Flammen


Flammen sind nicht gleich Flammen! Um die Unterschiede der verschiedenen Flammenarten verständlich zu machen, soll zunächst verdeutlicht werden, was eine Flamme genau ist:

 

"Grundsätzlich ist eine Flamme ein Volumen, in dem eine Reaktion zwischen Brennstoff und Luftsauerstoff stattfindet"

(Ridder, 2013, S. 43).

 

Nach dieser Definition lassen sich Flammen danach einteilen, ob sich Brennstoff und Sauerstoff bereits vor ihrer Entzündung oder erst während des Verbrennungsvorgangs gemischt haben. Im ersten Fall spricht man von vorgemischten Flammen; im zweiten von Diffusionsflammen.

"Bei den Diffusionsflammen findet die Mischung von Luft und Brennstoff in der Grenzschicht zwischen beiden statt"

(Ridder, 2013, S. 43).

 

Die Diffusionsflammen (auch diffuse Flammen) werden nun weiter in "diffus-laminar" und "diffus-turbulent" unterteilt. Der Grund dafür liegt in der Mischungsgeschwindigkeit zwischen Sauerstoff und Brennstoff während des Verbrennungsvorgangs. Als Beispiel dient uns eine Kerzenflamme:


Kerzenflamme
Abb. Laminare Kerzenflamme

Das erhitzte, flüssige Paraffinwachs steigt gemäß der Strömungsform durch den Docht nach oben und verdampft. In dieser Dampf- oder Gasphase findet nun die Reaktion mit dem Luftsauerstoff, der seitlich angesogen wird, statt. Die Flammenfront bewegt sich entgegen gesetzt nach unten (vgl. Auerbach, 2001, S. 31).

 

Die Mischung zwischen Brennstoff und Luft geschieht dabei jedoch mit einer sehr niedrigen Geschwindigkeit. Dies führt zu dem ruhigen, wirbelfreien und fließenden laminaren Flammenbild.

 

Ganz anders bei diffus-turbulenten Flammen. Brennstoff und Luft mischen sich hier sehr viel schneller und unregelmäßiger, sodass es ein Flackern entsteht "und es Zonen intensiverer und weniger intensiver Verbrennung gibt" (Ridder, 2013, S. 43).

 

Bei den vorgemischten Flammen haben sich Brennstoff und Sauerstoff bereits vor dem Verbrennungsvorgang gemischt.

 

Vorgemischte Flamme
Abb. Vorgemischte Flamme

Es sei erwähnt, dass aufgrund der vollständigen Verbrennung vorgemischte Flammen eine höhere Temperatur aufweisen.

 

Die blauliche Farbe ergibt sich daraus, dass am Ende des Reaktionsprozesses lediglich CO2 (Kohlendioxid) und Wasser (H2O) als Produkte vorliegen

(vgl. Ridder, 2013, S. 45).

Diffus-turbulente Flamme
Abb. Diffus-turbulente Flamme

"Den "klassischen" gelb-orangenen Feuerschein besitzen dabei nur Diffusionsflammen, da bei ihnen eine unvollständige Verbrennung vorliegt, d. h. am Ende der Verbrennungsreaktion bleibt immer noch unverbrannter Brennstoff (z. B. in Form von Rußpartikeln im Rauch). Diese Ruß- (bzw. Kohlenstoff-)Partikel besitzen durch die Verbrennung eine hohe Temperatur und senden diese in Form von Licht in die Umgebung aus - der gelblich-orange Feuerschein"  (Ridder, 2013, S. 44-45).