Explosion – Die Definition

1. Explosion  Explosion – Die Definition Definition: Eine Explosion ist eine plötzlich, äußerst schnell verlaufende Zerfalls- oder Oxidationsreaktion, bei der Wärme frei und/oder eine Druckerhöhung bewirkt wird.

2. Explosion – Ein Beispiel Explosion eines Flüssiggasbehälters in 200 m Abstand Explosion eines Flüssiggasbehälters in 50 m Abstand

3. Deflagration und Detonation? Man unterscheidet bei einer Explosion zwischen Deflagration und Detonation. Deflagration: Reaktionsgeschwindigkeit < Schallgeschwindigkeit v in m/s (v = Verbrennungsgeschwindigkeit) Drücke bis 10bar Detonation: Reaktionsgeschwindigkeit > Schallgeschwindigkeit v in km/s Flammenreaktion ausgelöst durch eine Stoßwelle Drücke über 10bar bis über 200.000bar

4. Verpuffung und mehr Verpuffung Deflagration, jedoch v in cm/s, Drücke bis 1bar Implosion ist ein plötzliches Zerreißen der Wandungen eines unter Unterdruck stehenden Behälters, Rohres oder ähnlichen Anlagen- oder Bauteiles. Behälterzerknall ist ein plötzliches Zerreißen eines unterÜberdruck stehenden Behälters, Rohres oder Anlagen- oder Bauteiles. Fliehkraftzerknall ist ein plötzliches Zerreißen eines rotierenden Maschinenteiles (Schwungrad, Schleifscheibe, o.ä.) infolge zu großer Fliehkraft.

5. Flammen – Geschwindigkeiten Flammengeschwindigkeit(auch Zünd- oder Verbrennungsgeschwindigkeit) ist die bei Explosionen auftretende Geschwindigkeit der Flammenfront.Sie wird im wesentlichen durch die Strömungsgeschwindigkeit der Verbrennungsprodukte bestimmt. Flammenausbreitungsgeschwindigkeit ist die bei festen und flüssigen Stoffen auftretende Geschwindigkeit, mit der sich eine Flamme an der Oberfläche dieser Stoffe ausbreitet.

6. Mittendrin in den Flammen Beim Großen Preis von Deutschland 1994 in Hockenheim steht der Bennetton-Ford von  Jos Verstappen in Flammen, nachdem der Tankschlauch beim Auftanken verkanntet aufgesetzt wurde und sich etwa 12 Liter Benzin über Fahrzeug, Fahrer und Boxenmannschaft ergossen. Sekunden später hatten sich die Benzindämpfe im Auspuffbereich entzündet. Dank der hervorragenden Schutzmaßnahmen ist der Brand innerhalb von 5 Sekunden gelöscht, Jos Verstappen kommt mit nur leichten Verbrennungen davon und erzielt zwei Wochen später in Ungarn im selben Auto einen 3. Platz.

7. Explosionsgrenze Untere und obere Explosionsgrenze (Zündgrenze) Definition: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.  untere Explosionsgrenze ( UEG ) „... eine Zündung ist gerade noch nicht möglich!“  obere Explosionsgrenze ( OEG ) „... eine Zündung ist gerade nicht mehr möglich!“

8. 100 % 0 % UEG OEG Explosionsbereich Explosionsbereich Definition: Der Explosionsbereich ist der Konzentrationsbereich zwischen der oberen und der unteren Explosionsgrenze. Mager Explosionsbereich Fett

9. Werte für Explosionsgrenzen Beispiele für UEG (Vol.-%) OEG (Vol.-%) Butan 1,5 10,0 Erdgas 7,0 17,0 Acetylen 1,5 82,0 Wasserstoff 4,0 75,6 Ethylenoxid 3,0 100 Benzin/Petroleum0,6 8,0

10. Flammpunkt – Die Definition Flammpunkt DefinitionDer Flammpunkt ist die niedrigste Flüssigkeitstemperaturbei der sich unter festgelegten BedingungenDampf in solchen Mengen entwickelt,dass über dem Flüssigkeitsspiegelein durch Fremdzündung zündbares Dampf/Luftgemisch entsteht.

11. Brennpunkt – Die Definition Brennpunkt Definition:Der Brennpunkt ist die niedrigste Flüssigkeitstemperaturbei der sich unter festgelegten BedingungenDampf in solchen Mengen entwickelt,dass nach Wegnahme der Zündquelleein selbständiges Brennen erhalten bleibt.

12. Dichteverhältnis Dichteverhältnis Zur Beurteilung des Ausbreitungsverhaltens von Gasen und Dämpfen bedient man sich des Dichteverhältnisses. Anhand des Dichteverhältnisses kann sehr schnell beurteilt werden, ob bekannte Gase oder Dämpfe leichter oder schwerer als Luft sind. Ist das Dichteverhältnis < 1, so ist der Stoff leichter als Luft. Ist das Dichteverhältnis > 1, so ist der Stoff schwerer als Luft.

13. O2 32 g/mol N2 28 g/mol C 12 g/mol H2 32 g/mol Cl2 35 g/mol 2 g/mol S Dichteberechnung Die Dichte lässt sich über die Molmassen bestimmen, z.B.: Die Molmasse der Luft berechnet sich unter der Vereinfachung, dass Luft aus ungefähr 21 Vol.-% O2 und 79 Vol.-% N2 besteht, wie folgt:

14. Beispiel: Kohlendioxid CO2 (Kohlenstoffdioxid) C 12 g/mol O2 32 g/mol CO2 44 g/mol Dichteverhältnis – Ein Beispiel Die Molmasse von Luft beträgt 28,84 g/mol oder ≈ 29 g/mol. Das Dichteverhältnis von CO2 ist größer 1, somit ist CO2schwerer als Luft.

15. Ist das Dichteverhältnis < 1, so ist breitet sich der Stoff auf dem Wasser aus. Ist das Dichteverhältnis > 1, so sinkt der Stoff im Wasser unter. Dichteverhältnis bei Flüssigkeiten Analog hierzu gibt es den Dichtevergleich von Dichten flüssiger Stoffe mit der Dichte des Wassers.

16. Zündenergie Zündenergie Um den Verbrennungsvorgang (chemische Reaktion) in Gang bringen zu können, ist den Ausgangsstoffen Aktivierungsenergie zuzuführen. Diese Form der Aktivierungsenergie wird in der Brandlehre als Mindestzündenergie bezeichnet. Definition:Mindestzündenergie ist die Zündenergie, durch die ein brennbarer Stoff gerade noch entzündet werden kann. Definition:Zündenergie ist die von einer Zündquelle abgegebene Energie.

17. Zündtemperatur Zündtemperatur – Die Definition Aus der Physik wissen wir, dass Energie bei Verbrennungsvorgängen mit Wärme gleichzusetzen ist. Dieser Wärmezustand kann durch die Temperatur dieses Stoffes beschrieben werden. Um einen brennbaren Stoff entzünden zu können, muss dieser “thermisch” aufbereitet werden. Diese zum Entzünden notwendige Temperatur des brennbaren Stoffes wird Zündtemperatur genannt. Definition: Die Zündtemperatur ist die niedrigste (vereinfacht) Temperatur des brennbaren Stoffes, bei der der brennbare Stoff und der Sauerstoff unter Feuererscheinung miteinander reagieren.

18. Zündtemperatur – Die Faktoren Diese Zündtemperatur ist von verschiedenen Faktoren abhängig: Art des brennbaren Stoffes Eigenschaften des brennbaren Stoffes Zustand des Stoffes Sauerstoffkonzentration Art und Einwirkungsdauer der Zündquelle Katalysatoren, u.a.

19. Entzündungsformen Selbstentzündung, Fremdentzündung Definition:Selbstentzünden ist eine Entzündung ohne Energiezufuhr von außen. Sie kann z.B. infolge einer Oxidation, einer Zerfallsreaktion (Aceton- Acetylen) oder infolge Polymerisation erfolgen. Definition:Fremdentzünden ist eine Entzündung durch von außen zugeführte Zündenergie. Eine von außen zugeführte Zündenergie ist von brennbaren Stoffen unabhängig und kann z.B. von einem Lichtbogen, einem Funken, einer offenen Flamme oder einer heißen Oberfläche herrühren.

20. Daten zum Magnesium • Magnesium • Schmelzpunkt 648°C • Siedepunkt 1.090°C • Zündtemperatur 640°C • Brandtemperatur 2.500°C Bevor Magnesium seinen Schmelzpunkt erreicht, wird bereits die Zündtemperatur überschritten, die Folge ist eine Selbstentzündung. Daher wird Magnesium nur unter Ausschluss von Sauerstoff geschmolzen!

21. Verbrennungskreislauf Damit die Verbrennung nach dem Entzünden weiter bestehen bleiben kann, muss ständig Energie nachgeführt werden. Diese Energie wird aus der exothermen Reaktion der Verbrennung abgeführt. Br ennen Aktivierung Reaktionswärme Energiekreislauf der Verbrennung Aufbereitung Wärmeverluste En t zünden Zündenergie

22. Verbrennungstemperatur Mindestverbrennungstemperatur 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. Definition: 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.

23. Brandtemperatur Aufgrund der überschüssigen Reaktionswärme steigt die Temperatur im System selbständig bis zu einer maximalen Temperatur an, der Brandtemperatur. Definition: Die Brandtemperatur ist die Temperatur, die bei einem Brand auftritt.

24. Brandtemperatur – Die Faktoren Die Brandtemperatur hängt von vielen Faktoren ab, die das Brandsystem selbst, aber auch seine Umgebung betreffen:  Art der beteiligten Stoffe  Aggregatzustand  Verhältnis Oberfläche zur Masse  Sauerstoffkonzentration  Wärmeverluste  Transport der beteiligten Stoffe  Diffusion der beteiligten Stoffe, u. a. m.