Verbrenungsdaten Dieselmotor

Berechnungsprogramm - Stoffwerte von Abgas

Stoffwerte von Dieselabgas in Abhängigkeit von der Temperatur und dem Abgasgegendruck und dem Luftverhaltnis.

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Abgasvolumenstrom - Abgasmassenstrom

Abgasvolumenstrom von Norm- in den Betriebszustand umrechnen

Umrechnung des Abgasvolumenstroms vom Normzustand (0 Grad) auf die Abgastemperatur bei Betriebszustand

Abgasmassenstrom bzw. Abgasvolumenstrom berechnen

Abgasmassenstrom aus der Abgaskonzentration berechnen

Für die Berechnung des Abgasmassenstroms sind die Werte für die Abgaskonzentration, der effektive Sauerstoffgehalt und der Abgasvolumenstrom erforderlich.

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Restsauerstoffgehalt

Restsauerstoffgehalt in Abhängigkeit des Verbrennungsluftverhältnis

Ermittlung des Restsauerstoffgehalts im Abgas in Abhängigkeit des Verbrennungsluftverhältnis λ. Der max. Sauerstoffgehalt in der Luft beträgt ca. 21%.

Diagramm - Restsauerstoffgehalt im Abgas in Abhängigkeit des Luftverhältnis λ

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Rußgehalt

Rußgehalt in Abhängigkeit der Boschziffer nach M.I.R.A.

Liegt die Messung der Schwärzungsziffer nach Bosch vor, kann der Rußgehalt in (g/m³) im Abgas bestimmt werden.

Diagramm - Rußgehalt in Abhängigkeit der Boschziffer nach M.I.R.A.

Berechnungsprogramm - Rußgehalt

Berechnung des Rußgehalts von Abgas in Abhängigkeit von der Schwärzungsziffer nach Bosch.

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Verbrennungsluftverhältnis

Das Verbrennungsluftverhältnis λ setzt die tatsächlich für eine Verbrennung zur Verfügung stehende Luftmasse mL-tats. ins Verhältnis zur mindestens notwendigen stöchiometrischen Luftmasse mL-st.,die für eine vollständige Verbrennung benötigt wird. Das stöchiometrische Verhältnis beschreibt das Kraftstoff-Luft Verhältnis, das für eine vollständige Verbrennung des eingesetzten Kraftstoffs notwendig ist, ohne dass Sauerstoff fehlt oder übrig bleibt. Bei λ =1, reagieren alle Brennstoff-Moleküle vollständig mit dem Luftsauerstoff, ohne dass unverbrannter Sauerstoff fehlt oder übrig bleibt. Um z. B. ein Kilogramm Diesel vollständig zu verbrennen, benötigt man z. B. 14,5 Kilogramm Luft.

Stöchiometrische Verhältnisse von Kraftstoffarten:

Diesel - [1]	14,6
Benzin Normal	14,8
Benzin Super	14,7
Kerosin	14,5
Erdgas (90% Methan)	14,5
Autogas	15,5
Methanol CH3OH - [1]	6,5
Ethanol C2H5OH - [1]	9,0
Methan - [1]	17,2
Wasserstoff - [1]	34,2
Rapsöl	12,4

[1] UKA Formelsammlung - Lehrstuhl für Verbrennungskraftmaschinen - TH Achen - Prof. Dr.-Ing. St. Pischinger

Berechnung Verbrennungsluftverhältnis

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Konzentrationsangaben der Emissionen im Abgas

Umrechnung von Massenkonzentration in Volumenkonzentration von gasförmigen Stoffen

Der Begriff Konzentration bezeichnet den Anteil eines Stoffes an einem festen, flüssigen oder gasförmigen Gesamtgemisch.
Die Angabe der Konzentration kann als Massenkonzentration (g/m³) oder Volumenkonzentration (cm³/m³) erfolgen. Bei der Volumenkonzentration wird die Einheit ppm - parts per million (Teile pro Million) verwendet. Es entspricht somit 1 ppm = 0,0001% bzw. 1% = 10000ppm.
Bei der Angabe des Schadstoffes als Volumenanteil in Vol.-% oder in ppm ist darauf zu achten, dass die Angaben nur mit gleichem Sauerstoff Bezugswert direkt miteinander vergleichbar sind.
Nach der TA Luft sind die Rohabgasemissionen, zur besseren Vergleichbarkeit, als Masse des trockenen Abgases im Normzustand bei 273,15 K und 101325 Pa anzugeben.
Für Verbrennungsmotorenanlagen sind die Angaben auf einen Sauerstoffgehalt von 5 Vol.-% im Abgas zu beziehen.

Umrechnung auf Normzustand

Umrechnung eines Messwertes auf den Normzustand bei einer Temperatur von 273 K ( 0°C) und einem Druck von 101325 Pa (1013,25 mbar).

Umrechnung auf Bezugssauerstoffgehalt

Für die Umrechnung der Emission auf einen festgelegten Bezugssauerstoffgehalt, wird der Sauerstoffgehalt im Abgas zum Zeitpunkt der Messung benötigt.
Die Umrechnung des gemessenen Abgases auf einen festgelegten Sauerstoffbezugswert von 5 Vol.-% erfolgt nach folgender Formel.

Umrechnung von ppm bzw. mg/m³_N

Die Umrechnung von Volumenkonzentration (ppm) in Massenkonzentration (mg/m³) erfolgt mit Hilfe der Molmasse und des Molvolumens.
Der Quotient aus Molmasse zu Molvolumen entspricht der Normdichte des jeweiligen Gases in kg/m³, die ebenso verwendet werden kann. Das Molvolumen im Normzustand von realen Gasen kann im Allgemeinen mit dem Wert 22,41 m³/kmol angesetzt werden.

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Stoffwerte von Gasen

Stoff		Molmasse (g/mol)	Molvolumen (m³/kmol)	Normdichte (kg/m³)
Abgas trocken	5% O2	30,210	22,410	1,348
Abgas trocken	9,6% O2	29,840	22,410	1,332
Abgas feucht	5% O2	28,840	22,410	1,287
Abgas feucht	9,6% O2	28,820	22,410	1,286
Kohlenstoffmonoxid	CO	28,010	22,400	1,251
Stickstoff	N2	28,013	22,403	1,250
Stickstoffmonoxid	NO	30,006	22,410	1,339
Stickstoffoxyde (*1	NOx	46,006	22,410	2,053
Stickstoffdioxid	NO2	46,006	22,410	2,053
Kohlenstoffdioxid	CO2>	44,010	22,261	1,977
Schwefeldioxid	SO2	64,060	21,890	2,856
Sauerstoff	O2	31,999	22,392	1,429
Ozon	O3	47,998	22,41	2,142
Wasserstoff	H2	2,016	22,428	0,090
Methan	CH4	16,043	22,360	0,718
Äthylen	C2H4	28,054	22,245	1,261
Äthan	C2H6	30,069	22,191	1,355
Propan	C3H8	44,096	21,928	2,011
n-Butan	C4H10	58,123	21,461	2,708
Benzol	C8H6	78,108	22,002	3,550
Azethylen	C2H2	26,038	22,226	1,172
Schwefelwasserstoff	H2S	34,076	22,192	1,536
Wasserdampf	H2O	18,016	22,400	0,803
Luft		28,964	22,400	1,293
Helium	He	4,003	22,41	0,178

(*1 Bei Stickoxyde NO_x wird die Normdichte von NO₂ angesetzt.

Umrechnung Abgasemissionswerte von ppm in g/kWh

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