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| Rubrik | Übung | zurück | ||
| Thema | Skalieren von Brandversuchen im Modellmaßstab | 13 Beiträge | ||
| Autor | Rain8er 8W., Hohberg / Baden-Würtemberg | 825743 | ||
| Datum | 14.12.2016 09:19 MSG-Nr: [ 825743 ] | 4477 x gelesen | ||
Hallo Forum! Ich habe vor kurzem bei einem Übungsabend Brandversuche im Modellmaßstab mit verschiedenen Löschmitteln durchgeführt. Die Ergebnisse will ich mit euch diskutieren. Auch bräuchte ich Hilfe bei der Skalierung der Daten auf normale Durchflussmengen und den entsprechenden Brandlasten. Es waren drei Versuche mit jeweils 16 unbehandelter Kanthölzer (Gesamtgewicht: 2 kg; Oberfläche: 0,613 m²) mit je 25 cm Länge in Lagen (2-3-3-3-3-2) aufeinander gestapelt. Zuvor habe ich ein wenig gerechnet: Setzt man eine Abbrandrate von 54 kg/m²/h zugrunde, würden pro Minute 0,552 kg Holz abbrennen und 8,27 MJ freigesetzt werden. Mit dieser Energiemenge könnte man 3,19 Liter/Minute vollständig verdampfen. Das Ergebnis fand ich unrealistisch hoch, denn es widersprach meinem Gefühl, dass bei einem kleinen "Lagerfeuer" 2 kg Holz in 4 Minuten weg ist. Andererseits kenne ich den Wert, dass der Querschnitt von Holz mit 1mm/min abnimmt. Rechnet man damit, dann verbrennen pro Minute 306,4 cm³ bzw. 0,144 kg, was 2,16 MJ freisetzen und 0,83 Liter verdampfen würde. Das Ergebnis fand ich schon realistischer. Folgende Literaturwerte habe ich verwendet: Heizwert Holz (Buche): 15 MJ/kg Spezifisches Gewicht: 0,47 gr/cm³ Abbrandrate: 54 kg/m²/h bzw. 1mm/min Querschnittsverringerung Energiebedarf um 1 Liter Wasser um 1 K zu erwärmen: 4,19 kJ/(kg*K) Energiebedarf um 1 Liter Wasser vollständig zu verdampfen: 2257 kJ/kg Energieaufnahme bei vollständiger Verdampfung: 2592.2 kJ (1 Liter, 20°C) Nun zu den Versuchen: Entzündet wurde mit 4 Grillanzünder in den Ecken auf der untersten Lage. Gelöscht wurde mit Wasser (Versuch1), Netzwasser (Versuch2, 0,2 % STHAMEXclass A) aus einer Sprühflasche (Durchfluss: 0,166 Liter/Minute) und Schwerschaum (Versuch3, 0,7 % STHAMEXclass A) aus einer Schaumsprühflasche (Durchfluss: 0,194 Liter/Minute; Verschäumungszahl: 5,6). Der "Strahlrohrführer" hat jeweils gewechselt. Die Versuche wurden in einer großen Wanne durchgeführt, um nichtverdampftes Wasser aufzufangen und die Löscheffektivität erfassen zu können. Dies gelang bei allen 3 Versuchen nicht, denn die Wanne war nur leicht befeuchtet. Erfasst wurde: Vorbrenndauer, Löschdauer bis "Feuer unter Kontrolle", Gesamtlöschdauer, Löschmittelverbrauch bis "Feuer unter Kontrolle", Gesamtlöschmittelverbrauch, Abbrand. Berechnet wurde die Gesamtenergiefreisetzung durch das verbrennende Holz und die Energieaufnahme durch das verdampfende Wasser. Versuch1: Vorbrenndauer: 7 min 51 sec Löschdauer bis "Feuer unter Kontrolle": 2 min 7 sec Gesamtlöschdauer: 5 min 24 sec Löschmittelverbrauch bis "Feuer unter Kontrolle": 0,268 Liter Gesamtlöschmittelverbrauch: 0,521 Liter Abbrand: 1,01 kg Gesamtenergiefreisetzung: 15,15 MJ Energieaufnahme durch Löschmittel: 1,351 MJ Versuch2: Vorbrenndauer: 7 min 54 sec Löschdauer bis "Feuer unter Kontrolle": 2 min 17 sec Gesamtlöschdauer: 5 min 30 sec Löschmittelverbrauch bis "Feuer unter Kontrolle": 0,266 Liter Gesamtlöschmittelverbrauch: 0,518 Liter Abbrand: 1,21 kg Gesamtenergiefreisetzung: 18,15 MJ Energieaufnahme durch Löschmittel: 1,343 MJ Versuch3: Vorbrenndauer: 10 min 0 sec Löschdauer bis "Feuer unter Kontrolle": 3 min 0 sec Gesamtlöschdauer: 6 min 50 sec Löschmittelverbrauch bis "Feuer unter Kontrolle": 0,221 Liter Gesamtlöschmittelverbrauch: 0,526 Liter Abbrand: 1,21 kg Gesamtenergiefreisetzung: 18,15 MJ Energieaufnahme durch Löschmittel: 1,363 MJ Bei den Versuchen fällt auf, dass unabhängig vom Löschmittel der Gesamtlöschmittelverbrauch identisch war. Auch die Löschdauer sind bei Versuch 1 und 2 vergleichbar. Lediglich bei Versuch3 mit Schwerschaum sind sie etwas höher. Hierbei war es gefühlt allerding schwieriger, den Brand unter Kontrolle zu bringen und der Stapel hat auch wieder während der kurzen Zeit zum Wiegen der Schausprühflasche rückgezündet, was bei den beiden anderen Löschmitteln nicht passiert ist. Der identische Gesamtlöschmittelverbrauch lässt sich wohl dadurch erklären, dass durch die geringe Applikationsrate und durch das durch die Konstruktion der Sprühflasche vorgegebene "Impulslöschverfahren" nahezu das komplette Löschmittel verdampft und zum Löscherfolg beigetragen hat. Was ich jetzt noch nicht ganz verstehe, ist die Diskrepanz zwischen der Energiefreisetzung durch das verbrennende Holz und die Energieaufnahme durch das Löschmittel. In anderen Worten, warum löscht das Wasser, wenn anscheinend weniger Energie abgeführt, als neu freigesetzt wird? Und wie kann ich die Ergebnisse aus den Versuchen auf den Durchfluss eines C-Rohrs z.B. mit 100l/min hochrechnen und um was für ein Brand würde dem entsprechen. Vielen Dank für eure Hilfe. Viele Grüße Rainer | ||||
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