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Alt 23.09.2008, 21:40   #1   Druckbare Version zeigen
ottopaul Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 5
Rauchgas Abgas zurückrechnen

Hallo, folgendes:
ich bekomme im Abgaskanal die menge nach der verbrennung (rauchgasmenge).
wie kann ich zurückrechnen wieviel luft ich zugeführt habe.
die erdgasmenge kenne ich und die temperatur vor dem und hinter dem brenner kenne ich.

wie mache ich sowas?

vielen dank im voraus
ottopaul ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 23.09.2008, 21:49   #2   Druckbare Version zeigen
baltic Männlich
Mitglied
Beiträge: 1.468
AW: Rauchgas Abgas zurückrechnen

Willkommen im Forum!

Verstehe ich es recht:
Bekannte Menge Erdgas + unbekannte Menge Luft bei Temperatur 1
=> Vollständige (?) Verbrennung
=> Bekannte Menge der Abgase (CO2 und H2O) + unbekannte Menge sonstige Bestandteile der Luft bei Temperatur 2; Gesamtmenge ist bekannt

Stimmt es so?

lg, baltic
baltic ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 23.09.2008, 21:59   #3   Druckbare Version zeigen
ottopaul Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 5
AW: Rauchgas Abgas zurückrechnen

also....
wir haben einen brenner in einem luftkanal sitzen und erhitzen die luft auf ca. 860 Grad. der kunde hat aber nur einen mengenmessung weit hinter unserem brenner (also das Rauchgas - nach der verbrennung).

nun muss ich aber die luftmenge vor unserem brenner wissen, um dementsprechend das gasregelventil so zu fahren, das eine stöchometrische verbrennung stattfindet.
die temperaturen gibt es vor und nach dem brenner. also kalte luft und heiße luft.

nun muss ich vom rauchgas zurückrechnen in die "reine" luft vor dm brenner.
ottopaul ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 23.09.2008, 22:47   #4   Druckbare Version zeigen
baltic Männlich
Mitglied
Beiträge: 1.468
AW: Rauchgas Abgas zurückrechnen

Dann dürfte mit entsprechender Berücksichtigung der Temperatur aus der Gasmenge nach der Verbrennung der Anteil der Luft so zu berechnen sein (Das ist aber die Näherung für ideale Gase und dürfte hier nicht sonderlich günstig sein. Hohe Temperatur ist der Näherung aber zuträglich. Wie sieht es mit dem Druck aus?):

{\begin{eqnarray}V(\mathrm{Luft,}T_2) & = & V(\mathrm{Rauchgas,}T_2)-V(\mathrm{CO_2,}T_2)-V(\mathrm{H_2O,}T_2)+V(\mathrm{O_2,}T_2) \\\frac{V_1}{T_1} & = & \frac{V_2}{T_2} \\V(\mathrm{CO_2,}T_2) & = & \frac{V(\mathrm{CO_2,}T_1)\cdot T_2}{T_1} \\V(\mathrm{H_2O,}T_2) & = & \frac{V(\mathrm{H_2O,}T_1)\cdot T_2}{T_1} \\V(\mathrm{CO_2,}T_1) & = & V(\mathrm{CH_4,}T_1) \\V(\mathrm{H_2O,}T_1) & = & 2\cdot V(\mathrm{CH_4,}T_1) \\V(\mathrm{O_2,}T_2) & = & \frac{V(\mathrm{O_2,}T_1)\cdot T_2}{T_1} \\V(\mathrm{O_2,}T_1) & = & 1.5\cdot V(\mathrm{CH_4,}T_1) \\V(\mathrm{Luft,}T_2) & = & V(\mathrm{Rauchgas,}T_2)-\frac{V(\mathrm{CH_4,}T_1)\cdot T_2}{T_1}-\frac{V(2\cdot \mathrm{CH_4,}T_1)\cdot T_2}{T_1}+\frac{1.5\,V(\mathrm{CH_4,}T_1)\cdot T_2}{T_1} \\& = & V(\mathrm{Rauchgas,}T_2)-\frac{1.5\,V(\mathrm{CH_4,}T_1)}{T_2}\end{eqnarray}}

Du müsstest also mit der Formel {V(\mathrm{Luft,}T_2)=V(\mathrm{Rauchgas,}T_2)-\frac{1.5\,V(\mathrm{CH_4,}T_1)}{T_2}} die Luftmenge vor der Verbrennung bei Temperatur 1 abschätzen können. Falls ich mich nicht irgendwo verrechnet habe, ist dennoch zu überlegen, inwieweit die Rechnung wegen Nebenreaktionen des Stickstoff, nicht-idealen Verhaltens, Abkühlung vor der Temperaturmessung usw. aussagekräftig ist.

Vielleicht beurteilen das ja noch die Experten (hoffentlich nicht zu streng)

lg, baltic
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Alt 23.09.2008, 22:59   #5   Druckbare Version zeigen
ottopaul Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 5
AW: Rauchgas Abgas zurückrechnen

der druck vor dem brenner ist konstant, da ein gleichdruckregler vorgeschaltet ist.

kannst du die formel auch einem nicht chemiker erläutern? das wäre super nett. danke
ottopaul ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 23.09.2008, 23:11   #6   Druckbare Version zeigen
baltic Männlich
Mitglied
Beiträge: 1.468
AW: Rauchgas Abgas zurückrechnen

Also: Gleichungen von oben nach unten:
  1. Was am Ende der Anlage gemessen wird, ist das Gesamtgas {V(\mathrm{Rauchgas},T2)}. Dort ist CO2 und H2O enthalten. Beides ist in der ursprünglichen Luft nicht enthalten und wird daher vom gemessenen abgezogen. Dafür hat die Verbrennung Sauerstoff verbraucht, dessen Volumen daher wieder zugeschlagen werden muss. Dies alles bei der Temperatur 2, weil da gemessen wird.
  2. Aus dem idealen Gasgesetz PV=nRT folgt diese Proportionalität für Druck und Volumen. Dies wird für alles andere benutzt.
  3. Gleichung 2 umgestellt und CO2 eingesetzt, um das (noch nicht bekannte) Volumen bei T1 auf T2 umzurechnen
  4. Das gleiche für H2O.
  5. Aus einem Methanmolekül wird ein CO2-Molekül. Also sind bei gleicher Temperatur die Volumina gleich.
  6. Aus einem Methanmolekül werden zwei H2O-Moleküle. Also verdoppelt sich bei gleicher Temperatur das Volumen.
  7. Gleichung 3 bzw. 4, diesmal für den Sauerstoff
  8. Aus der Reaktionsgleichung
    CH4+1.5O2->CO2+2H2O
    wird klar, dass auf ein verbranntes Methanmolekül 1.5 Sauerstoffmoleküle verbraucht werden. Daher entspricht das Volumen verbrauchten Sauerstoffs dem 1.5-fachen des Erdgas-Volumens.
  9. Jetzt folgt etwas Mathematik: Durch Einsetzen der vorher genannten Zusammenhänge in Gleichung 1 gibt es diese ausführliche Gleichung, die nur mehr von T1, T2 und dem Gesamtrauchgasvolumen abhängt. Alle drei Werte werden bei der Anlage gemessen.
  10. Durch elementares Zusammenfassen ist dies nun eine übersichtliche Form.

lg, baltic
baltic ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 23.09.2008, 23:17   #7   Druckbare Version zeigen
baltic Männlich
Mitglied
Beiträge: 1.468
AW: Rauchgas Abgas zurückrechnen

Mir fällt gerade auf, dass die Formel das Luft-Volumen ja noch bei T2 angibt. Das macht keinen Sinn, weil das Erdgasvolumen ja auch bei T1 gemessen wird. Also das ganze nochmal auf T1 korrigieren:

{V(\mathrm{Luft,}T_2)=V(\mathrm{Rauchgas,}T_2)-\frac{1.5\,V(\mathrm{CH_4,}T_1)}{T_2}}

{V(\mathrm{Luft,}T_1)=\frac{V(\mathrm{Luft,}T_2)\cdot T_1}{T_2}}

{\begin{eqnarray}V(\mathrm{Luft,}T_1) & = & \frac{T_1}{T_2}\left[V(\mathrm{Rauchgas,}T_2)-\frac{1.5\,V(\mathrm{CH_4,}T_1)\cdot T_2}{T_1}\right] \\& = & \frac{V(\mathrm{Rauchgas,}T_2)\cdot T_1}{T_2}-1.5\,V(\mathrm{CH_4,}T_1)\end{eqnarray}}

lg, baltic

Geändert von baltic (23.09.2008 um 23:24 Uhr) Grund: Noch ein Fehler. Übrigens auch im Beitrag weiter oben und nicht mehr korrigierbar!
baltic ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 28.09.2008, 22:10   #8   Druckbare Version zeigen
ottopaul Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 5
AW: Rauchgas Abgas zurückrechnen

was setze ich für (ch4,t1) ein ?
ottopaul ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 28.09.2008, 22:22   #9   Druckbare Version zeigen
baltic Männlich
Mitglied
Beiträge: 1.468
AW: Rauchgas Abgas zurückrechnen

Zitat:
Zitat von ottopaul Beitrag anzeigen
Hallo, folgendes:
ich bekomme im Abgaskanal die menge nach der verbrennung (rauchgasmenge).
wie kann ich zurückrechnen wieviel luft ich zugeführt habe.
die erdgasmenge kenne ich und die temperatur vor dem und hinter dem brenner kenne ich.
V(Rauchgas,T2)=menge nach der verbrennung
V(CH4,T1)=erdgasmenge kenne ich
T1=temperatur vor dem
T2=und hinter dem

lg, baltic
baltic ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 01.10.2008, 22:31   #10   Druckbare Version zeigen
ottopaul Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 5
AW: Rauchgas Abgas zurückrechnen

hallo,
danke erstmal für die antworten....echt super von dir...

ich habe normvolumen. kein betriebsvolumen...spielt das eine rolle?

kann ich nicht die folgendes rechnen

luftmenge = rauchgasmenge - erdgasmenge


geht das??
ottopaul ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 01.10.2008, 23:41   #11   Druckbare Version zeigen
baltic Männlich
Mitglied
Beiträge: 1.468
AW: Rauchgas Abgas zurückrechnen

Zitat:
Zitat von ottopaul Beitrag anzeigen
ich habe normvolumen. kein betriebsvolumen...spielt das eine rolle?
Was das ist, weiß ich leider nicht. Da müsstest du mich aufklären.

Zitat:
Zitat von ottopaul Beitrag anzeigen
kann ich nicht die folgendes rechnen

luftmenge = rauchgasmenge - erdgasmenge
Hach, wenn das ginge, wäre es ja schön Nein, das geht leider nicht, weil aus einem Methanmolekül ein Kohlendioxidmolekül und zwei Wassermoleküle werden, auf der anderen Seite aber Sauerstoff aus der Luft verbraucht wird. Nun hängt das Volumen von Gasen in guter Näherung von der Teilchenanzahl ab und außerdem variiert das Volumen mit der Temperatur. Es gibt also eine Reihe von Einflüssen, die berücksichtigt werden müssen.

Ich weiß allerdings nicht, ob die Formel, die ich gepostet habe (so sie denn im mathematischen Sinne stimmt) eine gute Näherung für dein Problem ist. Evtl. ist es einfacher, die Luftmenge vielleicht durch ein mobiles Gerät o.ä. einmalig genau zu messen und so eine Kalibrierung vornehmen zu können (Welche Schalterstellung für die Luft brauche ich für welches Volumen Erdgas o.ä.). Ich bin kein Verfahrenstechniker und habe keine Ahnung, wie sowas funktionieren könnte. Mein Ansatz ist akademisch ob er in der Praxis funktioniert, müsste auf jeden Fall erst jemand anders beurteilen...

lg, baltic
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