EBSILON®Professional Online Dokumentation
Der Heizwert eines Fluids (NCV: unterer Heizwert, GCV:oberer Heizwert) wird über eine Komponente 1 oder eine Komponente 33 definiert.
Öffnen Sie im Eigenschaftsblatt der Komponente 1 bzw. 33 die Registerkarte "Stoff-Anteile".
Auf der linken Seite befindet sich eine Tabelle mit den Überschriften "Option" und "Wert". Darüber ist eine Kombobox angeordnet.
Die rechte Tabelle ist die Zusammensetzungstabelle.
Der Inhalt beider Tabellen hängt davon ab, an welchem Leitungstyp die Komponente angeschlossen ist.
Die "Heizwert-Referenztemperatur" (TNCVREF) gibt die Temperatur an, für die Heizwerte angegeben werden. Diese Temperatur ist eine Modelleinstellung und kann in diesem Feld überschrieben werden. Die Vorgabe der Referenztemperatur ist hier NUR bei gleichzeitiger expliziter Vorgabe der Methode möglich (also nicht bei "gemäß Modelloptionen").
FNCVCALC, FNCVCALCELEM und TNCVREF werden dann in Strömungsrichtung weitergegeben und dazu in den Leitungen gespeichert. Bei Mischerkomponenten werden die Spezifikationen der Hauptleitung (Eingang 1) an den Ausgang übertragen. Wenn Leitungen mit unterschiedlichen Spezifikationen angeschlossen werden sollen, muss daher die Leitung mit den Spezifikationen, die beibehalten werden sollen, an Anschluss 1 angeschlossen werden.
Das Gleiche gilt übrigens für die "Wasser/Dampfberechnung" bzw. die Wasserdampftafel FSTEAMFORMULATION , für die Gas-/Rauchgasberechnung" bzw. die Gastafel FGASFORMULATION und die Realgas-Korrektur FREALGC.
Ebsilon sieht die Verdampfungswärme immer als fühlbare Wärme an, womit die latente Wärme und damit der Heizwert grundsätzlich in der flüssigen und der gasförmigen Phase gleich sind. Bei Ebsilon hat die Gasphase bei 0°C eine Enthalpie von 0, und zwar sowohl bei Ausgangsstoffen (z. B. Methanol und Sauerstoff) als auch bei Produkten (z. B. CO2 und H2O). Würde man den Nullpunkt beim Methanol und/oder Wasser in die flüssige Phase legen, müsste man den Heizwert entsprechend verkleinern odere vergrößern.
Der "Unterer/Oberer Heizwert GCV gemäß Zusammensetzung" zeigt den Heizwert an, den EBSILON®Professional für und aus der gegebenen Zusammensetzung errechnet. Dies ist nicht der angegebene Heizwert, der für die Berechnung verwendet wird, es sei denn, "Nein, immer aus der Zusammensetzung berechnete Heizwerte verwenden" ist ausgewählt.
Der Grund dafür ist, dass Heizwertberechnungen, insbesondere für feste und flüssige Brennstoffe, nur eine Annäherung sind. Wenn Sie den NCV Ihres Brennstoffs kennen, können Sie diesen Wert in das Feld "Vorgabe für oberen/unteren Heizwert (falls erforderlich)" eingeben.
Bei Gasen lässt sich der Heizwert aufgrund der Angabe der molekularen Zusammensetzung recht genau berechnen.
Bei festen und flüssigen Brennstoffen gibt es in der Regel eine Elementaranalyse, die lediglich eine Abschätzung des Heizwertes erlaubt.
Ebsilon bietet verschiedene Methoden für beides, die Abschätzung des Heizwertes aus der Elementaranalyse und die Berechnung des Heizwertes aus der chemischen Zusammensetzung.
Die in Ebsilon implementierte Standardmethode zur NCV/GCV-Berechnung nach FDBR verwendet empirische Formeln, die auf der Elementaranalyse basieren. Sie sollte daher aus logischen Gründen nur für feste und flüssige Brennstoffe verwendet werden, bei denen nur eine Elementaranalyse angegeben werden kann.
Mögliche Methoden (FNCVCALCELEM) für die Brennwertberechnung aufgrund der Elementaranalyse (Zeile: Methode zur Heizwertberechnung für Feststoffe (Elementaranalyse: C, H, O, N, S,Cl).
0: FDBR1: Dulong
2: Boie
3: Grummel/Davis
4: Mott/Spooner
5: IGT
6: Seyler
7: Neavel
8: Gegeben
9: Franz/Lloyd
10: Channiwala
Die Methoden 1 bis 10 beziehen sich alle auf den oberen Heizwert. Er wird dann mit der Verdampfungsenthalpie des Wassers bei der Referenztemperatur in den unteren Heizwert umgerechnet.
Bei gasförmigen Brennstoffen ist die chemische Zusammensetzung meist bekannt. Daher können hier genauere Methoden verwendet werden, die auch in Ebsilon verfügbar sind. Die Methode wird in den Modelleinstellungen festgelegt, kann aber hier durch Ändern des Wertes der Zeile "Methode zur Heizwertberechnung für Gase" überschrieben werden:
Allerdings werden nicht alle in Ebsilon verfügbaren Substanzen durch ISO 6976 und ASTM 3588 abgedeckt. Wenn die Flüssigkeit Substanzen enthält, die nicht von der gewählten Norm abgedeckt werden, ist das Verfahren wie folgt:
- Es wird keine NCV-Berechnung durchgeführt, wenn eine Spezifikation über eine Elementaranalyse (C, H, O, N, S, Cl) erfolgt, oder wenn Feststoffe (Ca- und Mg-Verbindungen) vorhanden sind.
Asche ist zulässig, ihr wird ein NCV von 0 zugeordnet.
In der Eingabemaske wird in diesem Fall kein NCV vorgeschlagen ("0" wird angezeigt), der Benutzer muss den NCV dann selbst eingeben. Da auch keine Umrechnung der Referenztemperatur nach der Norm erfolgen kann, muss der NCV für die Referenztemperatur 0°C angegeben werden.
- Für alle anderen Stoffe, die nicht von der ISO 6976 abgedeckt werden, können chemische Reaktionsgleichungen aufgestellt werden, mit deren Hilfe diese Stoffe den ISO 6976-Stoffen zugeordnet werden können. Der NCV wird dann auf der Basis der Standardbildungsenthalpien berechnet.
- Für Stoffe, die nicht in der ASTM 3588, sondern in der ISO 6976 enthalten sind, wird bei der Auswahl der ASTM 3588 der Wert der ISO 6976 als Ersatzwert verwendet.
- In ASTM 3588 sind die NCVs nur für eine Referenztemperatur von 60°F definiert. Bei Auswahl der ASTM 3588 wird die ISO 6976 für die Umrechnung der Referenztemperatur verwendet.
Die folgende Tabelle gibt einen Überblick über die Behandlung der Stoffe:
| Substanz | ISO-6976 Berechnung | ASTM-3588 Berechnung |
| Stickstoff (N2) | ja | ja |
| Sauerstoff (O2) | ja | ja |
| Argon (Ar) | ja | ja |
| Wasser (H2O) | ja | Ersatz durch ISO-6976 |
| Kohlendioxid (CO2) | ja | ja |
| Kohlenmonoxid (CO) | ja | ja |
| Kohlenoxidsulfid (COS) | ja | Ersatz durch ISO-6976 |
| Wasserstoff (H2) | ja | ja |
| Schwefelwasserstoff (H2S) | ja | ja |
| Methan (CH4) | ja | ja |
| Ethan (C2H6) | ja | ja |
| Propan (C3H8) | ja | ja |
| n-Butan (C4H10) | ja | ja |
| n-Pentan (C5H12) | ja | ja |
| n-Hexan (C6H14) | ja | ja |
| n-Heptan (C7H16) | ja | ja |
| Azetylen (C2H2) | ja | ja |
| Benzol (C6H6) | ja | ja |
| Schwefeldioxid (SO2) | ja | Ersatz durch ISO-6976 |
| Chlorwasserstoff (HCl) | mit Standard-Bildungsenthalpie | mit Standard-Bildungsenthalpie |
| Asche (nicht brennbare Feststoffe) | Heizwert = 0 | Heizwert = 0 |
| Kalk (Ca(OH)2) | nein | nein |
| Elementarer Kohlenstoff (C) | nein | nein |
| Methanol (CH3OH) | ja | Ersatz durch ISO-6976 |
| n-Oktan (C8H18) | ja | ja |
| n-Nonan (C9H20) | ja | ja |
| n-Dekan (C10H22) | ja | ja |
| n-Dodekan (C12H26) | mit Standard-Bildungsenthalpie | mit Standard-Bildungsenthalpie |
| Isobutan (2-Methylpropan) | ja | ja |
| Isopentan (2-Methylbutan) | ja | Ersatz durch ISO-6976 |
| Neopentan (2,2-Dimethylpropan) | ja | ja |
| Neohexan (2,2-Dimethylbutan) | ja | ja |
| 2,3-Dimethylbutan | ja | ja |
| Cyclopentan (C5H10) | ja | ja |
| Isohexan (2-Methylpentan) | ja | ja |
| 3-Methylpentan | ja | ja |
| Methylcyclopentan (CH3-C5H9) | ja | Ersatz durch ISO-6976 |
| Cyclohexan (C6H12) | ja | ja |
| Methylcyclohexan (CH3-C6H11) | ja | ja |
| Ethylcyclopentan (C2H5-C5H9) | ja | Ersatz durch ISO-6976 |
| Ethylcyclohexan (C2H5-C6H11) | ja | Ersatz durch ISO-6976 |
| Toluol (Methylbenzol, CH3-C6H5) | ja | Ersatz durch ISO-6976 |
| Ethylbenzol (C2H5-C6H5) | ja | Ersatz durch ISO-6976 |
| ortho-Xylen (1,2-Dimethylbenzol) | ja | Ersatz durch ISO-6976 |
| cis-Decalin (Decahydronaphthalen, C10H18) | mit Standard-Bildungsenthalpie | mit Standard-Bildungsenthalpie |
| trans-Decalin (Decahydronaphthalen, C10H18) | mit Standard-Bildungsenthalpie | mit Standard-Bildungsenthalpie |
| Ethen (Ethylen, C2H4) | ja | ja |
| Propen (Propylen, C3H6) | ja | ja |
| 1-Buten (C4H8) | ja | ja |
| cis-2-Buten | ja | ja |
| trans-2-Buten | ja | Ersatz durch ISO-6976 |
| Isobuten (2-Methylpropen) | ja | Ersatz durch ISO-6976 |
| 1-Penten (C5H10) | ja | ja |
| Propadien (Allen, C3H4) | ja | Ersatz durch ISO-6976 |
| 1,2-Butadien (Methylallen, C4H6) | ja | Ersatz durch ISO-6976 |
| 1,3-Butadien (Vinyläthylen, C4H6) | ja | Ersatz durch ISO-6976 |
| Ethanol (C2H5OH) | mit Standard-Bildungsenthalpie | mit Standard-Bildungsenthalpie |
| Methanethiol (Methylmercaptan, CH3SH) | ja | Ersatz durch ISO-6976 |
| HCN (Blausäure) | ja | Ersatz durch ISO-6976 |
| Schwefelkohlenstoff (CS2) | ja | Ersatz durch ISO-6976 |
| Luft | ja | ja |
| Helium (He) | ja | ja |
| Neon (Ne) | ja | ja |
| Krypton (Kr) | ja | ja |
| Xenon (Xe) | ja | ja |
| N2O (Lachgas) | ja | Ersatz durch ISO-6976 |
| Elementarer Wasserstoff (H) | nein | nein |
| Elementarer Sauerstoff (O) | nein | nein |
| Elementarer Stickstoff (N) | nein | nein |
| Elementarer Schwefel (S) | nein | nein |
| Chlor (Cl) | nein | nein |
| Asche (g) | nein | nein |
| Stickstoffmonoxid (NO) | mit Standard-Bildungsenthalpie | mit Standard-Bildungsenthalpie |
| Stickstoffdioxid (NO2) | mit Standard-Bildungsenthalpie | mit Standard-Bildungsenthalpie |
| Ammoniak (NH3) | ja | Ersatz durch ISO-6976 |
| Calciumcarbonat (CaCO3) | nein | nein |
| Calciumoxid (CaO) | nein | nein |
| Calciumsulfat (CaSO4) | nein | nein |
| Magnesiumkarbonat (MgCO3) | nein | nein |
| Magnesiumoxid (MgO) | nein | nein |
| Wasser im Brennstoff (H2OB) | nein | nein |