Brennstoffe: Typen, Eigenschaften und Verbrennung

Mineralöl: Entstehung und Eigenschaften

Mineralöl wird aus organischem Material gebildet, das sich über Jahrmillionen ansammelt. Dazu gehören Überreste von Plankton und Tieren, die sich im Meer ablagern. Mineralöl ist ein flüssiger Brennstoff, der in der Erdkruste eingeschlossen ist.

Bildungsprozess von Mineralöl

In diesem Stadium bilden sich lösliche, eingeschlossene Verbindungen, deren thermische Zersetzung Kohlenwasserstoffe (HC) hervorbringt.

Gasförmige Brennstoffe

Gasförmige Brennstoffe, oft als Kohlenwasserstoffe (HC) bezeichnet, werden zur Energiegewinnung genutzt. Sie werden unterteilt in:

• Erdgas
• Hergestellte gasförmige Brennstoffe

Eigenschaften und Heizwert

Der Heizwert hängt stark vom Typ der Komponenten ab, insbesondere von nicht brennbaren Gasen. Nicht brennbare Gase können die Effizienz von Verbrennungsmotoren senken.

Heizwert

Der Heizwert gibt die Wärmemenge an, die bei vollständiger Verbrennung freigesetzt wird.

Spezifische Wärme

Die spezifische Wärme ist die Wärmemenge, die notwendig ist, um die Temperatur einer Masseneinheit des Gases um 1°C zu erhöhen.

Bedingungen für die Verbrennung

Für eine effiziente Verbrennung müssen Brennstoff und Oxidationsmittel gut vermischt sein, und die Temperatur sollte über der Zündtemperatur liegen. Eine vollständige Verbrennung erfordert zudem die notwendige Menge an Luft.

Zündtemperatur

Die Zündtemperatur ist die Temperatur, bei der die Verbrennung beginnen kann.

Flammgrenze

Die Flammgrenze beschreibt den Bereich der Konzentrationen von Brennstoff und Luft, innerhalb dessen eine Verbrennung stattfinden kann.

Deflagrationsgeschwindigkeit

Die Deflagrationsgeschwindigkeit ist die Geschwindigkeit, mit der sich eine stabile Flammenfront ausbreitet.

Theoretischer Luftbedarf

Der theoretische Luftbedarf ist die minimale Luftmenge, die für eine vollständige Verbrennung benötigt wird.

Rauchgase (Verbrennungsprodukte)

Rauchgase sind alle Produkte, die im gasförmigen Zustand während des Verbrennungsprozesses entstehen.

Luftüberschuss

Da eine theoretische Verbrennung mit exakt der benötigten Luftmenge in der Praxis unmöglich ist, ist ein Luftüberschuss notwendig, der durch einen Zufuhrkoeffizienten geregelt wird.

Vorteile von Gasbrennstoffen

• Einfache Handhabung und Transport über Leitungen.
• Keine Asche oder Fremdstoffe, was eine saubere Verbrennung und präzise Temperaturregelung ermöglicht.
• Geringeres Sicherheitsrisiko im Vergleich zu festen oder minderwertigen flüssigen Brennstoffen.

Flüssige Brennstoffe

Flüssige Brennstoffe sind solche, die aus Teer oder Erdöl gewonnen werden. Dazu gehören Benzin, Kerosin, Heizöl usw.

Eigenschaften Flüssiger Brennstoffe

Brennwert

Der Brennwert ist die Wärme, die freigesetzt wird, wenn ein Brennstoff eine rasche Oxidation durchläuft. Er gibt die Menge an nutzbarer Wärme an, die im industriellen Maßstab gewonnen werden kann.

Spezifisches Gewicht / Dichte

Das spezifische Gewicht oder die relative Dichte flüssiger Brennstoffe variiert. Je geringer der Gehalt an leichteren Atomen (weniger Kohlenstoff), desto geringer die Dichte. Benzin hat eine geringere Dichte, während Heizöl eine höhere Dichte aufweist.

Viskosität

Die Viskosität misst den inneren Widerstand einer Flüssigkeit gegen die Bewegung ihrer Moleküle.

Volatilität

Die Volatilität wird durch die Destillationskurve bestimmt. Ein flüssiger Brennstoff ist ein Fraktion der Rohöldestillation.

Arten von Benzin

Naturbenzin

Naturbenzin wird durch die Trennung von Erdgas gewonnen. Seine Zusammensetzung variiert relativ zum Begleitgas, wobei der Kohlenwasserstoff (HC)-Gehalt niedriger ist als bei herkömmlichem Benzin.

Direktdestillationsbenzin

Direktdestillationsbenzin wird durch die direkte Destillation von Rohöl bei atmosphärischem Druck gewonnen. Es enthält Kohlenwasserstoffe und stammt aus einer hochsiedenden Fraktion.

Oktanzahl

Die Oktanzahl beschreibt die Klopffestigkeit von Benzin und wird zur Klassifizierung verwendet.

Weitere Eigenschaften

Weitere wichtige Eigenschaften von flüssigen Brennstoffen sind:

• Anilinpunkt
• Volatilität
• Wasser- und Sedimentgehalt
• Flammpunkt
• Gefrierpunkt
• Viskosität
• Schwefelgehalt

Heizöle (Restbrennstoffe)

Heizöle sind Restbrennstoffe, die als Rückstand bei der atmosphärischen Destillation von Rohöl anfallen.