Auto Technik Lexikon - Technik und Treibstoffe
Heizwert
Der Heizwert ist die bei einer Verbrennung maximal nutzbare Waermemenge, bei der es nicht zu einer Kondensation des im Abgas enthaltenen Wasserdampfes kommt, bezogen auf die Menge des eingesetzten Brennstoffs.
Das Formelzeichen für den Heizwert hiess früher Hu, heute Hi.
Angegeben wird der Heizwert z. B. in Kilojoule pro Kilogramm (kJ/kg). Mit Hilfe der Dichte des Brennstoffs kann der massenbezogene Heizwert auch in einen volumenbezogenen Heizwert umgewandelt werden, also z. B. in (kJ/l) oder auch (kJ/m³). üblich sind auch Angaben in (kWh/l) oder (kWh/m³).
Bei gasfoermigen Stoffen bezieht man den Heizwert auf das Volumen bei 101,325 kPa und 0 °C (Normbedingungen). Die Angabe erfolgt dann in Kilojoule pro Normkubikmeter (kJ/Nm³) oder (kJ/mN³), wobei das "N" die Normbedingungen symbolisiert.
Der Heizwert sagt nichts aus über die Brenngeschwindigkeit. So beträgt der Heizwert des Sprengstoffs TNT nur 1/4 des Werts von Holz.
Die Verbrennungstemperatur ist abhaengig vom Brennwert einerseits und von der Waermekapazitaet sowohl der Ausgangsstoffe als auch der Endprodukte der Verbrennungsreaktion, nach der Energie-Bilanz- Formel: "Ausgangs-Temperatur * Waermekapazitaet der Ausgangsstoffe + Brennwert = End-(oder Verbrennungs-)Temperatur * Waermekapazitaet der Endprodukte". Dabei wird die Waermeabgabe an die Umgebung vernachlaessigt (adiabate Betrachtung). Unbeteiligte, aber anwesende Stoffe sind unbedingt mit zu berücksichtigen: Es ist beispielsweise ein Unterschied, ob Magnesium in Luft verbrennt, wobei Brenntemperaturen von rund 2000 °C erreicht werden oder in reinem Sauerstoff. Bei einer Verbrennung in reinem Sauerstoff müssen keine unbeteiligten Stoffe, wie zum Beispiel Stickstoff, miterhitzt werden. Aus dem selben Grund verwendet man zum Autogenschweissen Acetylen und reinen Sauerstoff, weil sonst nicht Temperaturen von etwa 3000 °C erreicht werden koennten.
Die Verbrennungstemperatur ist natuerlich ein Mass für das Bestreben der Ausgangsstoffe, zu Endprodukten zu werden und haengt in so fern mit der Reaktionsgeschwindigkeit zusammen. Diese ist jedoch auch ganz wesentlich von der Beschaffenheit der Reaktionspartner abhaengig. So koenne Feststoffe und Flüssigkeiten (wenn sie nicht als Pulver fein zerstaeubt respektive als winzige Troepfchen fein vernebelt vorliegen) nur von einer Oberflaeche her abbrennen. Gase hingegen, die vollstaendig durchmischt sind, reagieren gegebenenfalls explosionsartig miteinander.
Brennwert
Beim Brennwert wird die Kondensationswaerme des bei der Verbrennung gebildeten Wassers, 2.44 MJ/kg bezogen auf 25 °C, zum Heizwert hinzugezählt. So ist der Heizwert von trockenem Holz (Rest-Feuchtigkeit 20 %) um etwa 7 % niedriger als sein Brennwert.
Das Formelzeichen für den Brennwert ist Ho (auch als oberer Heizwert bezeichnet)
Beispiel:
• Brennwert Holz: 16-18 MJ/kg Trockenmasse.
• Heizwert Holz: 15-17 MJ/kg Trockenmasse.
Beispiele von Heizwerten
1 MJ/kg = 1000 kJ/kg; 1 MJ = 0.2778 kWh
• TNT 4.6 MJ/kg
• Feuchtes Holz 2-3 MJ/kg (bezogen auf Gesamtgewicht einschl. Wassergehalt von 60 %)
• Trockenes Holz 8-13 MJ/kg (bezogen auf Gesamtgewicht einschl. Wassergehalt von 20 %)
• Buche 14.4 MJ/kg (bezogen auf Trockengewicht)
• Eiche 15.2 MJ/kg (bezogen auf Trockengewicht)
• Birke 15.5 MJ/kg (bezogen auf Trockengewicht)
• Tanne 16.2 MJ/kg (bezogen auf Trockengewicht)
• Tanne ca 19 MJ/kg (wasserfrei)
• Holzpellets 18 MJ/kg
• Papier 15 MJ/kg
• Torf (trocken) 15 MJ/kg
• Roh-Braunkohle etwa 17 MJ/kg
• Brikett etwa 20 MJ/kg
• Anthrazit ca 32-34 MJ/Kg
• Koks ca 23-31 MJ/Kg
• Phosphor 25,2 MJ/kg
• Magnesium 25,2 MJ/kg
• Steinkohle etwa 33 MJ/kg
• Altgummi etwa 35 MJ/kg
• Altfett 36 MJ/kg
• Stearin ??
• Paraffin 45 MJ/kg
• Methanol 20 MJ/kg (16 MJ/l)
• Ethanol (Spiritus) 27 MJ/kg (21 MJ/l)
• Isopropanol 30,9 MJ/kg (24,1 MJ/l)
• Biodiesel/Rapsöl 37 MJ/kg (33MJ/l)
• Diesel 40-44 MJ/kg (35-38 MJ/l)
• Heizöl (EL) min. 42,6 MJ/kg (=11,83 kWh/kg oder auch 10,08 kWh/l)
• Benzin 44-53 MJ/kg (32-38 MJ/l)
• Wasserstoff 11 MJ/m³ (120 MJ/kg)
• Stadtgas 16-20 MJ/m³
• Erdgas (Ems) 37 MJ/m³ (50 MJ/kg)
• Ethin 59 MJ/m³ (48,22 MJ/kg)
• Ethan 64/m³ (47 MJ/kg)
• Propan 91 MJ/m³ (46 MJ/kg)
• Butan 119 MJ/m³ (46 MJ/kg)
Zum Vergleich: Naehrwerte in MJ/kg
• Apfel 2 MJ/kg
• Kartoffeln 4 MJ/kg
• Fritten 10 MJ/kg
• Butter 30 MJ/kg
Zum Vergleich: Weitere Energiedichten in MJ/kg
• Geladener Elektrolyt-Kondensator: 50 * 10^-6 MJ/kg (= 50 J/kg)
• Batterie: 0,5 MJ/kg
• Kernspaltung U-235: 90 TJ/kg = 22 kt TNT per kg
• Kernfusion: 300 TJ/kg = 70 kt TNT per kg
• Umwandlung von Masse in Energie: 90 PJ/kg = 21 Mt TNT per kg
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