Analytisches Berechnungsmodell ohne empirische Exponentenansätze. Rauchentwicklung bei Bränden

Analytisches Berechnungsmodell ohne empirische Exponentenansätze. Rauchentwicklung bei Bränden - Teil 2

Cousin, R.

(Forts. aus Heft 53(2002)8, S. 49-54)Vorgestellt wird im Beitrag eine Methode, wie man den in einer Brandrauchsäule aufsteigenden Gasgemischstrom aus Verbrennungsabgas und Umgebungsluft bestimmen kann, ohne auf unsichere Berechnungsansätze mit statistischen Korrelationen aus Versuchsergebnissen zurückgreifen zu müssen. Das Berechnungsmodell basiert auf der Annahme der Wärme- und Impulserhaltung in der Rauchsäule, sowie der Beobachtung, dass sich thermische Auftriebsströmungen generell mit einem (halben) Ausbreitungswinkel von 7 Grad bis 8 Grad aufweiten. Vorteil dieses Modells ist, dass erstmals drei wichtige Einflussparameter der Brandrauchausbreitung gemeinsam berücksichtigt werden. Dieses sind die Wärmefreisetzung der Verbrennung (Bemessungswärme), die Höhe der Rauchsäule und die Fläche des Brandherdes. Die bekannten empirischen Plume-Modelle enthalten in der Regel nur zwei dieser Einflussparameter. Außerdem liefert die analytische Berechnungsmethode weitere wertvolle Informationen über die Temperaturen und Strömungsgeschwindigkeiten in der Rauchsäule. Ein weiteres plausibles Ergebnis der analytischen Berechnung ist die Begrenzung des Rauchmassenstroms mit steigender spezifischer Flächenwärmeleistung des Bemessungsbrandes, was bedeutet, das zwar der Volumenstrom durch die Abgasöffnungen unbegrenzt steigt, aber der erforderliche Zuluftvolumenstrom ab einer spezifischen Wärmeleistung stagniert bzw. leicht rückläufig ist. Eine Validierung des Modells soll in weiteren Teilen des Artikels erfolgen.