Flammpunkt

Aus Brand-Feuer.de
Zur Navigation springenZur Suche springen

Der Flammpunkt eines Stoffes ist nach DIN V 14011 die niedrigste Temperatur, bei der sich über einem Stoff ein zündfähiges Dampf-Luft-Gemisch bilden kann.


Weitere Details

Durch den Dampfdruck von Flüssigkeiten verdunstet auch unterhalb des Normalsiedepunktes ein Teil der Flüssigkeit. Der Dampfdruck steigt mit der Flüssigkeitstemperatur, d. h. je höher die Temperatur der Flüssigkeit ist, desto mehr der Flüssigkeit geht durch Verdunsten in den Gaszustand über. Die gasförmigen Teile der Flüssigkeit reichern sich im Raum über der Flüssigkeitsoberfläche an und bilden dort ein Dampf/Luft-Gemisch. Überschreitet die Dampfkonzentration die untere Zündgrenze, so kann dieses Gemisch durch eine geeignete Zündquelle entzündet werden. Schon eine Beimischung von wenigen Prozenten einer Flüssigkeit mit niedrigem Flammpunkt zu einer Flüssigkeit mit hohem bzw. keinem Flammpunkt kann eine Mischung mit niedrigem Flammpunkt ergeben.<ref name="Gisbert Rodewald" /> Der Verbrennungsvorgang stoppt in der Regel kurze Zeit nach der Zündung wieder, da bei dieser Temperatur noch nicht genügend brennbare Dämpfe entstehen, um die Verbrennung aufrechtzuerhalten. Ist das Volumen des Gemisches groß genug, kann es explodieren. Unterhalb des Flammpunktes kann sich die Flammfront nicht von der Zündquelle weg ausbreiten, da die Wärme aus der Oxidation nicht ausreicht, um das Gemisch auf die zur Verbrennung nötige Temperatur aufzuheizen. Eine brennbare Flüssigkeit mit einem Flammpunkt, der im Bereich oder unterhalb der Normaltemperatur von etwa 20 °C liegt, ist am gefährlichsten, weil sie jederzeit ohne weitere Wärmezufuhr schon mit einem Funken gezündet werden kann. Bei brennbaren Flüssigkeiten, die wasserlöslich sind (z. B. Alkohol), ist der Flammpunkt abhängig von der Konzentration der Flüssigkeit. Das Verdünnen mit Wasser führt zur Heraufsetzung des Flammpunktes. Literaturwerte für Flammpunkte gelten allgemein für einen Luftdruck von 1013 mbar (1  Physikalische Atmosphäre|atm). Bei höherem Druck steigt zwar der Dampfdruck geringfügig, der Flammpunkt erhöht sich jedoch, weil der brennbare Dampf durch mehr Moleküle der Luft „verdünnt“ wird.

Die Zündquelle (z. B. Funke (Entladung)|elektrostatischer Funke oder Flamme) muss eine Mindestzündenergie erzeugen (z. B. für Methan 0,2  Joule) und die Atmosphäre muss einen Mindestgehalt an Sauerstoff aufweisen (z. B. für Bisphenol A 2,0 Vol.-%).

Zur Aufrechterhaltung der Verbrennung muss zusätzlich zumindest die Verdampfungsenthalpie aufgebracht werden (Viele Stoffe befinden sich an ihrem Flammpunkt bereits im flüssigen Aggregatzustand, andere sind fest und sublimieren, manche sind am Flammpunkt nicht stabil, sodass der Dampf Zersetzungsprodukte enthält). Die dazu nötige, höhere Dampfkonzentration entsteht bei einer um wenige Grad höheren Temperatur, dem Brennpunkt (Chemie).
Vom Flamm- und Brennpunkt zu unterscheiden ist die Zündtemperatur, bei der eine Zündquelle nicht mehr nötig ist.


Brandversuch

Dieselkraftstoff oder Heizöl mit einem Flammpunkt von etwa 55 °C lassen sich bei Raumtemperatur mit einem brennenden Streichholz nicht entflammen. Wird jedoch das Streichholz lange genug an die Flüssigkeit gehalten, steigt lokal die Temperatur an der Flüssigkeitsoberfläche, wodurch der Flammpunkt erreicht und damit die Flüssigkeit lokal entflammt wird. Von hier breitet sich die Flamme dann kreisförmig auf der Oberfläche aus.


Flammpunktbestimmung

Der Flammpunkt ist ausschlaggebend bei der Einstufung und Klassifizierung als Gefahrstoff bzw. nach der Betriebssicherheitsverordnung.

Es gibt verschiedene standardisierte Apparaturen, um den Flammpunkt einer Flüssigkeit zu bestimmen:

  • Methode nach Pensky-Martens (> 50 °C; DIN 51758, EN 22719, aktuell Standardapparatur)
  • Methode nach Abel-Pensky (< 50 °C; DIN 51755, geschlossener Tiegel = c. c. closed cup)
  • Methode nach Cleveland (DIN 51376, offener Tiegel = open cup)
  • Methode nach Marcusson (DIN 51584, offener Tiegel, veraltete Methode von 1959)

Generell liefern Closed-cup-Methoden niedrigere Flammpunkte als die veralteten Open-cup-Methoden. Letztere dienten in Abwandlungen zur Bestimmung des heute nicht mehr gebräuchlichen Brennpunkt (Chemie).


Gemische brennbarer Stoffe

In Gemischen bestimmt der Dampfdruck der am niedrigsten siedenden Substanz den Flammpunkt des Gemischs.<ref name="Gisbert Rodewald" />

  • Dem Ottokraftstoff (Benzin) sind neuerdings leichtsiedende Ether (Methyl-tert-butylether, Ethyl-tert-butylether) beigemischt, die seinen Flammpunkt und auch seine Zündtemperatur senken.
  • Hefeweizenbier (= 5 Vol.-% Ethanol in Wasser) hat einen Flammpunkt von 81 °C; d. h. 5-prozentiges Ethanol entwickelt bei 81 °C die zur Zündung notwendige Konzentration an brennbaren Dämpfen von 3,5 % (= Untere Explosionsgrenze).

Das lässt sich mit dem Raoultsches Gesetz über die Partialdampfdrücke von Wasser und Ethanol auch errechnen.


Beispiele

Hinweis: 1,0 Volumenprozent|Vol.-% entspricht 10.000 ppm

Substanz Siedepunkt Flammpunkt Untere
Explosions-
grenze
Obere
Explosions-
grenze
Zünd-
temperatur
[°C] [°C] [Vol.-%] [Vol.-%] [°C]
Wasserstoff −253 4 77 560
Methan (Erdgas) −162 4,4 16,5 595
Ethan –89 −135 3 12,4 515
Ethin (Acetylen) −84 2,3 82 305
Propan −42 −104 1,7 10,9 470
n-Butan 0 −60 1,4 9,3 365
Acetaldehyd 20 −30 4 57 155
n-Pentan 36 −35 1,4 8,0 285
Diethylether 36 −40 1,7 36 160
Schwefelkohlenstoff 46 −30 1,0 60 102
Propionaldehyd 47 −40 2,3 21 175
Methyl-tert-butylether 55 −28 1,6 8,4 460
Aceton 56 −18 2,1 13 540
Methanol 65 11 5,5 37 455
n-Hexan 69 −22 1,0 }8,1 240
Ethyl-tert-butylether 71 −19 1,2 7,7
Ethanol (Brennspiritus) 78 13 3,5 15 425
2-Propanol 82 12 }2 12 425
Ethylenglycoldimethylether 84 … 86 −6 1,6 10,4 200
n-Heptan 98 −4 1,0 7 215 = ROZ=0
Isooctan, 2,2,4-Trimethylpentan 99 −12 1,0 6 410 = ROZ=100
1,4-Dioxan 101 11 1,7 25 300
1-Butanol 117 34 1,4 11,3 340
Propylenglycolmonomethylether 119 … 121 32 1,7 11,5 270
n-Octan 126 12 0,8 6,5 210
Diglykoldimethylether 155 … 165 151 1,4 17,4 190
Dipropylenglycoldimethylether 175 65 0,85 165
Dipropylenglycolmonomethylether 185 … 195 80 1,1 14 205
Glycerin 290 Zers. 176 400
Motorenbenzin Benzin für Kfz (KW-Gemisch) 70 … 210 < −20 0,6 8 200 … 410
Dieselkraftstoff für Kfz (KW-Gemisch) 150 … 390 55 0,6 6,5 220 (ca.)
Biodiesel (FS-Methylester) 300 (ca.) 180 250 (ca.)
Jet-A1 Flugturbinentreibstoff 150 (ca.) 38 0,6 6,5 220 (ca.)
Rapsöl (FS-Triglycerid) 350 (ca.) 230 300 (ca.)
Feuerzeugbenzin EU-Sicherheitsdatenblatt Feuerzeugbenzin F001: In: pearl.de, Zippo GmbH, 17. November 2009, abgerufen am 14. März 2013 (PDF; 72 kB). 113 … 143 7 0,7 6 380

Die Daten von Rapsöl gelten stellvertretend für alle Speisefette und Speiseöle. Den Flammpunkt von Rapsöl kann man anhand der Beispiele recht zuverlässig auf ca. 230 °C schätzen. Brände am Herd entstehen durch Überschreitung der Zündtemperatur (ca. 300 °C) von Speisefetten oder Ölen.


Druck- und Konzentrationsabhängigkeit des Flammpunkts

Die Daten der Tabelle wurden unter standardisierten Bedingungen mit Reinsubstanzen ermittelt. Bei Verdünnen mit Inertgasen und/oder unter Druck ist es wahrscheinlich, dass sich die Werte für die untere Explosionsgrenze um 20 % (pro 100 °C) verringern und die der oberen Explosionsgrenze um 10 % (pro 100 °C) erhöhen. Die Absenkung der unteren Explosionsgrenze um 20 % entspricht ungefähr einem 5 °C niedrigeren Flammpunkt (vgl. Sättigungsdampfdruckkurve).


Siehe auch:

  • Chemsafe: Datenbank für Flammpunkte (unter anderem) der Physikalisch-Technische Bundesanstalt und der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung


Zurück zur Sach- und Fachkunde


oder zur Hauptseite




Dieser Artikel basiert auf dem Artikel Flammpunkt aus der freien Enzyklopädie Wikipedia und steht unter der GNU-Lizenz für freie Dokumentation. In der Wikipedia ist eine Liste der Autoren verfügbar.
Bilder können unter abweichenden Lizenzen stehen. Der Urheber und die jeweilige Lizenz werden nach einem Klick auf ein Bild angezeigt.