Brennprozess

Der Brennprozess bezeichnet die chemische Reaktion eines Brennstoffs mit einem Oxidationsmittel, meist Sauerstoff aus der Luft, bei der Wärme, Licht und oft Flammen freigesetzt werden. Er ist exotherm und dient der Energiegewinnung in Haushalt, Industrie und Mobilität.

Bei der Verbrennung unterscheidet man meist zwischen vollständiger und unvollständiger Verbrennung. Vollständige Verbrennung liefert im idealen Fall CO2 und H2O; unvollständige Verbrennung kann CO, Ruß oder andere Kohlenstoffverbindungen erzeugen, wenn Sauerstoffmangel, Temperaturen oder Verweilzeiten ungünstig sind.

Flammenarten umfassen vorgemischte (premixed) Flammen und Diffusionsflammen. Die Verbrennung wird durch Größen wie Temperatur, Druck, Sauerstoffzufuhr, Verweilzeit und Turbulenz des Brennstoff-Gas-Gemisches bestimmt. Die Äquivalenzrate φ beschreibt das Verhältnis von vorhandenem Sauerstoff zur stöchiometrisch benötigten Menge.

Anwendungen finden sich in Verbrennungsmotoren, Heizkesseln, Kraftwerken sowie industriellen Prozessen. Wichtige Themen sind Brennstoffeffizienz, Emissionen (CO2, Stickoxide NOx, Partikel) und Umweltauflagen; Regenerationen und Abgasnachbehandlung verbessern die Umweltbilanz.

Thermodynamisch ist die adiabatische Flammentemperatur ein zentraler Kennwert, der die maximale Temperatur einer ungekühlten Flamme bei gegebener Zusammensetzung angibt. Messungen erfolgen mittels Temperaturprofilen, Spektral- oder Laserdiagnostik. Sicherheitsrelevante Aspekte betreffen das Handling zündfähiger Gemische und Brandschutz.