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Abgasvolumenstrom bei Luftüberschuss

Jeder Kubikmeter Gas ergibt bei λ = 1 das Mindest-Abgasvolumen. Jede überschüssige Luft geht unverbrannt mit durch: Je Kubikmeter Gas kommen (λ − 1) · L_min dazu.

V̇A=V̇B·(VA,min+(λ−1)·Lmin)
Umstellen nach
V̇A
Abgasvolumenstrom (feucht, Normzustand) m³/h · l/min · l/h
V̇B
Brenngas-Volumenstrom (Normzustand) m³/h · l/min · l/h
VA,min
Mindest-Abgasvolumen je m³ Gas (feucht, λ = 1) m³/m³
Lmin
Mindestluftbedarf m³/m³
λ
Luftzahl –

Die Formel umgestellt

  • nach V̇A Abgasvolumenstrom (feucht, Normzustand)V̇A=V̇B·(VA,min+(λ−1)·Lmin)
  • nach V̇B Brenngas-Volumenstrom (Normzustand)V̇B=V̇AVA,min+(λ−1)·Lmin
  • nach VA,min Mindest-Abgasvolumen je m³ Gas (feucht, λ = 1)VA,min=V̇AV̇B−(λ−1)·Lmin
  • nach Lmin MindestluftbedarfLmin=V̇AV̇B−VA,minλ−1
  • nach λ Luftzahlλ=V̇AV̇B−VA,minLmin+1

Größen und Einheiten

ZeichenGrößeEinheiten
V̇AAbgasvolumenstrom (feucht, Normzustand)m³/h, l/min, l/h
V̇BBrenngas-Volumenstrom (Normzustand)m³/h, l/min, l/h
VA,minMindest-Abgasvolumen je m³ Gas (feucht, λ = 1)m³/m³
LminMindestluftbedarfm³/m³
λLuftzahlohne Einheit

Merke

V̇_A = V̇_B · (V_A,min + (λ − 1) · L_min). Bei Methan: CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O; mit dem Stickstoff der Luft ergibt 1 m³ Methan bei λ = 1 genau 10,52 m³ feuchtes Abgas aus 9,52 m³ Luft. Erdgas H liegt bei rund 10,8 m³/m³.

In der Praxis

Mehr Luftüberschuss heißt mehr Abgas: Es trägt mehr Wärme ab (höherer Abgasverlust) und ist verdünnter, darum sinken CO₂-Gehalt und Taupunkt – ein Brennwertgerät kondensiert schlechter. Den Abgasvolumenstrom braucht man für die Bemessung der Abgasanlage (DIN EN 13384-1, sinngemäß) und für die Geschwindigkeit im Abgasrohr. Werte im Normzustand (0 °C, 1013 mbar); warmes Abgas hat ein deutlich größeres Betriebsvolumen. Verbrennungskennwerte sinngemäß nach DVGW G 260 und der Stöchiometrie der Gasbestandteile.

Beispiel

Eine Gastherme verbrennt 2,4 m³/h Erdgas H (L_min = 9,8 m³/m³, V_A,min = 10,8 m³/m³) mit λ = 1,3. Wie groß ist der feuchte Abgasvolumenstrom?

Weiter mit

VerbrennungsluftbedarfLuftzahl aus dem SauerstoffgehaltCO₂-Gehalt aus dem SauerstoffgehaltAbgasverlust (Siegert-Formel)