Dulongsche Verbandsformel

Die Dulong’sche Verbandsformel ist eine Methode zur Bestimmung des unteren Heizwertes (heute Heizwert) 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 (etwa kg je kg Brennstoff) sich entsprechend zu Eins addieren:

${\text{Kohlenstoff}}\,(c)+{\text{Wasserstoff}}\,(h)+{\text{Sauerstoff}}\,(o)+{\text{Schwefel}}\,(s)+{\text{Stickstoff}}\,(n)+{\text{Wasser}}\,(w)+{\text{Asche}}\,(a)=1$

Beruhend auf den Heizwerten der einzelnen Bestandteile wurde von Pierre Louis Dulong die Verbandsformel zur näherungsweisen Bestimmung des Heizwertes $H_{\mathrm {u} }$ in MJ/kg (auch unterer Heizwert genannt) abgeleitet:

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

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

$H_{\mathrm {u} }=34{,}8\cdot c+93{,}9\cdot h-10{,}8\cdot o+10{,}5\cdot s+6{,}3\cdot n-2{,}44\cdot w$

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

$H_{\mathrm {o} }=H_{\mathrm {u} }+m_{\mathrm {w} }\cdot r_{\mathrm {o} }(\vartheta _{\mathrm {o} })$

wobei $m_{\mathrm {w} }$ 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.

$m_{\mathrm {w} }=9\cdot h+w$

Die Verdampfungsenthalpie ist mit $r_{\mathrm {o} }=2442\,\mathrm {kJ/kg}$ 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.

Weblinks

• Charakterisierung von Ersatzbrennstoffen hinsichtlich brennstofftechnischer Eigenschaften (abgerufen am 22. Mai 2020)
• Ermittlung der Energieeffizienz in Anlagen zur thermischen Abfallbehandlung (abgerufen am 22. Mai 2020)
• Röntgenfluoreszenzanalyse zur prozessnahen Analytik von Reduktionsmitteln für den Hochofenprozess (abgerufen am 22. Mai 2020)
• Charakterisierung des Energiepotentials von Klärschlamm über den Heizwert (abgerufen am 22. Mai 2020)