Heizwert (Dulong)
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Außer Kohlenstoff und Wasserstoff sind in den Brennstoffen, insbesondere in den vielfältigen Kohlen, weitere Elemente enthalten, wie aus einer chemischen Elementaranalyse deutlich wird. Die Masseanteile addieren sich dabei zu 1 auf:
c + h + o + s + n + w + a = 1
mit: c kg Kohlenstoff je kg Brennstoff
h kg Wasserstoff je kg Brennstoff
o kg Sauerstoff je kg Brennstoff
s kg Schwefel je kg Brennstoff
n kg Stickstoff je kg Brennstoff
w kg Wasser je kg Brennstoff
a kg Asche je kg Brennstoff
Aus o. g. Elementaranalyse wurde von Dulong die Verbandsformel zur näherungsweisen Bestimmung des Heizwertes Hu in MJ/kg (auch unterer Heizwert genannt) abgeleitet:
Hu = 33,9 * c + 121,4 * (h − o / 8) + 10,5 * s − 2,44 * w
Unter Verwendung experimentell bestimmter Heizwerte hat Boie diese Formel modifiziert:
Hu = 34,8 * c + 93,9 * h − 10,8 * o + 10,5 * s + 6,3 * n − 2,44 * w
Bei der Bestimmung des unteren Heizwertes geht man von chemischen Standardbedingungen (25°C, 101,325 kPa) für Brennstoff und Luft sowie der Reaktionsprodukte nach ihrer Abkühlung aus, ohne den Wärmegewinn durch Wasserdampfkondensation zu berücksichtigen. Unter Berücksichtigung der Kondensationsenthalpie des Wasserdampfes errechnet sich der Brennwert oder obere Heizwert zu
wobei mW den Masseanteil des Wassers im Abgas bezogen auf die eingesetzte Brennstoffmasse darstellt. Er ergibt sich aus dem Wassergehalt im Brennstoff und dem aus der Verbrennung des Wasserstoffanteils h entstehenden Wasserdampf.
mW = 9 * h + w
Die Verdampfungsenthalpie ist mit ro = 2442kJ / kg einzusetzen.
Je geringer der Wasser- und Wasserstoffgehalt der Brennstoffe sind, desto geringer werden die Unterschiede zwischen Brennwert und unterem Heizwert.
Angelehnt an:
Beiz, W.; Küttner, K.-H.
Dubbel, Taschenbuch für den Maschinenbau
Springer-Verlag Berlin. Heidelberg, New York, Tokyo 1986
