Entwicklung eines sauerstoffkalorimetrischen Verfahrens zur Bestimmung von Brandparametern bei unterschiedlich ventilierten Bränden

Will, Jürgen

Zuerst werden die Grundlagen der Sauerstoffkalorimetrie erklärt und die Herleitung der Auswertungsverfahren für offene und ventilationsgesteuerte Systeme beschrieben. Zusätzlich zur Methode der Berechnung des Gasvolumenstroms bei bekannter chemischer Zusammensetzung wird ein auf der Sauerstoffbilanzierung basierendes Verfahren hergeleitet. Die aus vereinfachenden Annahmen und der Verwendung von standardisierten Parametern resultierenden systematischen Fehler werden analysiert. Die Empfindlichkeit verschiedener sauerstoffkalorimetrischer Verfahren werden abgeschätzt. Der Einfluss der Messgenauigkeit auf die Abweichung der Wärmefreisetzungsrate wird diskutiert. Die Konzeption der Cone-Kammer als Verfahren zur Bestimmung der Brandparameter bei unterschiedlich ventilierten Bränden wird im zweiten teil beschrieben. Die Funktionsfähigkeit der neuentwickelten Apparatur wird durch Vorversuche nachgewiesen. Die Brandparameter von Polyethylengranulat und Glykol werden für verschiedene Ventilationsbedingungen bestimmt. Diese Werte werden als Eingabedaten für CFD-Simulationen eines Raumbrandversuchs verwendet. dadurch wird gezeigt, dass die Cone-Kammer ein geeignetes labormaßstäbliches Verfahren zur Bestimmung der Brandparameter für unterschiedlich ventilierte Brände ist. Die so ermittelten Brandparameter können bei Ingenieurmodellen zur Bauteilbemessung und bei der Brandsimulation verwendet werden.

First the fundamentals of oxygen calorimetry are explained and the derivation of analysis methods for open and ventilation controlled systems are described. In addition to the method of calculating the gas flow rate based on known chemical composition a method is derived based on oxygen equilibration. The systematic deviations of results caused by using simplified assumptions and standardised parameters are analysed. Sensitivity of different oxygen consumption methods is estimated. The effect measurement accuracy on deviation of heat release rate is discussed. The conception of the cone-box as a method to measure material properties for different ventilated fires is described in the second part. The functional integrity of the newly-developed apparatus is verified by conducting preliminary tests. Material properties of polyethylene granulate and glycol for different ventilation conditions are quantified. These properties were used as input data for CFD-calculation of a large-scale fire test. It is proved that the cone-box is a appropriate small-scale method to determine material properties for different ventilated fires. The results of cone-box test are useful input parameters for methods of fire safety engineering and hazard calculation.

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Will, Jürgen: Entwicklung eines sauerstoffkalorimetrischen Verfahrens zur Bestimmung von Brandparametern bei unterschiedlich ventilierten Bränden. 2005.

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