Verbrennungsprozesse und Kesseltechnik: Grundlagen und Berechnung

Verbrennungsprozesse und Kesseltechnik

Grundlagen der Verbrennung

Verbrennung ist ein chemischer Prozess, bei dem ein brennbarer Stoff (Brennstoff) mit einem Oxidationsmittel (meist Sauerstoff aus der Luft) reagiert, wobei Wärme freigesetzt wird. Für die Verbrennung ist eine Mindestmenge an Luft notwendig.

Chemische Reaktion der Verbrennung

Die allgemeine Reaktion lautet:

Brennstoff + Sauerstoff $\rightarrow$ Verbrennungsprodukte (Gase) + Wärme

• Oxidierende Stoffe: Kohlenstoff (C), Wasserstoff (H), Schwefel (S)
• Produkte: Heiße Abgase (z.B. $\text{CO}_2$, $\text{H}_2\text{O}$, $\text{SO}_2$)

Gasförmige Brennstoffe

Beispiele für gasförmige Brennstoffe sind Erdgas (Methan) und Stadtgas.

Vergasungsindex: Dieser Index ist das Verhältnis zwischen dem Stückgut und der Quadratwurzel der Gasdichte.

Klassifizierung von Kesseln

Klassifizierung nach Design

• Piro-tubulär (Rauchrohrkessel): Rauchrohre sind in Wasser getaucht.
• Piro-tubulär (Wasserrohrkessel): Wasser fließt durch Rohre, zwischen denen sich der Rauch befindet.

Klassifizierung nach Brennstoffart

• Feste Brennstoffe (z.B. Holz)
• Flüssige Brennstoffe (z.B. Diesel)
• Gasförmige Brennstoffe

Klassifizierung nach Bauart

• Kessel aus Eisen
• Kessel aus Stahlblech
• Kessel aus Spezialmaterialien

Klassifizierung nach verwendeter Wärmeträgerflüssigkeit

• Wasser
• Überhitztes Wasser
• Dampf
• Thermische Flüssigkeit

Klassifizierung nach Typ (Haushalt)

• Atmosphärische Kessel
• Kessel für den Hausgebrauch
• Dicht geschlossene Kessel (Überdruck, Unterdruck)

Fußbodenheizung (Bodenheizung)

Bestandteile:

1. Dampfsperrfolie
2. Dämmplatten
3. Anti-Plast-Mörtel
4. Rohre mit Additiv
5. Randdämmstreifen

Nachteile der Fußbodenheizung

• Keine direkte Feuchtigkeitskontrolle
• Große externe Trägheit
• Teuer in der Anschaffung

Vorteile der Fußbodenheizung

• Hoher Komfort
• Abwesenheit von Lärm
• Zentrale Steuerung, benötigt keinen lokalen Raum

Berechnungen im Heizungssystem

Täglicher Wasserverbrauch

Formel: Gallonen $\times$ Anzahl der Zimmer / Personen.

Flächen von Kollektoren

Liter als Prozentsatz / 160 ergibt die Anzahl der Platten. Multiplizieren Sie diese mit 2, um die Fläche in $\text{m}^2$ zu erhalten.

Akkumulationsvolumen

$\text{V} / \text{A} = 100$. Die thermische Leistung $\text{P}_{th}$ (in $\text{kcal}/\text{h}$) ergibt sich aus: $\text{P}_{th} = 500 \times \text{A}$.

Minimale thermische Leistungsgruppe

$\text{p} = \text{Q} \times \Delta\text{t} / 2$. (Wobei $\text{Q}$ das Gesamtvolumen in Litern ist, z.B. 3815 (1908 Nr.) 60 - 10). Das Ergebnis ist in $\text{kcal}/\text{h}$ (Umrechnung in Watt: $/ 0,86$).

Durchfluss der Primärpumpe und des Wärmetauschers

Durchfluss Pumpe: $300 \text{ l}/\text{h}$. Wärmetauscher: $(\Delta\text{T}$ ist $20 \text{ K})$. Die Leistung ist die thermische Leistung der Gruppe in $\text{kcal}/\text{h}$.

Brennstoffverbrauch

$\text{Q} = \text{p} / \text{P} / \text{N}$. (Wobei $\text{p}$ die thermische Leistung der Gruppe in $\text{kcal}/\text{h}$ ist).

Belüftung (Luftbedarf)

Formel: $1,8 \times \text{p} + 10 \times \text{A}$. (Wobei $\text{p}$ die thermische Leistung in $\text{kW}$ ist).