Handbuch der Brenngase und ihrer Eigenschaften

272 Pages·1978·9.58 MB·German

by  Fritz Schuster (auth.)

Fritz Schuster
Handbuch der
Brenngase und
ihrer Eigenschaften
Fritz Schuster
Handbuch
der Brenngase und
ihrer Eigenschaften
Mit 63 Abb. und 236 Tabellen
Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH
CIP-Kurztitelaufnahme der Deutschen Bibliothek
Schuster, Fritz
Handbuch der Brenngase und ihrer Eigenschaften.
- 1. Aufl. - Braunschweig: Vieweg, 1978.
ISBN 978-3-663-01909-1 ISBN 978-3-663-01908-4 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-663-01908-4
Verlagsredaktion: Altred Schubert, Willy Ebert
1978
Alle Rechte vorbehalten
©Springer Fachmedien Wiesbaden 1978
Ursprünglich erschienen bei Friedr. Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH, Braunschweig 1978
Softcover reprint of the hardcover 1st edition 1978
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Satz: Vieweg, Braunschweig
V
Geleitwort
Das vom Verfasseraufgrund seiner eigenen wissenschaftlichen Arbeiten und seines
großen Erfahrungsumfangs mit den praktischen Problemen der Gasindustrie und
insbesondere der Gasanwendung geschriebene Buch wird nicht nur dem Studenten
und Anfänger, sondern auch dem erfahrenen Praktiker eine wertvolle Hilfe sein.
Die Umstellung auf die neuen SI-Einheiten nimmt dem Praktiker das Gefühl für
bekannte Größenordnungen. Der Umdenk- und Umlernprozeß zur Gewöhnung
an die neuen Einheiten wird durch ein Buch, das alle betroffenen Eigenschaften
vergleichend parallel angibt, wesentlich erleichtert. Hierfür ist dem Verfasser von
der Gasindustrie besonderer Dank zu sagen. Dem Studenten wird gleichzeitig ein
Lehrbuch angeboten, das ihm auch die Beschäftigung mit älteren Veröffentlichun
gen und eine Rückschau auf die bisherige Entwicklung der Gastechnik wesentlich
vereinfacht. in diesem Sinn danke ich dem Autor und wünsche seinem Buch einen
vollen Erfolg.
Christoph Brecht
Präsident des DVGW
Deutscher Verein des Gas- und Wasserfaches e.V.
-Technisch-wissenschaftliche Vereinigung-
VI
Gewidmet mit tiefempfundenen Dank meiner Frau
- Grete-
Sie hat selbst in allen schwersten Zeiten, denen gerade unsere Generation jahre
lang ausgesetzt war, aufopfernd dafür gesorgt, daß ich mich meinen beruflichen
und technisch-wissenschaftlichen Arbeiten möglichst ungestört widmen konnte.
Fritz Schuster
VII
Vorwort
Die Bemühungen um eine Vereinheitlichung der Grundwerte von technisch wich
tigen Größen und ihren Einheiten haben auf nationalen Ebenen praktisch für alle
industriellen Zweige beachtliche Übereinstimmungen gebracht-siehe die DIN
Normen und das DVGW-Regelwerk. International gibt es in verschiedenen Län
dern für die jeweils benutzten Grundwerte zum Teil Unterschiede, die einen un
mittelbaren Vergleich von zusammengesetzten Berechnungs-und Meßergebnissen
erschweren. Im Gasfach bietet die Internationale Gas-Union (IGU) mit ihren
Fachkommissionen eine wertvolle Sammel-und Zentralstalle zur weltweiten Ver
einheitlichung allgemeiner Grundgrößen und ihrer Einheiten. Was die Eigenschaf
ten von Brenngasen der öffentlichen Gasversorgung betrifft, hat/. Lorenz in
einem dem IGU-Kongreß 1973 vorgelegten Bericht jeweils neueste Grundwerte
zusammengestellt, von denen im vorliegenden Handbuch ausgegangen wurde. Da
das vorliegende Handbuch das Gebiet der Brenngase weit erfaßt, mußte bei feh
lenden Lorenzwerten von Unterlagen aus anderen Quellen ausgegangen werden.
Durch den deutschen offiziellen Obergang von "klassischen" Einheiten zu den
internationalen 51-Einheiten ergaben sich Vorschläge, die für den Stoff des vor
liegenden Buches unter anderem bezüglich der Energie-Einheiten einen völligen
Wandel brachten. Um den Weg vom "Klassischen" zum "Neuen" für die praktisch
mit Brenngas-Aufgaben in gleich welchem Betrieb Beauftragen zu erleichtern, also
eine Brücke zu vermitteln, wurden für alle betroffenen Eigenschaften als Energie
Einheiten die Kilokalorie (kcal), das Kilojoule (k J) und die Kilowattstunde (kWh)
vergleichend zugrunde gelegt. Ferner wurde bei allen Eigenschaften von Stickstoff
haitigen Gasen, wo notwendig, neben dem reinen Stickstoff (N der Luftstick
2)
stoff (N ,atm) berücksichtigt.
2
Was die zitierten oder im Kapitel "Vertiefungsliteratur" zusammengestellten Ver
öffentlichungen betrifft, wurde, so weit der Titel den Inhalt nicht ausreichend er
klärt, eine konzentriert gehaltene Inhaltskennzeichnung beigegeben.
Der Inhalt des Buches soll zwar den in der technischen Praxis Arbeitenden als
fachliche Unterlage oder Hilfe dienen, er kommt jedoch auch für wissenschaft
lich oder wirtschaftlich tätige Fachkreise und für das Studium in Betracht.
Verschiedene Personen und Fachstellen haben mich bei der Bearbeitung mit
Unterlagen unterstützt. Ihnen allen gebührt mein aufrichtiger Dank! Besonders
hervorzuheben ist die anregungsreiche und harmonische Zusammenarbeit mit
allen für das Zustandekommen des Buches zuständigen Verlagsangehörigen.
Fritz Schuster
TH Aachen - Essen
Inhaltsverzeichnis
A. Einleitung 2. SI-System 63
Abschnitts! iteratur Abgeleitete neue Einheiten - Kraft -
Druck-Energie-Temperatur
B. Allgemeines-gasfachlich und Skalen - Druckumrechnung -Wärme
brenngasfachlich 4 umrechnung
1. Bestandteile technischer Brenngase 4 3. Konzentrationen 74
Gase und Dämpfe, Begriffsinhalt 4. Umrechnungen bei angelsächsischen
Einheiten 74
Brennbare Einzelgase oder -dämpfe
technischer Brenngase Längen- Flächen -Volumen
Geschwindigkeiten-Massen- Drücke
Unhrennbare Einzelgase technischer
Wärmeeinheiten - Literatur
Brenngase
Verunreinigungen oder Gasbegleit E. Gasgesetze und Zustands
stoffe
gleichungen 76
S-Verbindungen-N-Verbindungen
KWstoffe und verwandte Verbindun 1. Das "ideale" Gas 76
gen-Sonstige Verunreinigungen 2. Die Gaskonstante 76
2. Normzustand 6 3. Die realen Gase 78
Reduktion auf Normzustand Literatur
3. Umrechnung von Volumen idealer Gase 4. Erweiterte Zustandsgleichungen für
auf verschiedene Zustandsbedingungen 8 reale Gase 82
4. Wärmewert (Brennwert, Heizwert) 19 Gleichung von van der Waals
5. Dichte 23 Literatur dazu- Reihen-Gleichungen
Umrechnung von Dichtearten inein 5. Joule-Thomson-Effekt 84
ander
F. Die technischen Brenngase 86
6. Wobbewert 25
7. Literatur (Abschnitt B. Allgemeines) 33 1. Begriffsinhalt und Einteilung 86
Einteilungsnorm nach Brennwert
8. Umrechnung der brenngastechnischen
hereichen-Vorläufer der Einteilung
Grundwerte auf verschiedene T empe-
nach dem Wärmewert- Einteilungs
raturen und Drücke 33
vorschläge mit Kennziffern
C. Mathematische Hilfsmittel 35 2. Technische Grundwege zu Brenn
gasen 88
1. Logarithmus 35
Gewinnung-Herstellung-
2. Graphische Methoden 41
Erzeugung
Diagramme
3. Gasbeschaffenheits-Regeln und Gas-
Gerade - Kreisbögen - Potenz
funktion y =x m - Potenzfunktion familien - Versorgungs-Brenngase 88
1. Gasfamilie-2. Gasfamilie-
Y = ex
3. Gasfamilie- KWstof/Luft-Gemi
Nomogramme
sche (Luftgase) von W = 6000 (kcal)
Erste Grundform-Zweite Grund 0
Modellgase: Methan, Propan, n-Butan,
form ,.,
Acetylen/Äthin, Hochofengichtgas,
Literatur betr. graphische Methoden
Koksgeneratorgas, Kohlengeneratorgas,
Mischgas, Kokswassergas, Kohlenwasser
D. Größen, Einheiten, Umrechnungen 59
gas, Stadtgas 1/KG+WG, Stadtgas I ent
1. Einführungs-Grundlagen 59 giftet, Stadtgas 11/KG+GG, Stadtgas II
Zahlen-Grundwerte- Dimension und entgiftet, Methan-Spaltgas/Stadtgas
Einheiten -Gleichungen Qualität nach H0, Methan-Spaltgas/
Inhaltsverzeichnis IX
Stadtgas-Qualität entgiftet, Erdgas L H. Verbrennung 146
Spaltgas/Stadtgas-Qualität, Erdgas H
1. Verbrennungsarten 146
Spaltgas/Stadtgas-Qualität, Erdgas L
Spaltgas entgiftet, Erdgas H-Spaltgas 2. Verbrennungsgleichungen 146
entgiftet, Propan-Spaltgas/Stadtgas 3. Verbrennungs-Kenngrößen oder
Qualität, Propan-Spaltgas entgiftet, -Kennwerte 148
n-Butan-Spaltgas/Stadtgas-Qualität, Luft- Luftverunreinigungen -
n-Butan-Spaltgas entgiftet, Methan
Zündpunkt - Zündgrenzen/Zünd-
Luftgas/Stadtgas-Qualität nach W0 bereich - Zündgrenzen von brenn-
6000, Erdgas L-Luftgas/Stadtgas baren Gemischen - Zündgeschwin-
Qualität, Erdgas H-Luftgas/Stadtgas digkeit
Qualität, Propan-Luftgas/Stadtgas
4. Wärmetechnik -Wärmewirtschaft 158
Qualität, n-Butan-Luftgas/Stadtgas
Qualität, Kokereigas, Klärgas, Erd- Mittlere spezifische Wärmekapazität
gas L/Groningen, Erdgas H/Erdölgas, und Enthalpie von Einzelgasen-
Reichgas I, Reichgas II, Propan Mittlere spezifische Wärmekapazität
Luftgas/Methan-Qualität, n-Butan und Enthalpie der Verbrennungsgase
Luftgas/Methan-Qual ität, Propan technischer Brenngase (Modellgase)
Luftgas/Erdgas L-Qualität, n-Butan sowie feuerungstechnischer Wirkungs-
Luftgas/Erdgas L-Qualität, Raffinerie grad - Verbrennungstemperatur
gas thermisch gecrackt, Raffineriegas
katalytisch gecrackt, Raffineriegas
erformiert; Ölgas-Spaltgase- Luft I. Sondereigenschaften 234
gase-Austauschbarkeit - Prüfbrenner
1. Transporteigenschaften von Gasen 234
4. Einfluß von Inerten auf Brenngas-
Kompressibilitätskoeffizient
eigenschaften 113
2. Strahlung 236
Zusammensetzung von binären
Brenngas-Gemischen für vorgege- Gasstrahlung-Gas-Leuchtflammen-
bene Wobbewerte-Zusammen- strahlung
setzung eines (B renngas + lnerten)
Gemisches für vorgegebenen
Wobbewert J. Vertiefungsliteratur 237
Handbücher, Lexika, Wörterbücher-
G. Vergasung 128 Ideales Gas und quasi-ideale Gase -
Reale Gase- Brennstoff-und Gastech-
1. Gleichgewichtsreaktionen und ihre
nik, Verfahrenstechnik-Größen, Ein-
Konstanten 128
heiten, Dimensions-Systeme-Arbeits
Druckabhängigkeit von Gleich
blätter, Regeln, Normen - Kohlen
gewichtskonstanten
wasserstoffe-Flüssiggase-Erdgase
2. Berechnung der Zusammensetzung Mathematik und graphisches Rechnen -
von Gleichgewichts-Vergasungsgasen 134 Physik, Physikalische Chemie, Wärme-
Vergasung auf Grund der Elementar lehre, Thermodynamik -Gas-Gleich
zusammensetzung des Vergasungs gewichte-Vergasung-Verbrennung,
brennstoffs Feuerungstechnik, Industriegase
Allgemeine Ableitung der Bedin Strömungslehre, Strömungstechnik, Gas
gungen für die Vergasung und die dynamik - Regellehre, Regeltechnik,
Gleichgewichte - Stoffbilanzen Datenverarbeitung-Meßtecho•ik-Energie
Einführung der Gleichgewichts Umwelt, Sicherheit-Statistische
konstanten-Vergasungsbeispiel Methode;, - Randbereiche
nach Gumz für einen festen Brenn
stoff- Formblatt I, II und 111-
Spaltgas-Berechnung nach Gumz Sachwortverzeichnis 258
X
Klein- Groß-
Name
buchstabe buchstabe
Alpha a A
Beta ß B
Gamma 'Y r
Delta 8 ß
Epsilon € E
z
Zeta ~
Eta Tl H
Theta {) E>
Jota t I
Kappa K K
Lambda X A
My Jl M
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Omikron 0 0
Pi 1f n
Rho p p
Sigma a ~
Tau T T
Ypsilon u y
Phi I{) rp
Chi X X
Psi 1/1 \{1
Omega w n