Flammenfärbung

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sehr helle Flamme bei einem Zimmerbrand
Foto: Michael Arning
Fahrzeugbrand mit hell leuchtender Flamme und schwarzem Rauch
Foto: Jörg Cicha
links die Flammen in dem Kaminofen sind blau, weil diese mehr Sauerstoff bekommen
Foto: Rainer Schwarz


deutsch:
Außer einigen festen Stoffen verbrennen alle Stoffe unter der Bildung einer Flamme.
Der so genannte Brennstoff setzt durch seine thermische Aufbereitung gasförmige Stoffe frei oder es werden Substanzen verdampft. Diese verdampften oder gasförmigen Stoffe verbrennen unter Flammenbildung. Der Raum, in dem die Gase und Dämpfe verbrennen, stellt die eigentliche Flamme dar. Da hier kein freier Sauerstoff zur Verfügung steht, diffundiert dieser Luft-O2 in die Verbrennungszone hinein, wodurch die Flamme ihren charakteristischen Aufbau erhält, da sich der Luft-O2 mit den Pyrolysegasen, Gasen und Dämpfen vermischt.
Die Bewegungsrichtung und -geschwindigkeit der Luft beeinflussen die Flammenstruktur.
Durch eine Flamme wird Wärmeenergie hauptsächlich durch Strahlung auf die Umgebung abgegeben, wobei 20 % in Lichtenergie und 80 % in Wärmeenergie umgesetzt werden.


Die Flammenfärbung kann bereits im Anfangsstadium des Brandes wichtige Erkenntnisse darüber liefern, welche brennbaren Stoffe sich im Brandobjekt befinden. Das hat sowohl für die Löschmaßnahmen als auch für die spätere Brandursachenermittlung eine nicht unerhebliche Bedeutung.
Es ist für den Branderforscher, der erst später an den Ereignisort gelangt, wichtig, dass derartige Angaben gesammelt werden und auf Flammenfärbungen geachtet wird. Gleiches gilt auch für Rauchfarben, Brandgerüche und andere charakteristische Erscheinungen, die während des Brandes aufgetreten sind.

Unterschieden werden zwei Arten: die leuchtende und die nicht leuchtende Flamme. Das Leuchten der Flammen entsteht durch von außen zugeführte Energie, welche die Atome anregt. Leuchtende Flammen entstehen z. B. bei der thermischen Zersetzung von Petroleum, Holz und Papier. Nicht leuchtende Flammen hingegen werden bei der Verbrennung von Wasserstoff, Schwefel, Methanol u. a. Stoffen erzeugt. Das Leuchten und Rußen von Flammen lässt sich durch folgendes Verhältnis darstellen:

Kohlenstoff : Wasserstoff = 1 : 3 leuchtende Flamme
Kohlenstoff : Wasserstoff = 1 : 2 leuchtende und rußende Flamme
Kohlenstoff : Wasserstoff = 1 : 1 leuchtende und stark rußende Flamme

Bei CHO-Verbindungen:
bei Sauerstoffanteil größer als 35 % = nichtleuchtende, blaue Flamme
bei Sauerstoffanteil von 27 %–35 % = leuchtende Flamme
bei Sauerstoffanteil kleiner als 27 % = leuchtende und rußende Flamme

Am Brandort kann beobachtet werden, dass sich die Flammen gelb färben, begründet durch die Lichtausstrahlung von glühenden Kohlenstoffteilchen. Leuchtende Flammen treten bei einem hohen Anteil von Kohlenstoff und gleichzeitiger O2-Armut im Material auf, da der Kohlenstoff nicht vollständig verbrennen kann. Ist ein hoher Anteil an O2 im Brennmaterial zu verzeichnen, bildet sich in der Flamme weniger elementarer Kohlenstoff und somit verringert sich die Leuchtkraft der Flamme. Die Färbung der Flamme ist an das Vorhandensein von Metallverbindungen geknüpft. Wenn diese Verbindungen durch die Brandhitze verdampft werden, so färbt sich die Flamme entsprechend der für das jeweilige Element typischen Farbe.

In meinem Fachbuch "Die Ermittlung von Brandursachen" (inzwischen 2019 in 3. Auflage) kann man über dieses Thema weiteres nachlesen und Tabellen einsehen.


Autor: Ing. Jörg Cicha


english:
With the exception of a few solid substances, all substances burn while forming a flame. The so-called fuel releases gaseous substances through its thermal processing or substances are evaporated. These vaporized or gaseous substances burn with the formation of flames. The room in which the gases and vapors burn represents the actual flame. Since there is no free oxygen available here, this air-O2 diffuses into the combustion zone, which gives the flame its characteristic structure as the air-O2 mixed with the pyrolysis gases, gases and vapors. The direction and speed of movement of the air influence the structure of the flame. A flame emits heat energy mainly through radiation to the environment, with 20% being converted into light energy and 80% into heat energy.

The color of the flame can provide important information about which combustible substances are in the fire object even in the early stages of the fire. This is of considerable importance both for the extinguishing measures and for the subsequent determination of the cause of the fire. It is important for the fire researcher, who only reaches the scene of the incident later, that such information is collected and attention is paid to the color of the flame. The same applies to smoke colors, burning smells and other characteristic phenomena that occurred during the fire.

A distinction is made between two types: the luminous and the non-luminous flame. The glow of the flames is created by externally supplied energy, which stimulates the atoms. Luminous flames arise z. B. in the thermal decomposition of petroleum, wood and paper. Non-luminous flames, on the other hand, are produced when hydrogen, sulfur, methanol and others are burned. Fabrics. The glow and soot of flames can be represented by the following ratio:

Carbon : hydrogen = 1 : 3 glowing flame Carbon : hydrogen = 1 : 2 glowing and sooting flame Carbon : hydrogen = 1 : 1 luminous and sooty flame

For CHO connections: if the oxygen content is greater than 35% = non-luminous, blue flame with oxygen content of 27% –35% = glowing flame if the oxygen content is less than 27% = glowing and sooty flame

At the scene of the fire, it can be observed that the flames turn yellow, due to the light emission from glowing carbon particles. Luminous flames occur when there is a high proportion of carbon and, at the same time, there is a lack of O2 in the material, as the carbon cannot burn completely. If there is a high proportion of O2 in the fuel, less elemental carbon is formed in the flame and thus the luminosity of the flame is reduced. The color of the flame is linked to the presence of metal compounds. When these compounds are evaporated by the heat of the fire, the flame changes color according to the color typical for the respective element.

In my specialist book "The determination of the causes of fire" (now in its 3rd edition in 2019) you can read more about this topic and look at tables.



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