Die Verbrennung

1. Die Verbrennung Voraussetzungen der Verbrennung 5 Voraussetzungen: stoffliche energetische 1. Brennbarer Stoff 4. a) Zündtemperatur b) Mindestverbrennungstemperatur 2. Sauerstoff 5. Katalysator 3. Mengenverhältnis

2. Brennbare Stoffe Definition: Brennbare Stoffe sind gasförmige, flüssige oder feste Stoffe, einschließlich Dämpfe, Nebel und Stäube, die im Gemisch oder in Kontakt mit Luft oder Sauerstoff zum Brennen angeregt werden können.

3. Baustoffklassen DIN 4102 - Baustoffklassen • nichtbrennbare BaustoffeA • A1 • A2 • brennbare BaustoffeB • * schwerentflammbar B1 • * normalentflammbar B2 • * leichtentflammbar B3

4. Papier, Holz, ..... CO, Phosphor,... Chemische Zusammensetzung Chemische Zusammensetzung anorganische Stoffe organische Stoffe

5. Organische Stoffe organische Stoffe • Natürliche Polymere • Holz, Papier • Heu, Stroh • Baumwolle • Künstliche (synthetische) • Polymere (Kunststoffe) • Elastomere • Thermoplaste • Duroplaste • Kohlenwasserstoffe (KW) • Ketten-KW (aliphatische KW) • - Alkane CnH2n+2 • - Alkene CnH2n • - Alkine CnH2n-2 • Kohlenwasserstoffe (KW) • Ketten-KW (aliphatische KW) • - Alkane CnH2n+2 • - Alkene CnH2n • - Alkine CnH2n-2 • Ring-KW (Cyclo-KW) • aromatische KW • - Benzol • substituierte KW • - Hydroxylgruppe (Alkohole) R-OH • - Ethergruppe (Lösemittel) R-O-R • - Carbonylgruppe (Aldehyde, Ketone) R-CO-R • - Carboxylgruppe (Karbonsäuren) R-COOH • - Aminogruppe (Amine, Amide, Aminosäuren) R-NH2 • - Nitrogruppe (Sprengstoffe, TNT) R-NO2 • metallorganische Verbindungen

6. Anorganische Stoffe • Brennbare Nichtmetalle • Wasserstoff H • Schwefel S • Phosphor P • Brennbare anorganische Verbindungen • Kohlenstoffmonoxid CO • Schwefelkohlenstoff CS2 • Schwefelwasserstoff H2S • Phosphorwasserstoff PH3 • Cyanwasserstoff HCN • Brennbare Metalle • Alkalimetalle • - Natrium • - Kalium • Chrom Cr • Eisen Fe • Kobalt Co • Bismut Bi • Zink Zn • Nickel Ni anorganische Stoffe

7. Brandklassen A - C Praktische Einteilung - Brandklasseneinteilung - (DIN EN 2) Klasse Art der Brände Brandverhalten Bildzeichen A Brände fester Stoffe, hauptsächlich organischer Natur, die normalerweise unter Glutbildung brennen z.B.: Holz, Papier, Stroh, Textilien, Kohle Mit Glut und Flamme B Brände von flüssigen oder flüssig werdenden Stoffen z.B.: Benzin, Benzol, Öle, Fette, Lacke, Teer, Äther, Alkohol, Stearin,Paraffin Nur mit Flamme C Brände von Gasen z.B. Methan, Propan, Wasserstoff, Erdgas, Acetylen Nur mit Flamme

8. Brandklassen D und F Praktische Einteilung - Brandklasseneinteilung - (DIN EN 2) Klasse Art der Brände Brandverhalten Bildzeichen D Nur mit Glut Brände von Metallen, einschließlich Alkalimetallen z.B.: Aluminium, Magnesium und deren Legierungen F Nur mit Flamme Brände von Speiseölen/-fetten (pflanzliche oder tierische Öle und Fette) in Frittier- und Fettbackgeräten und anderen Kücheneinrichtungen und -geräten.

9. Die Luft Hauptbestandteile der trockenen Luft Stickstoff N2 78,09 Vol.-% Sauerstoff O2 20,94 Vol.-% Argon Ar 0,934 Vol.-% andere Edelgase 0,001 Vol.-% Kohlendioxid CO2 0,032 Vol.-% andere Bestandteile 0,003 Vol.-%

10. Der Sauerstoff SAUERSTOFF Sauerstoff ist das Oxidationsmittel des Brennens. Es ist ein reaktionsfreudiges Element, dass mit ca. 49,2 Gewichts-% das häufigste Element der Erdrinde ist. In Wasser chemisch gebunden sind es 88 Gewichts-%, und in der Luft ist es in elementaren Zustand mit 20,94 Volumen-% Hauptbestandteil.

11. Formen des Sauerstoffs Formen des elementaren Sauerstoffes Zweiatomiges Molekül O2 - farb-, geruch- und geschmackloses Gas - kondensiert ab -182,97°C zu einer hellblauen Flüssigkeit - erstarrt bei -218,4°C zu hellblauen Kristallen Dreiatomiges Molekül O3 - hellblaues, giftiges, beim Erhitzen explodierendes Gas von intensivem „elektrischem“ Geruch - kondensiert bei -112,4°C zu einer hellblauen Flüssigkeit - erstarrt bei -193°C zu schwarzblauen Kristallen - sehr starkes Oxidationsmittel

12. Mengenverhältnis Mengenverhältnis Optimale Bedingungen für eine Verbrennung liegen dann vor, wenn der brennbare Stoff und der Sauerstoff in einem bestimmten Mengenverhältnis( stöchiometrisches Massenverhältnis ) vorliegen. Reaktionen zwischen brennbaren Stoffen und Sauerstoff sind auch außerhalb des optimalen Massenverhältnisses möglich, wobei jedoch die Verbrennungsgeschwindigkeit mit zunehmender Abweichung von diesem Verhältnis stark abgesenkt wird.

13. Mindestsauerstoffkonzentration Sauerstoffkonzentration Die zur Aufrechterhaltung der Verbrennung notwendige Sauerstoffkonzentration ist abhängig vom brennbaren Stoff Beispiele: Mindestsauerstoffkonzentration die meisten brennbaren Stoffe > 17 Vol.-% Butan 12 Vol.-% Wasserstoff 5 Vol.-%

14. Zustand des brennbaren Stoffes Das Mengenverhältnis bei den brennbaren Stoffen wird von vielen Faktoren abhängig sein: - Erscheinungsform * Staub * Nebel * Dampf - Aggregatzustand * fest * flüssig * gasförmig - Verhältnis Masse zur Oberfläche * bei konstanter Masse gilt: je größer die Oberfläche, desto größer ist die zur Verfügung stehende Reaktionsfläche für die Verbrennung - Durchmischung der an der Verbrennung beteiligten Stoffe

15. Sicherheitstechnische Kennzahlen Sicherheitstechnische Kennzahlen - obere und untere Explosionsgrenze - Explosionsbereich - Flammpunkt - Dichteverhältnis - Verdunstungszahl - Diffusionskoeffizient