Kursplan för
Brandkemi – explosioner
Fire Chemistry and Explosions
VBR022, 15 högskolepoäng, G2 (Grundnivå, fördjupad)
Gäller för: Läsåret 2015/16
Beslutad av: Utbildningsnämnd C
Beslutsdatum: 2015-04-15
Allmänna uppgifter
Obligatorisk för: BI2
Undervisningsspråk: Kursen ges på svenska
Syfte
Kursens syfte är att ge studenten baskunskaper inom
värmetransport och förbränning. Kursen syftar också till att
öka ingenjörsmässigheten och förmågan att bygga och analysera
modeller.
Mål
Kunskap och förståelse
För godkänd kurs skall studenten
- Kunna förklara och använda grundbegreppen värmeledning,
konvektion och strålning.
- Kunna förklara numeriska metoder för värmeledning.
- Kunna beräkna konvektiva värmeövergångstal.
- Kunna beräkna synfaktorer.
- Kunna beräkna ångtryck för olika bränslen och
bränsleblandningar.
- Kunna beskriva entalpidiagram och beräkna förbränningsvärme
för olika bränslen och reaktioner.
- Kunna beräkna flamtemperaturer.
- Kunna beskriva olika antändningsteorier och beräkna
självantändningstemperaturer.
- Kunna beräkna brännbarhetsgränser för olika bränslen och
bränsleblandningar.
- Kunna beskriva strukturen för en förblandad flamma och
beräkna minsta kvävningsdiametern.
- Kunna definiera detonation och deflagration utifrån ett
Rankine-Hugoniot diagram.
- Kunna förklara antändning och flamspridning hos fasta
material.
- Kunna formulera en energibalans för en brinnande vätskeyta
och beskriva avbrinningshastighetens diameterberoende.
- Kunna identifiera olika zoner i en glödbrand.
- Kunna beskriva koncentrationsprofiler vid gasläckage i ett
rum.
- Kunna beräkna tryckstegringen vid en gasexplosion i ett
rum.
- Kunna beskriva sotbildningsprocessen och sotets inverkan på
siktbarheten.
- Kunna beräkna siktsträckan i brandgaser.
- Kunna beskriva produktionen av olika toxiska gaser som kan
bildas vid brand under olika förhållanden samt gasernas toxiska
inverkan på människor.
- Ha kännedom om aktuellt forsknings- och utvecklingsarbete inom
det brandtekniska området.
Färdighet och förmåga
För godkänd kurs skall studenten
- Kunna tillämpa allmänna värmeledningsekvationen och Fouriers
lag.
- Kunna lösa numeriskt enkla värmeledningsproblem.
- Kunna uppskatta olika materials värmeledningsföråga.
- Kunna tillämpa olika randvillkor vid transient
värmeledning.
- Kunna värdera effekten av värmestrålning på människor och
bränslen.
- Kunna uppskatta olika bränslens
förbränningseffektivitet.
- Kunna bedöma olika byggnadsdelars förmåga att stå emot en
explosion samt designa tryckavlastningsytor.
- Kunna muntligen och skriftligen argumentera för sina val av
modeller och antaganden för värmetransportberäkningar och
beräkningar kring grundläggande förbränningsfysik.
- Kunna presentera resultat från brandtekniska experiment i en
teknisk rapport.
- Kunna planera och ställa upp brandtekniska experiment samt ha
kännedom om mätmetoder och mätmetodik.
Värderingsförmåga och förhållningssätt
För godkänd kurs skall studenten
- Visa förmåga att göra bedömningar av olika
beräkningsmodellers lämplighet för olika typer av problem.
- Visa insikt i vilket ansvar man har som brandingenjör att
välja och redovisa parametrar så att modellerna nyttjas på ett
korrekt och etiskt sätt.
Kursinnehåll
- Värmetransport: Ledning, konvektion och strålning
- Brandkemi: Ångtryck, entalpidiagram, standardbildningsentalpi,
förbränningsvärme, förbränningseffektivitet, adiabatisk
flamtemperatur, ekvivalenskvot, kemiska reaktioner vid
förbränning.
- Antändningsförlopp: Semenovs antändningsteori,
Frank-Kameneskiis antändningsteori, minsta antändningsenergi,
självantändningstemperatur, brännbarhetsgränser,
explosionsgränser,
- Flamutbredning: Förblandade flammor, detonation, deflagration,
diffusionsflammor, vätskebränder, fasta material, glödbränder,
gasexplosioner och dammexplosioner
- Brandgaser: Toxicitet, sotkoncentration och sikt
Kursens examination
Betygsskala: TH
Prestationsbedömning: Slutbetyget baseras på skriftlig tentamen, hemuppgifter (enskilt arbete) och laborationsrapporter (arbete i grupp) samt deltagande vid obligatoriska seminarier.
Delmoment
Kod: 0101. Benämning: Brandkemi – explosioner.
Antal högskolepoäng: 7,5. Betygsskala: TH. Prestationsbedömning: Examinationen kommer att ske både enskilt och baserat på arbete i grupp. Under kursens gång erbjuds två deltentamina. Under kursens gång ska studenten lösa fyra stycken obligatoriska hemuppgifter. Redovisning av hemuppgifterna sker på seminarier med obligatorisk närvaro. Kursen avslutas med en skriftlig tentamen. Delmomentet omfattar: Föreläsningar och övningar behandlar värmetransport, brandkemi, antändningsförlopp, flamutbredning och brandgaser. Kursens olika moment belyses med övningsuppgifter. Eget arbete med problemlösning har därför stor betydelse för inlärning av kursen.
Kod: 0201. Benämning: Laborationer och hemuppgift.
Antal högskolepoäng: 7,5. Betygsskala: UG. Prestationsbedömning: Kursen baseras delvis på tre stycken laborationer. Godkända laborationsrapporter och närvaro på laborationerna krävs för slutbetyg. Delmomentet omfattar: Tre laborationer ingår: 1) Laminär förbränningshastighet. 2) Brännbarhetsgränser. 3) Effekt, rök- och gasalstring från jet och poolflammor.
Antagningsuppgifter
Förutsatta förkunskaper: FAFA30 Fysik - Elektricitetslära, gaser och vätskor, FMA415 Matematik, endimensionell analys, FMA420 Linjär algebra, KOOA05 Allmän kemi, MMVA01 Termodynamik med strömningslära.
Begränsat antal platser: Nej
Kursen överlappar följande kurser: VBR021, VBR121
Kurslitteratur
- Drysdale, D: An introduction to fire dynamics. John Wiley & Sons , 2011, ISBN: 978-0-470-31903-1.
- Analytisk lösning av värmeledningsekvationen. Stencil, 1990.
- Ulf Wickström: Heat Transfer in Fire Technology. SP Brandeknik, 2011.
- Självantändning. Stencil.
- Harris: Gasexplosions, Utdrag ur.
- Ann-Ida Petterson, Patrick van Hees: Kurslitteratur - Brandkemi. Brandteknik och riskhantering, 2010.
Kontaktinfo och övrigt
Kursansvarig: Professor Patrick van Hees, Patrick.van_Hees@brand.lth.se
Övrig information: I grupparbeten förutsätts aktivt deltagande. Varje gruppmedlem skall enskilt kunna redovisa och svara för innehållet. Uppfyller inte en medlem övrigas krav på aktiv medverkan, eller åsidosätter sina åtaganden, kan beslut av examinator om omplacering till annan grupp eller underkänt betyg erhållas.