführen. Wasser ist aus diesem Grund das beste kühlend wirkende Löschmittel! • spezifische Schmelzwärme 355 kJ/kg • spezifische Wärmekapazität 4,2 kJ/kg K • spezifische Verdampfungswärme 2257 kJ/kg FFw Villmar

11. T [°C] 2257 kJ/kg Wasser [1 kg] 100 2,1 kJ/kg K 4,2 kJ/kg K 355 kJ/kg 0 -10 t [s] 2,1 kJ/kg Energiekurve des Wassers Energiekurve bei Erwärmen von Wasser von -10°C auf über 100°C FFw Villmar

12. Stoffausdehnung 3. Ausdehnung von Stoffen Längenänderung Flächenänderung Volumenänderung Druckänderung FFw Villmar

13. Thermische Dehnung von Stahl und Beton Beispiel: Stahlträger mit einer Länge von 10m wird auf 580°C erwärmt ∆LStahl = LStahl · ∆lT, Stahl ∆LStahl = 10m · 0,008 = 0,08m = 8cm Der Stahlträger wurde also um 8cm länger. FFw Villmar

14. 1,1 1 0,9 0,8 0,7 Ausnutzungsgrad μ0 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 Kritische Stahltemperatur °C Festigkeitsänderung 4. Änderung der Festigkeit Beispiel: Stahlträger mit einer Länge von 10m wird auf 500°C und weiter auf 600°C erwärmt μ0, 500 = 0,8 = 80% μ0, 600 = 0,45 = 45% Der Stahlträger hat bei 500°C noch 80% seiner Festigkeit, und nach einer weiteren Erwärmung um nur 100°C auf 600°C dann nur noch 45% seiner Festigkeit. FFw Villmar

15. Wärmeleitung Ausbreitung der Wärme Wärmeleitung Die Wärmeleitung erfolgt innerhalb eines homogenen Stoffes bzw. Körpers bei einer Temperaturdifferenz T. * Wärmeübergang * Wärmedurchgang FFw Villmar

16. Wärmeströmung Ausbreitung der Wärme Wärmeströmung (Konvektion) Die Wärmeströmung ist an Materie gebunden. Die Träger dieser Wärme können Flüssigkeiten, Gase oder Dämpfe sein. FFw Villmar

17. Wärmestrahlung Ausbreitung der Wärme Wärmestrahlung Stoffe, die eine Temperatur T > 0 besitzen, strahlen Energie in Form von elektromagnetischer Wellenstrahlung ab. Bei der Ausbreitung ist die Wärmestrahlung an keine Materie gebunden. Diese Wärmestrahlung trifft auf andere Körper und tritt mit diesen in Wechselwirkung. FFw Villmar