Verbrennungsprozesse, Verbrennungskraftanlagen

Zusammenfassung

Wir haben bisher Systeme behandelt, die aus reinen Stoffen bestehen, oder Gemische, deren Komponenten miteinander chemisch nicht reagieren. Wir wollen nun Prozesse untersuchen, bei denen sich die Stoffe chemisch verändern. Von diesen chemischen Reaktionen sind die Verbrennungsprozesse für den Ingenieur von besonderer Bedeutung, denn sie liefern die Energie für die Wärme- und Verbrennungskraftmaschinen. In den folgenden Abschnitten werden wir drei Grundgesetze der Thermodynamik auf die Verbrennungsprozesse anwenden:

• 1. Das Gesetz von der Erhaltung der Elemente bei chemischen Reaktionen. Es dient dazu, aus der gegebenen Brennstoffmenge die zur Verbrennung nötige Luftmenge sowie Menge und Zusammensetzung des entstehenden Abgases zu bestimmen.

• 2. Der 1. Hauptsatz. Chemische Reaktionen, insbesondere die Verbrennungsprozesse sind stets mit Energieumwandlungen verbunden. Die „chemische“ Energie, nämlich die bei einer chemischen Reaktion meistens als Wärme frei werdende chemische Bindungsenergie, stellt eine der wichtigsten Primärenergiequellen dar, aus welcher der Bedarf an mechanischer oder elektrischer Energie gedeckt wird.

• 3. Der 2. Hauptsatz. Die thermodynamische Vollkommenheit der Energieumwandlung wird auch bei einer chemischen Reaktion durch den 2. Hauptsatz beurteilt. Wir werden erkennen, daß die Verbrennungsprozesse in technischen Feuerungen oder in Verbrennungskraftmaschinen irreversible Prozesse sind, die große Exergieverluste nach sich ziehen.