Inhoudsopgave Samenvatting FYS 1.4
Fysisch onderzoek en brand – hoorcollege 1................................................................................................... 2
Fysisch onderzoek en brand – werkcollege 1..................................................................................................5
Fysisch onderzoek en brand – hoorcollege 2................................................................................................... 6
Fysisch onderzoek en brand – werkcollege 2..................................................................................................8
Fysisch onderzoek en brand – Hoorcollege 3................................................................................................10
Fysisch onderzoek en brand – werkcollege 3................................................................................................12
Fysisch onderzoek en brand – Introductie in explosies/explosieven + NFPA 921 H21.....................................14
Fysisch onderzoek en brand – NFPA 921 Chapter 4.......................................................................................18
Fysisch onderzoek en brand – Reader Brandonderzoek................................................................................19
Fysisch onderzoek en brand – Reader Brand.................................................................................................22
Fysisch onderzoek en brand – Reader gas en gasbinneninstallaties...............................................................26
1
,Fysisch onderzoek en brand – hoorcollege 1
Brandonderzoek
Basiskennis natuurkunde (in relatie tot brand)
Stadia van een brand (kenmerken/tijdlijn?)
Gedrag van materialen t.g.v. brand (indicatoren?)
Gasinstallatie (veilig? Aanvoer/verbranding/afvoer)
Elektriciteit (installatie; welke gevaren?)
Explosies (soorten explosies, PD-onderzoek)
Stadia van een brand
Flashover – alles gaat in de brand bij
deze temperatuur
Dooffase – alle brandstof is verbruikt
Externe brand – buiten is een constante
zuurstoftoevoer, maar de temperatuur
wordt niet zo hoog
Koolwaterstofbrand – ontbrandbare
vloeistoffen, worden vrij snel omgezet in
gassen en produceren veel warmte
Standaardbrand – temperatuur stijgt
langzaam, wordt gebruikt bij het testen
van materiaal (d.m.v. gas).
Warmteoverdracht
Warmteoverdracht vindt plaats daar waar een temperatuurverschil is. Dit betekent naast
toevoer ook afvoer van warmte
Warmte(overdracht) is iets anders dan temperatuur!
o Temperatuur – maat voor hoe warm of koud een voorwerp is op een bepaald
moment (toestandsgrootheid), bewegingsenergie van de moleculen
o Warmte – transport van energie van een voorwerp met een hoge temperatuur naar
een voorwerp met een lage temperatuur
Brand – gebrek aan warmtetransport
Vormen van warmteoverdracht
o Geleiding
o Convectie
o Straling
Q=m∙ c ∙ ∆ T
o De soortelijke warmte (c) is de hoeveelheid warmte die men moet toevoeren om een
bepaalde hoeveelheid stof 1 K of 1 °C in temperatuur te laten stijgen
(stofeigenschap).
2
,Geleiding
Vorm van warmteoverdracht die plaatsvindt in vaste lichamen
Warmte wordt doorgegeven doordat de moleculen hard trillen en de aangrenzende
moleculen daardoor ook harder gaan trillen.
Snelheid afhankelijk van:
o Temperatuurverschil
o Warmtegeleidingscoëfficiënt λ [W/mK]W/mK]
o Dichtheid ρ [W/mK]kg/m3]
o Soortelijke warmte cp [W/mK]J/kgK]
Qgeleiding = λ * (ΔT/d)T/d) – Waarin d = te overbruggen afstand voor ΔTT
Geleiding is van belang bij het ontstaan van de brand
Convectie
Vorm van warmteoverdracht die plaatsvindt van warme vloeistof of gas van de hittebron
naar een koeler gedeelte van de ruimte
Bij verwarming van vloeistoffen en gassen zetten deze uit en krijgen een kleinere soortelijke
massa (dichtheid). Ze drijven dan op het koudere gedeelte.
Backdraft – brandbaar gas komt nog tot ontbranding doordat er verse lucht/zuurstof wordt
toegevoegd (openen deur of springen van een raam). Om dit tegen te gaan is er voldoende
ventilatie nodig (gebrek van zuurstof wordt weggenomen).
Snelheid afhankelijk van:
o Temperatuurverschil
o Oppervlakte A [W/mK]m2]
o Snelheid van de vloeistof of gas v [W/mK]m/s]
Qconvectie = α * ΔT/d)T – waarin α = warmteoverdrachtscoëfficiënt [W/mK]W/m 2K]
Straling
Vorm van warmteoverdracht van een heet oppervlak naar een koeler oppervlak zonder
gebruik van een medium
Is in veel gevallen de oorzaak van het ontstaan van een brand
Snelheid afhankelijk van:
o Temperatuurverschil
o Constante van Boltzmann σ [W/mK]W/m 2K4]
o Emissiefactor van oppervlak ε
Qstraling = ε*σ*(ΔT/d)T4)
Straling is van belang bij het lokaliseren van de brandhaard
Warmtestuwing – treedt op wanneer de geproduceerde warmte niet voldoende afgevoerd kan
worden. De warmte zal zich ophopen totdat de temperatuur zo hoog wordt, dat er zelfontbranding
plaatsvindt.
Energievormen
Elektrisch, fysisch, chemisch, bewegingsenergie
o Deze vormen van energie worden in warmte omgezet waarbij zij een rol spelen zodra
deze de ontbrandingstemperatuur van een stof bereikt om deze te ontsteken
Grootheden van belang en van invloed
o Temperatuur – onder voorwaarde van voldoende zuurstof (zie branddriehoek)
o Warmteoverdracht – Qtoe > Qaf, zodat ontbrandingstemperatuur wordt bereikt
o Tijd
o Massa (specifiek, de oppervlakte-massa verhouding)
o Druk (dampspanning)
3
, o Vermogen (toevoer energie per tijdseenheid of Heat Release Rate)
Brandgedrag vaste stoffen, vloeistoffen en gassen
Gassen – kunnen gezien hun fase direct oxideren, dus verbranden
Vloeistoffen en vaste stoffen – moeten eerst vergassen: ontleden (o.a. pyrolyse bij vaste stof)
tot een gas dan wel een damp boven de vloeistof vormen. Bij een vloeistof speelt de
dampspanning een rol (vluchtigheid van een vloeistof)
Er kunnen aanzienlijke verschillen optreden. In het algemeen is de verbrandingssnelheid
oplopend van: vast – vloeistof – gas
Transport en distributie van gas in NL
Gaswinning – druk in gasveld is ongeveer 350 bar en dalende gedurende exploitatie
Gasunie (GTS) – hoofdtransportnet: 40-80 bar (toevoeging odorant)
Netbeheerder beheert regionaal distributienet naar gasontvangstations: 40 8 bar
(ringleiding + grootverbruikers (industrie))
o Wijkstation – reductie naar 200, 100 of 30 mbar (hoofdleiding in wijk)
o Huisaftakking – dienstleiding tot en met gasmeter
o Woning – vanaf gasmeter heet dit de binnenleiding (30 mbar)
o Aftakking binnenleiding – aansluitleiding gastoestel
Verschil tussen hoog en laag calorisch gas – de hoeveelheid warmte die 1 m 3 gas produceert
(particulieren ontvangen laag calorisch gas (Slochteren gas) en grootverbruikers hoog calorisch gas)
Meest voorkomende oorzaken storingen gasleiding
Graafwerkzaamheden
Slijtage
Corrosie
Zone 1 – brand
Doel – bepaling verboden zone!
HBD (House Burning distance) – de straling die een beschermende structuur in brand kan
steken (warmtestraling intensiteit vanaf 15 à 20 kW/m 2)
Deze zone is door de warmte sterk aangetast
4
Fysisch onderzoek en brand – hoorcollege 1................................................................................................... 2
Fysisch onderzoek en brand – werkcollege 1..................................................................................................5
Fysisch onderzoek en brand – hoorcollege 2................................................................................................... 6
Fysisch onderzoek en brand – werkcollege 2..................................................................................................8
Fysisch onderzoek en brand – Hoorcollege 3................................................................................................10
Fysisch onderzoek en brand – werkcollege 3................................................................................................12
Fysisch onderzoek en brand – Introductie in explosies/explosieven + NFPA 921 H21.....................................14
Fysisch onderzoek en brand – NFPA 921 Chapter 4.......................................................................................18
Fysisch onderzoek en brand – Reader Brandonderzoek................................................................................19
Fysisch onderzoek en brand – Reader Brand.................................................................................................22
Fysisch onderzoek en brand – Reader gas en gasbinneninstallaties...............................................................26
1
,Fysisch onderzoek en brand – hoorcollege 1
Brandonderzoek
Basiskennis natuurkunde (in relatie tot brand)
Stadia van een brand (kenmerken/tijdlijn?)
Gedrag van materialen t.g.v. brand (indicatoren?)
Gasinstallatie (veilig? Aanvoer/verbranding/afvoer)
Elektriciteit (installatie; welke gevaren?)
Explosies (soorten explosies, PD-onderzoek)
Stadia van een brand
Flashover – alles gaat in de brand bij
deze temperatuur
Dooffase – alle brandstof is verbruikt
Externe brand – buiten is een constante
zuurstoftoevoer, maar de temperatuur
wordt niet zo hoog
Koolwaterstofbrand – ontbrandbare
vloeistoffen, worden vrij snel omgezet in
gassen en produceren veel warmte
Standaardbrand – temperatuur stijgt
langzaam, wordt gebruikt bij het testen
van materiaal (d.m.v. gas).
Warmteoverdracht
Warmteoverdracht vindt plaats daar waar een temperatuurverschil is. Dit betekent naast
toevoer ook afvoer van warmte
Warmte(overdracht) is iets anders dan temperatuur!
o Temperatuur – maat voor hoe warm of koud een voorwerp is op een bepaald
moment (toestandsgrootheid), bewegingsenergie van de moleculen
o Warmte – transport van energie van een voorwerp met een hoge temperatuur naar
een voorwerp met een lage temperatuur
Brand – gebrek aan warmtetransport
Vormen van warmteoverdracht
o Geleiding
o Convectie
o Straling
Q=m∙ c ∙ ∆ T
o De soortelijke warmte (c) is de hoeveelheid warmte die men moet toevoeren om een
bepaalde hoeveelheid stof 1 K of 1 °C in temperatuur te laten stijgen
(stofeigenschap).
2
,Geleiding
Vorm van warmteoverdracht die plaatsvindt in vaste lichamen
Warmte wordt doorgegeven doordat de moleculen hard trillen en de aangrenzende
moleculen daardoor ook harder gaan trillen.
Snelheid afhankelijk van:
o Temperatuurverschil
o Warmtegeleidingscoëfficiënt λ [W/mK]W/mK]
o Dichtheid ρ [W/mK]kg/m3]
o Soortelijke warmte cp [W/mK]J/kgK]
Qgeleiding = λ * (ΔT/d)T/d) – Waarin d = te overbruggen afstand voor ΔTT
Geleiding is van belang bij het ontstaan van de brand
Convectie
Vorm van warmteoverdracht die plaatsvindt van warme vloeistof of gas van de hittebron
naar een koeler gedeelte van de ruimte
Bij verwarming van vloeistoffen en gassen zetten deze uit en krijgen een kleinere soortelijke
massa (dichtheid). Ze drijven dan op het koudere gedeelte.
Backdraft – brandbaar gas komt nog tot ontbranding doordat er verse lucht/zuurstof wordt
toegevoegd (openen deur of springen van een raam). Om dit tegen te gaan is er voldoende
ventilatie nodig (gebrek van zuurstof wordt weggenomen).
Snelheid afhankelijk van:
o Temperatuurverschil
o Oppervlakte A [W/mK]m2]
o Snelheid van de vloeistof of gas v [W/mK]m/s]
Qconvectie = α * ΔT/d)T – waarin α = warmteoverdrachtscoëfficiënt [W/mK]W/m 2K]
Straling
Vorm van warmteoverdracht van een heet oppervlak naar een koeler oppervlak zonder
gebruik van een medium
Is in veel gevallen de oorzaak van het ontstaan van een brand
Snelheid afhankelijk van:
o Temperatuurverschil
o Constante van Boltzmann σ [W/mK]W/m 2K4]
o Emissiefactor van oppervlak ε
Qstraling = ε*σ*(ΔT/d)T4)
Straling is van belang bij het lokaliseren van de brandhaard
Warmtestuwing – treedt op wanneer de geproduceerde warmte niet voldoende afgevoerd kan
worden. De warmte zal zich ophopen totdat de temperatuur zo hoog wordt, dat er zelfontbranding
plaatsvindt.
Energievormen
Elektrisch, fysisch, chemisch, bewegingsenergie
o Deze vormen van energie worden in warmte omgezet waarbij zij een rol spelen zodra
deze de ontbrandingstemperatuur van een stof bereikt om deze te ontsteken
Grootheden van belang en van invloed
o Temperatuur – onder voorwaarde van voldoende zuurstof (zie branddriehoek)
o Warmteoverdracht – Qtoe > Qaf, zodat ontbrandingstemperatuur wordt bereikt
o Tijd
o Massa (specifiek, de oppervlakte-massa verhouding)
o Druk (dampspanning)
3
, o Vermogen (toevoer energie per tijdseenheid of Heat Release Rate)
Brandgedrag vaste stoffen, vloeistoffen en gassen
Gassen – kunnen gezien hun fase direct oxideren, dus verbranden
Vloeistoffen en vaste stoffen – moeten eerst vergassen: ontleden (o.a. pyrolyse bij vaste stof)
tot een gas dan wel een damp boven de vloeistof vormen. Bij een vloeistof speelt de
dampspanning een rol (vluchtigheid van een vloeistof)
Er kunnen aanzienlijke verschillen optreden. In het algemeen is de verbrandingssnelheid
oplopend van: vast – vloeistof – gas
Transport en distributie van gas in NL
Gaswinning – druk in gasveld is ongeveer 350 bar en dalende gedurende exploitatie
Gasunie (GTS) – hoofdtransportnet: 40-80 bar (toevoeging odorant)
Netbeheerder beheert regionaal distributienet naar gasontvangstations: 40 8 bar
(ringleiding + grootverbruikers (industrie))
o Wijkstation – reductie naar 200, 100 of 30 mbar (hoofdleiding in wijk)
o Huisaftakking – dienstleiding tot en met gasmeter
o Woning – vanaf gasmeter heet dit de binnenleiding (30 mbar)
o Aftakking binnenleiding – aansluitleiding gastoestel
Verschil tussen hoog en laag calorisch gas – de hoeveelheid warmte die 1 m 3 gas produceert
(particulieren ontvangen laag calorisch gas (Slochteren gas) en grootverbruikers hoog calorisch gas)
Meest voorkomende oorzaken storingen gasleiding
Graafwerkzaamheden
Slijtage
Corrosie
Zone 1 – brand
Doel – bepaling verboden zone!
HBD (House Burning distance) – de straling die een beschermende structuur in brand kan
steken (warmtestraling intensiteit vanaf 15 à 20 kW/m 2)
Deze zone is door de warmte sterk aangetast
4
