Heizwert (Dulong)

Der Heizwert (Dulong) ist eine Methode zur Bestimmung des unteren Heizwertes anhand der Elementaranalyse eines Brennstoffes und einer empirisch bestimmten Formel.

Vorgehen

In Brennstoffen, insbesondere in den vielfältigen Kohlen, sind die folgenden Elemente und Bestandteile enthalten, deren Masseanteile sich dabei auf 1 addieren:

Kohlenstoff (c) + Wasserstoff (h) + Sauerstoff (o) + Schwefel (s) + Stickstoff (n) + Wasser (w) + Asche (a) = 1

(ausgedrückt in kg je kg Brennstoff).

Beruhend auf den Heizwerten der einzelnen Bestandteile wurde von Pierre Louis Dulong die Verbandsformel zur näherungsweisen Bestimmung des Heizwertes Hu in MJ/kg (auch unterer Heizwert genannt) abgeleitet:

$ H_{u}=33{,}9*c+121{,}4*(h-o/8)+10{,}5*s-2{,}44*w $

Unter Verwendung experimentell bestimmter Heizwerte hat Werner Boie diese Formel modifiziert:

$ H_{u}=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

$ H_{o}=H_{u}+m_{W}*r_{o}(\vartheta _{o}) $

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.

$ m_{W}=9*h+w $

Die Verdampfungsenthalpie ist mit $ r_{o}=2442kJ/kg $ einzusetzen.

Je geringer der Wasser- und Wasserstoffgehalt der Brennstoffe sind, desto geringer werden die Unterschiede zwischen Brennwert und unterem Heizwert.

Literatur

Beiz, W., Grote, K.-H: Taschenbuch für den Maschinenbau, Springer-Verlag, Berlin, 1986