Aerothermochemie nannte A. van Tiggelen [B 13]1 die Verbrennungslehre, um darzutun, daB die Oxidationsvorgange der Brennstoffe nur dann voll zu verstehen sind, wenn man sowohl ihre chemischen wie ihre thermischen und aerodynamischen Aspekte iiberblickt und durchschaut, wie diese zusammenwirken. Viele Griinde bewirkten, daB dieses Gebiet erst in neuester Zeit wissenschaftlich fundiert wird. Neben der Kompliziertheit der Vorgange und der Schwierigkeit des Experimentierens bei Tempera turen um 1500 °0 sind hierfiir die umfangreichen Erfahrungen verant wortlich, welche die Menschheit seit den ersten Anfangen der Zivilisation iiber die Eigenschaften und die Verwendung des Feuers gesammelt hat, so daB gute empirische Losungen fiir viele technische Aufgaben zur Ver fiigung stehen. Hinzu kommt, daB Dampfkessel, IndustrieOfen und hausliche Feuerstatten unabhangig voneinander entwickelt wurden, ganz zu schweigen von Raketen, Gasturbinen und Kolbenmotoren. Indessen miissen alle diese Fachrichtungen auf den gleichen Grund lagen aufbauen, alle Flammen beruhen auf einem Zusammenwirken von Reaktionen mit Austauschvorgangen von Stoff, Warme und Impuls. Ohne Einsicht in den Ausbreitungsvorgang einer Flammenfront kann man den Stabilisierungsmechanismus einer Diffusionsflamme nicht ver stehen. In diesem Buch habe ich versucht, die gemeinsamen Grundlagen aller Verbrennungsvorgange zu beschreiben und ihre Anwendung auf Feue rungen, d. h. Warmetauscher mit Verbrennung, in einer Form zu zeigen, die den Bediirfnissen des Ingenieurs entspricht. Verbrennungsanlagen, die der direkten Erzeugung mechanischer Energie dienen, werden nur soweit erwahnt, als die hier gegebenen Grundlagen dies zwanglos zulassen.

1. Flammen und Teilvorgänge der Verbrennung

2. Brennstoffe und Verbrennung
2.1 Brennstoffe, feuerungstechnisch wichtige Eigenschaften
2.1.1 Feste Brennstoffe
2.1.2 Flüssige Brennstoffe
2.1.3 Gasförmige Brennstoffe
2.2 Physik und Chemie der Verbrennung
2.2.1 Verbrennungsrechnung, Luftbedarf und Abgasmenge
2.2.2 Taupunkt
2.2.3 Verbrennungstemperaturen
2.2.4 Homogene Reaktionen
2.2.5 Heterogene Reaktionen
2.2.6 Gleichgewichte, Dissoziation
2.2.7 Rußbildung und -verbrennung
2.2.8 Inhibitoren, Katalysatoren, Additive
Literatur zu Kapitel 2
3. Vormischflammen
3.1 Brenneigenschaften von Gemischen
3.1.1 Zündgrenzen
3.1.2 Zündtemperatur
3.1.3 Mindestzündenergie
3.1.4 Löschabstand
3.1.5 Flammengeschwindigkeit, Begriff und Deutung
3.1.6 Meßverfahren
3.1.7 Meßwerte der Flammengeschwindigkeit
3.1.8 Turbulente Flammengeschwindigkeit (Mit Dipl.-Ing. R. Kleine)
3.2 Laminare Vormischflammen
3.2.1 Form und Störeinflüsse
3.2.2 Berechnung der Länge des Innenkegels
3.3 Doppelflammen (Innen- und Außenkegel)
3.4 Stabilität von Vormischflammen (unter Mitarb. v. Dipl.-Ing. G. Janisch)
3.5 Brenner für Vormischflammen
3.5.1 Injektoren
3.5.2 Einfach- und Mehrfachbrenner
3.5.3 Halteflammen und Flammenhalter
3.5.4 Rückschlagsicherungen
3.5.5 Sonderformen: Strahlungsplatten, Tunnelbrenner
3.5.6 Betriebseigenschaften von Vormischbrennern
Literatur zu Kapitel 3
4. Freistrahlen. Diffusionsflammen gasförmiger Brennstoffe
4.1 Freistrahlen
4.1.1 Geometrie und Eigenschaften von Freistrahlen
4.1.2 Laminare Freistrahlen
4.1.3 Turbulente Freistrahlen
4.2 Turbulenz von Strahlen
4.2.1 Definitionen und Grundgesetze
4.2.2 Turbulenzeigenschaften von Strahlen
4.3 Flammen drallfreier Einzelstrahlen
4.3.1 Laminare Diffusionsflammen
4.3.2 Turbulente Flammen, Strömungsfeld
4.3.3 Turbulente Flammen, Reaktionsfeld, Kontur, Länge
4.3.4 Mischung, Ausbrand, Ungemischtheit
4.3.5 Turbulenzeigenschaften, Austauschgrößen
4.3.6 Stabilisierung, Flammenhalter
4.3.7 Strahlen und Flammen in umgrenzten Räumen, Rückströmung
4.4 Doppelstrahlen und deren Flammen
4.4.1 Strömungsfeld
4.4.2 Flammen konzentrischer Doppelstrahlen
4.5 Drallstrahlen und Drallflammen
4.5.1 Strömungsfeld
4.5.2 Drallflammen
4.6 Gegeneinander geneigte Strahlen und Ströme und deren Flammen
4.7 Mehrfachstrahlen
4.8 Diffusionsbrenner
4.8.1 Konstruktive Merkmale
4.8.2 Beispiele technischer Brenner
4.8.3 Zündung, Hilfseinrichtungen, Betriebssicherheit
Literatur zu Kapitel
5. Flamme und Feuerraum
5.1 Geometrische Anordnungen
5.1.1 Wärmgut und Geometrie
5.1.2 Flammengeometrie
5.2 Temperaturverteilung, Verbrennungsdichte
5.3 Gegenseitige Beeinflussung von Flammen
5.4 Beispiele für die Anordnung von Flammen in Feuerräumen
5.4.1 Durchlaufofen
5.4.2 Glasschmelzofen
5.4.3 Zementdrehofen
5.4.4 Röhrenofen zur Spaltgasherstellung
5.4.5 Dampfkessel
5.4.6 Zyklon- oder Drallbrennkammern, "Impulsbrenner"
5.4.7 Umwälzfeuerung
5.4.8 Strahlrohre
5.5 Aufenthaltszeit
5.6 Strömung der Feuergase; Antrieb, Widerstände
5.6.1 Antrieb der Strömung
5.6.2 Druckverluste
5.7 Verzweigungen
Literatur zu Kapitel 5
6. Ölverbrennung
6.1 Teilvorgänge der Tropfenverbrennung
6.2 Zerstäubung
6.2.1 Zerstäubungsverfahren
6.2.2 Tropfenverteilung
6.2.3 Bewegung von Tröpfchen im Luftstrom
6.3 Teilvorgänge der Verbrennung
6.3.1 Verbrennung von Einzeltropfen
6.3.2 Verbrennung im Tropfennebel
6.3.3 Verlauf von Mischung und Reaktion
6.3.4 Kohlenstoffskelette
6.4 ölbrenner und ölflammen
6.4.1 Flammenform und -länge
6.4.2 Stabilisierung
6.4.3 Konstruktion der Brenner
6.4.4 Betriebseigenschaften
6.4.5 Zerstäuberbrenner, Zusammenfassung
6.5 Vergasungsbrenner, Brennkammern
6.6 Verdampfungsbrenner
Literatur zu Kapitel 6
7. Verbrennung fester Brennstoffe
7.1 Besonderheiten gegenüber der Gas- und Ölverbrennung
7.1.1 Umwandlung der Kohle bei der Erwärmung, Entgasung
7.1.2 Trocknung, Rolle des Wasserdampfes
7.1.3 Homogene und heterogene Verbrennung
7.1.4 Bedeutung der Asche
7.2 Kohlenstaub Verbrennung
7.2.1 Mahlung der Kohle
7.2.2 Einzelvorgänge der Kornverbrennung
7.2.3 Bewegung der Teilchen im Luftstrom
7.2.4 Zündung und Primärverbrennung
7.2.5 Ablauf der Kornverbrennung
7.2.6 Kohlenstaubbrenner
7.2.7 Schmelzfeuerungen
7.3 Rostfeuerung
Literatur zu Kapitel 7
8. Sonderformen von Feuerungen
8.1 Verbrennung mit reinem Sauerstoff
Literatur zu Abschnitt 8.1
8.2 Verbrennung unter erhöhtem Druck
Literatur zu Abschnitt 8.2
8.3 Verbrennung im Überschall
8.3.1 Einleitung
8.3.2 Stoßinduzierte Überschallverbrennung vorgemischter Gase
8.3.3 Überschallverbrennung nicht vorgemischter Gase
8.3.4 Überschallverbrennung flüssiger Brennstoffe
Literatur zu Abschnitt 8.3
8.4 Auftreffende Flammen und Abgasstrahlen
8.4.1 Vorgänge, technische Bedeutung
8.4.2 Größe des Wärmeaustauschs
Literatur zu Abschnitt 8.4
8.5 Verbrennung in der Wirbelschicht
Literatur zu Abschnitt 8.5
8.6 Verbrennung in Füllkörpersäulen
Literatur zu Abschnitt 8.6
8.7 Tauchbrenner
Literatur zu Abschnitt 8.7
8.8 Elektrische Verstärkung von Flammen
Literatur zu Abschnitt 8.8
8.9 Pulsierende Verbrennung
Literatur zu Abschnitt 8.9
9. Wärmeübertragung in Feuerungen (unter Mitarb. v. Dipl.-Ing. H. Tietze)
9.1 Gasstrahlung
9.2 Leuchtende Strahlung
9.3 Strahlungswärmeabgabe von Flammen und ihre Beeinflussung
9.3.1 Einflüsse auf die Rußstrahlung
9.3.2 Maßnahmen zur Steigerung der Strahlung (Karburierung)
9.4 Wärmeaustausch zwischen Flammen und Feuerraumwänden
9.4.1 Wärmeaustausch bei konstanten Temperaturen von Feuergasen und Wänden
9.4.2 Wärmeaustausch bei Temperaturunterschieden der Feuergase
9.5 Wärmerohre
Literatur zu Kapitel 9
10. Wärmewirtschaft der Feuerungen
10.1 Energiebilanz; Einzelposten, Definitionen
10.2 Wirkungsgrade
10.3 Wärmerückgewinnung
10.4 Bewertung von Brennstoffen
Literatur zu Kapitel 10
11. Schäden an Umwelt und Anlagen, Abfallverbrennung
11.1 Vom Verbrennungsvorgang ausgehende Wirkungen
11.1.1 Schädliche und lästige Bestandteile von Abgasen
11.1.2 Arten von Emittenden und deren Emissionen
11.1.3 Eigenschaften und Wirkung der Schadstoffe
11.1.4 Vorschriften zur Bemessung von Emission und Immission
11.1.5 Erfassung des Ist-Standes, Statistik
11.2 Mittel zur Vermeidung der Schadwirkung
11.2.1 Steuerung des Verbrennungsablaufs
11.2.2 Abgasverdünnung und deren meteorologische Voraussetzungen
11.2.3 Abgasreinigung
11.2.4 Planungsmaßnahmen
11.3 Schäden an Feuerungsanlagen durch Rauchgasbestandteile
11.4 Abfallverbrennung
11.4.1 Arten und Eigenschaften brennbarer Abfälle
11.4.2 Verbrennungsanlagen für feste und flüssige Stoffe
11.4.3 Verbrennung flüssiger Abfälle
11.4.4 Verbrennung gasförmiger Abfälle
Literatur zu Kapitel 11
12. Physikalische und mathematische Modelle von Feuerungen
12.1 Physikalische Modelle
12.2 Ähnlichkeitsgesetze
12.3 Formen physikalischer Modelle
12.4 Mathematische Modelle
12.4.1 Grundlagen und Bestandteile
12.4.2 Anwendung mathematischer Modelle
Literatur zu Kapitel 12
Verzeichnis der wichtigsten Bücher.