Allgemeine Betrachtungen
Heizölfeuerungen
Sprayverbrennung,
Gelbbrenner
Heizölverbrennung
mit Blaubrenner
Spraycharakterisierung
Brennstoffzerstäubung
Zerstäubung
von Heizöl EL mit Druckdralldüse
Tropfenverdampfung, D²-Gesetz
Ölbrenner
Feststofffeuerungen
Brennstoffaufbereitung bei Feststoffverbrennung
Klassifizierung
der Feststofffeuerungen
Tropfenverdampfung,
D²-Gesetz
Wenn bei der Tropfenverdampfung die Wärmezufuhrrate aus der Umgebung in den Tropfen konstant ist, nimmt die Fläche des verdampfenden Tropfens linear ab. Dies ist identisch mit einer linearen Abnahme des Durchmesserquadrats ® D²-Gesetz. Nach diesem Gesetz ist die Verdampfungszeit eines Tropfens quadratisch proportional zu dem anfänglichen Tropfendurchmesser. Die Verdampfung wird von der Wärmedurchgangszahl und der Umgebungstemperatur beeinflusst. Abbildung 22 zeigt die Verdampfungszeit eines Heizöltropfens im Feuerraum eines Niedertemperaturkessels.
Abbildung 22: Brennzeit (Verdampfungszeit) eines Heizöltropfens im Feuerraum eines Niedertemperaturkessels
Abbildung 23: Einfluss der Betriebstemperatur und der Brennstoffzusammensetzung auf die Verdampfung. D: Anfangs-Tropfengröße = 1 mm;
d: abnehmende Tropfengröße während der Verdampfung; t: Verdampfungszeit.
Die Verdampfungskonstante K ist die Zeit, in der die Oberfläche (genauer gesagt der Durchmesserquadrat, d²) des verdampfenden Tropfens 1 mm² abnimmt. Das augenblickliche Tropfendurchmesserquadrat beträgt
oder 
(7)
mit D als der Durchmesser zum Zeitpunkt 0 und t als die Verdampfungszeit (Abbildung 23).
Aufgabe 7: Ein Heizölspray weist folgende gemittelte Tropfengrößenverteilung auf:
D 0,1 = 10 µm, D 0,5 = 20 µm, D 0,9 = 40 µm, D 0,99 = 80 µm, D 0,999 = 100 µm.
Die Verdampfungskonstante im Flammrohr eines Blaubrenners beträgt K = 1,3 s/mm².
a) Wie hoch ist die Verdampfungszeit der angegebenen Tropfengrößen in dem Heizölbrenner?
b) Wie groß sind die Tropfen nach 5 ms Verweilzeit?
c) Wie hoch ist die CO-Konzentration im Abgas, wenn die Tropfen der Tropfenklasse D 0,999 die Flammenzone nach 5 ms Verweilzeit verlassen und unter ungünstigen Bedingungen lediglich
zur CO oxidiert werden? Die Luftzahl der Verbrennung ist λ = 1,1 und der CO2-Gehalt im Abgas beträgt 15 %
d) Wie hoch ist die CO-Konzentration, wenn alle Tropfen, die größer sind als D 0,99 die Tropfengröße von D 0,999 aufweisen?
Aufgabe 8: Warum sind die Mittelwert-Tropfengrößen D0,1 für die Zündstabilität, D0,99 für das Flammenvolumen und D0,999 für die schadstoffarme Verbrennung ausschlaggebend?
Aufgabe 9: Der Feuerraum eines Niedertemperaturkessels mit kaltem Feuerraum für 44 kW Brennerleistung weist eine Länge von 500 mm auf. Die Geschwindigkeit der Ölspray-Luft-Mischung beträgt 25 m/s. Welche Hohlkegel-Brennerdüsen bei welchem Förderdruck sind für den Heizölbrenner geeignet? (siehe Tabelle 5 und Abbildung 22)
Aufgabe 10a: Welche Düsen nach Tabelle 5 sind geeignet für eine Brennerleistung von 24 kW bei einem maximalen Tropfendurchmesser mit 90 mm, wenn der Förderdruck
im Bereich 10 < p < 20 bar variiert wird (Gln (4) und (6)).
b: Was ist wirklichkeitsfremd in der Aufgabe 10 a?
c: Welche Düse würden Sie nehmen, wenn ein neuer 24 kW-Ölbrenner bei einer Heizungssanierung an einen alten 35-kW-Kessel angebaut wird, und warum gerade diese Düse?
d: Welche Düse würden Sie nehmen, wenn der 24-kW-Brenner an einen neuen 23-kW-Kessel angebaut wird, und warum gerade diese Düse?