Grundläggande brandteori

En presentation över ämnet: "Grundläggande brandteori"— Presentationens avskrift:

1 Grundläggande brandteori
SRV - JT / LB Grundläggande brandteori Detta utbildningsmaterial skall vara en grund vid utbildningen inom brandförlopp vid Räddningsverkets skolor. Alla förändringar av materialet skall godkännas av upphovsmännen. Synpunkter på förändringar av materialet, kontakta Jan Tapani, Räddningsverkets skola Revinge eller samordnare kunskapsområde Brand på respektive skola. Detta material kommer att förändras och kompletteras efterhand som nytt material blir tillgängligt. SRV - JT / LB 2002

2 Grundläggande brandteori
SRV - JT / LB Grundläggande brandteori Inledning - Denna bild syftar till att ge en övergripande bild av brandförloppet. Det som skall diskuteras är enskilda delar, som alla påverkar brandförloppet I slutet av materialet kommer vi att göra en återkoppling.. SRV - JT / LB 2002

3 - Ledning - Konvektion - Strålning Värmetransport
SRV - JT / LB Värmetransport - Ledning - Konvektion - Strålning Detta kan man läsa mer om i Julias bok ”Brandteori” sida 32 och framåt SRV - JT / LB 2002

4 Värmetransport - Ledning
SRV - JT / LB Värmetransport - Ledning Ledning kan ske genom att en brand värmer upp konstruktionen. På så sätt kan brand och värme spridas. Värme leds från ett varmare kropp till en kallare. Visa Salk hallen SRV - JT / LB 2002

5 Värmetransport - Konvektion
SRV - JT / LB Värmetransport - Konvektion Varma brandgaser sprids till olika delar av byggnaden. Längst uppe i trapphuset sitter en sprinkler som påverkas av brandgaserna Konvektion benämns ibland strömning. Ungefär 70% av energi som utvecklas vid en brand överförs vidare som strömningsvärme. SRV - JT / LB 2002

6 Värmetransport - Strålning
SRV - JT / LB Värmetransport - Strålning Strålningsvärme från en byggnad till en annan. Ex: Salkhallen i Stockholm där en angränsande byggnad utsattes för höga strålningsnivåer. Det är allstå den elektromagnetiska vågrörelse som vi känner som strålning. C:a 30% av den energi som utvecklas av branden överförs via strålning. Genomskinliga material som glas eller luft släpper igenom nästan all värmestrålning och utgör därför inte något skydd. En svart igensotad fönsterruta absorberar nästan all värmestrålning. Det betyder att fönsterrutan värms upp istället. Det uppstår spänningar i glaset och fönsterrutan spricker lätt. I förebyggande syfte får man inte placera byggnader för närma varandra. Detta är reglerat i lagstiftning. SRV - JT / LB 2002

7 Värmetransport - Strålning
SRV - JT / LB Värmetransport - Strålning I brandrummet påverkas olika föremål av strålning från brandgaserna, de varma ytorna och flammor. Speciellt när branden närmar sig övertändning ökar strålningen SRV - JT / LB 2002

8 Förbränningsprocessen
SRV - JT / LB Förbränningsprocessen Pyrolys Ett värmeelement påverkar sängen. Strålningen gör att temperaturen stiger till den nivå som behövs för att materialet ska pyrolyserar. Pyrolys innebär sönderdelning. Material som t.ex. trä eller papper måste avge 2 g/m2s brännbara gaser för att kunna antändas. Plaster som har ett energiinnehåll, behöver cirka 1g/m2brännbara gaser för att kunna antändas. Pyrolys startar vanligen vid en temperatureri intervallet C. Visa glaskulan. SRV - JT / LB 2002

9 Förbränningsprocessen
SRV - JT / LB Förbränningsprocessen Förbränningsprodukter Vilka är brännbara? Inte brännbara? Vilka är både giftiga och brännbara? Halten av oförbrända gaser beror också på syretillgången.. De gaser som bildas är givetvis också beroende av vilket ämne som brinner. En del av de gaser som bildas vid bränsleytan kommer inte att förbrännas i flamman. Dessa oförbrända gaser kommer att följa med plymen och lagras i brandgaslagret. SRV - JT / LB 2002

10 SRV - JT / LB Antändning När materialet har kommit upp i tillräcklig temperatur sker antändning.. Antändning är den det första tecknet på förbränning. Det brännbara materialet kan självantända på grund av hög temeratur eller antändas av en extern tändkälla, t.ex. en tändsticka eller en gnista. SRV - JT / LB 2002

11 Antändning - första synbara tecknet på förbränning
SRV - JT / LB Antändning - första synbara tecknet på förbränning extern tändkälla, t.ex. en tändsticka eller gnista, då materialets temperatur ligger på mellan ºC materialet når självantändningstemperaturen som ligger i storleksordningen ºC (ibland kallat termisk tändpunkt) Termisk tändpunkt kan också kopplas till Farligt gods korten.. Viktigt att skilja på med och utan tändkälla… SRV - JT / LB 2002

12 Värmeupptagningsförmåga
SRV - JT / LB Värmeupptagningsförmåga Värmeledningsförmåga Densitet Specifik värmekapacitet Här kan man utföra laborationer för att bättre få fram budskapet. T.ex. där man visar flamspridning på olika material Förklara hur de olika parametrarna påverkar tid till antändning. Gör snabb koppling till flamspridning och förklara att vi återkommer till detta. Värmeledningsfömåga k (kå) Densitet p (rå) Specifik värmekapacitet c (ce) Ytan värms upp snabbt hos ett material med låg värmeupptagningsförmåga. Kpc, medan uppvärmningen hos ett material med högt kpc sker långsamt. Som exempel kan man jämföra den tid det tar för att en spånskiva och för en träfiberskiva att antändas. Både materialen påverkas av samma konstanta strålning, 20kW/m2. Spånskivan antänds efter 180 sek. Träfiberskiskivan, som har betydligt lägre kpc antänds efter betydligt kortare tid, endast 50 sek. Ytan hos ett material som har låg värmeupptagningsförmåga, ett lågt kpc, värms upp snabbt eftersom mindre värme leds in i materialet. Ett lågt värde innebär att mer värme stannar vid ytan, vilket gör att ytan snabbare når den temperatur då det avgår tillräckligt med brännbara gaser för antändning, vanligtvis 300C och 400C SRV - JT / LB 2002

13 Flambrand- och glödbrand
SRV - JT / LB Flambrand- och glödbrand Glödbrand uppstår i ofta i madrasser. Flammor finns bla i brandgaslagret. Flamförbrännning sker när bränsle och oxidator är i samma fas, t.ex. två gaser. Glödbrand, sker vid ytan då bränsle och oxidator inte är i samma fas, t.ex. när bränsle är i fast fas oxidatorn i gasfas. SRV - JT / LB 2002

14 Diffusionsflammor Förblandade flammor Flammor
SRV - JT / LB Flammor Diffusionsflammor Syret diffunderar in i reaktions- zonen (typ stearinljuset) Förblandade flammor Bränsle och syre är förblandade innan antändning sker Här kan vi använda bunsenbrännaren för att visa de olika flammorna SRV - JT / LB 2002

15 Laminär diffusionsflamma
SRV - JT / LB Laminär diffusionsflamma En typisk diffusionsflamma där bränslegas och syre från luften strömmar jämsides med varandra med ungefär samma låga hastighet Sammanblandningen sker laminärt (jämsides) och förbränningen i reaktionsskiktet blir jämn

16 Flammor- Diffusionsflammor
SRV - JT / LB Flammor- Diffusionsflammor Koldioxid Vatten Syre Syreskikt Stearinljuset är det vanligaste sättet att förklara en diffusionsflamma. Diffusionsflammor finns även i brandgaslagret i de flesta fall. Reaktionsskikt Bränsleskikt SRV - JT / LB 2002

17 Flammor- Diffusionsflammor
SRV - JT / LB Flammor- Diffusionsflammor Laminära och turbulenta Det finns både laminära och turbulenta diffusionsflammor. Turbulenta diffusionsflammor är mycket vanligt förekommande vid vanliga bränder SRV - JT / LB 2002

18 Brännbarhetsgränser Flamutbredning Tryckuppbyggnad
SRV - JT / LB Flammor- Förblandade Brännbarhetsgränser Gasformiga ämnen brinner inom vissa områden Flamutbredning Flamutbredningen är flera m/s Tryckuppbyggnad Beror på att gaserna expanderar Brännbarhetsgränser kan kopplas till Farligt gods området. Ge exempel på några verkliga gaser (t.ex. metan och propan) Tryckuppbyggnaden kan bli mycket kraftig när förblandade flammor uppstår inomhus. SRV - JT / LB 2002

19 Deflagration och detonation
SRV - JT / LB Deflagration och detonation Detonationer förknippas oftast med sprängmedel. De flest vanliga explosioner inom brandområdet är deflagrationer. Förklara skillnaden mellan deflagration och detonation Deflagration används för att beskriva en flamspridning i en förblandad gasmassa. I brandsammanhang rör sig flamfronten med hastigheten ca 3-5 m/s. En brandgasexplosion är alltså en deflagration. SRV - JT / LB 2002

20 SRV - JT / LB Vätskebrand När vi kommer in på de olika typerna av brand som följer under de närmsta bilderna så skall man komma ihåg att i många fall kommer förloppet att styras av hur finfördelat bränslet är. Flampunkt och klassning är viktiga begrepp här (farligtgods kort) Sätt gärna i relation till hur mycket vätska man behöver hälla ut i en lägenhet eller ett litet garage för att vi skall kunna hamna inom brännbarhetsområdet. Om man finfördelar en vätska en en ledning kan man få aerosoler.. Koppla diskussionen till diffusionsflammor (vid explosioner också förblandat) SRV - JT / LB 2002

21 Vätskebrand Klassindelning och ångtryck Flampunkt
SRV - JT / LB Vätskebrand Klassindelning och ångtryck Flampunkt den lägsta temperatur vid vilken en vätska avger tillräckliga mängder brännbara gaser för att antändas i luft Ta upp några olika vätskor t.ex. bensin, diesel mm Jämföra vid vilka utomhustemperaturer de blir farliga Är största riskerna med en bensintank när den är nästan tom eller full? SRV - JT / LB 2002

22 ”Brand i aerosoler” Vätskebrand
SRV - JT / LB Vätskebrand ”Brand i aerosoler” Finfördelade vätskor i luft, t.ex. olja under högt tryck, som sprutar ut.. Aerosol = vätska som finfördelas när den sprutar ut under högt tryck och medför att det bildas små vätskedroppar i luften SRV - JT / LB 2002

23 Finns framförallt två vanliga orsaker
SRV - JT / LB Självantändning Finns framförallt två vanliga orsaker Kemisk Biologisk Dessa två är de som normalt brukar användas. Det finns dock ingen fast nomenklatur utan det är lättast att förklara vad som sker… Det kommer vi att göra genom ett par vanliga exempel .på nästa bild SRV - JT / LB 2002

24 SRV - JT / LB Självantändning Självuppvärmning hos icke brännbara ämnen med risk för antändning av brännbar omgivning t.ex. bränd kalk Självantändning hos ämnen med låg antändningstemperatur t.ex. vit fosfor Självantändning hos ämnen som genom långsam oxidation uppvärms till självantändningstemperaturen t.ex. oljor och fetter (linolja) Självantändning där uppvärmning startas av biologiska processer t.ex. hö,säd och flis Observera att detta är ett förklaringssätt, mer för att ta upp några exempel Här får detta inte uppfattas som om det är några fast bestämda klasser.. Dock lätt att skilja på kemisk och biologisk Självantändningsfallen kan indelas enligt flera olika principer. Någon helt entydig indelning kan inte göras eftersom det förekommer att ett fall kan hänföras till två eller flera grupper, beroende på att flera olika faktorer kan medverka till självantändningen. Litteratur: Infoblad från brandforsk som heter ”Självantändning i hö och halm” Självantändning, Statens brandskola, BI 65/67 Sammanställt av Bo Carlsson m flera SRV - JT / LB 2002

25 Brand i damm Lämpliga diskussionspunkter Dammstorlek?
SRV - JT / LB Brand i damm Lämpliga diskussionspunkter Dammstorlek? Vilka ämnen orsakar dammexplosioner? Tändkällor? Explosionsgränser? Flamhastigheter? Lämpliga skyddsåtgärder Litteratur som är användbar.. Dammexplosioner, Svenska brandförsvarsföreningen, Rolf K Ecckhoff, 1994 Artiklar ur Brand och räddning: Nr 3/93 SRV - JT / LB 2002

26 Brand i utströmmande gas
SRV - JT / LB Brand i utströmmande gas Klar skillnad på om massflödet består av gas eller av vätska. Om det är vätska så blir det någon typ av aerosolbrand där ämnet ursprungligen är en gas men som har tryckkondenserats till en vätska. Diskutera varför det inte är lämpligt att släcka en gasflaska som brinner och står inomhus.. Om en gasflaska ligger ner kan det vara lämpligt att ställa den upp för att minska massflödet SRV - JT / LB 2002

27 Brand i utströmmande gas
SRV - JT / LB Brand i utströmmande gas Brand i aerosoler Finfördelade vätskor i luft (tryckkondenserat), ämnet är i normaltillståndet gas Kan vara utsläpp från gasoltank. Diskussionen kan kopplas till farligtgods korten SRV - JT / LB 2002

28 Metallbrand Bra diskussionspunkter
SRV - JT / LB Metallbrand Bra diskussionspunkter - Varför skall man inte släcka med vatten? - Vilka reaktioner sker - Vilka ämnen bildas då? - Hur höga temperaturer bildas? - Hur skall man släcka? I vilka bränder kan vi tänka oss att det alltid finns lite metall med? Litteratur: Kemi grundbok från högstadie eller liknande Film: 90 sekunder SRV - JT / LB 2002

29 SRV - JT / LB Soteld Nomenklaturen på detta område är inte helt vetenskapligt belagt. Vissa begrepp används främst inom sotarväsendet. Förklara skillnaden på aska, tjära och sot. Sotbegreppet används ibland lite olika, det bör eleverna känna till. Det är viktigt när man pratar antändningstemperatur för ämnen i skorstenen. Försök att inte fokusera på blanksot och flygsot eftersom dessa bara används inom detta område. Diskutera: Vad som bildas vid god förbränning/dålig förbränning Uppkomst och förlopp Litteratur: Sirenen 6/1997 Artikel skriven av Bo Östling. Har också varit med i Sirenens räddningsskola . SRV - JT / LB 2002

30 Grundläggande brandteori
SRV - JT / LB Grundläggande brandteori Sammanfattning Diskutera att vi har pratat om: Värmetransport Flammor i brandgaslagret Pyrolys Antändning SRV - JT / LB 2002