Verbrennungsvorgang

Der Verbrennungsvorgang ist eine chemische Reaktion, bei der ein Brennstoff mit einem Oxidationsmittel reagiert, üblicherweise Sauerstoff aus der Luft. Dabei wird Wärme freigesetzt und oft auch Licht. Die Reaktion erfolgt in der Regel schnell und exotherm.

Häufig unterscheidet man eine vollständige Verbrennung, bei der der Brennstoff vollständig zu Kohlendioxid und Wasser reagiert, von einer unvollständigen Verbrennung, bei der neben CO2 auch Kohlenstoffdioxid, Kohlenstoffmonoxid, Ruß oder andere Zwischenprodukte entstehen können. Die Art der Verbrennung hängt vor allem von der Sauerstoffzufuhr, der Temperatur und der Mischung von Brennstoff und Luft ab.

Reaktionsprinzip: Bei einer idealisierten vollständigen Verbrennung eines Kohlenwasserstoffs der Form CxHy gilt grob CxHy + (x + y/4) O2 → x CO2 + (y/2) H2O. Unvollständige Verbrennung führt zu CO, C oder Ruß und geringerer Wärmeausbeute. In realen Systemen treten außerdem Nebenprodukte wie Stickstoffoxide auf, besonders bei hohen Temperaturen.

Voraussetzungen sind ausreichende Zufuhr von Brennstoff und Sauerstoff, eine initial erreichbare Zündtemperatur sowie Mischungs- und Temperaturbedingungen, die die Reaktion unterstützen. Kontrollen von Luftverhältnis, Flammtemperatur und Verweilzeit beeinflussen Effizienz und Emissionen.

Die Verbrennung ist eine zentrale Wärmequelle in Motoren, Heizungen und Industrieprozessen. Einflussfaktoren sind Brennstoffzusammensetzung, Luftverhältnis (Lambda), Druck, Temperatur, Turbulenz und Wärmeverluste. Umweltaspekte betreffen Emissionen wie CO2, CO, Stickstoffoxide und Feinstaub; moderne Systeme setzen Emissionsgrenzwerte und Abgasreinigung ein.

Damit bleibt der Verbrennungsvorgang ein grundlegendes Konzept in Wärme- und Energieprozessen, dessen Effizienz und Umweltverträglichkeit stark von Systemdesign und Betrieb abhängen.