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7/26/2019 EfMb2016SS Sturm

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Institut fr Verbrennungskraftmaschinen und Thermodynamik

Professor Horst Cerjak, 19.12.2005

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Graz, Mrz 2016 Peter SturmEinfhrung in den Maschinenbau

Institut fr Verbrennungskraftmaschinenund Thermodynamik

Forschungsbereich Verkehr und Umwelt

A.Univ.-Prof. Peter Sturm


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Verkehr & Umwelt Verkehr

Strae, Schiene, Luftfahrt,Schifffahrt

Energiequellen

Umweltauswirkungen Klima

Luftqualitt

Lrm


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Schadstoffe und deren Quellen

Antropogene Emissionen Natrliche Emissionen

Verbrennungs-

prozesse

Produktions-

vorgnge

BiogeneEmissionen

GeogeneEmissionen


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Verbrennung fossiler Brennstoffe Schadstoffbildung ist abhngig vom

Luftverhltnis = Lreal/Lstchometrisch

Lreal zur Verfgung stehende LuftmengeLstchometrisch Luftmenge bei stchometrischerVerbrennung

1Verbrennung bei Luftberschuss

P


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Verbrennung fossiler Brennstoffe Aufgrund unvollstndiger Verbrennung (= zu

wenig Sauerstoff) resultieren Schadstoffe wie Kohlenmonoxid (CO) unverbrannte Kohlenwasserstoffe (z.B. Benzol)

Partikel (Ru und angelagerteKohlenwasserstoffe wie PAH, Leitsubstanz B(a)Pusw.)

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Verbrennung fossiler Brennstoffe Aufgrund Verbrennungsvorgngen bei hohen

Temperaturen entstehen Stickoxide (NOx) NOx Summe der Stickoxide Hauptteil NO

Humanmedizinisch von grerer Bedeutung istjedoch NO2

Verbrennung von Brennstoffbestandteilen Schwefel resultiert in SO2 (SOx)

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Verbrennung fossiler Brennstoffe Schadstoffe

CO2 Klimagas, fr lokale Luftgte nicht vonInteresse, global sehr wohl.

Gasfrmige Schadstoffe (CO, NOx, HC)

relevant fr lokale Luftgte Flssige/feste Schadstoffe (Aerosole und

Partikel) relevant fr lokale Luftgte P


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Schadstoffausbreitung


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Emission - ImmissionEmission (E) = Aussto aus einer Quelle [mg/s]

Immission (I) = Einwirkung auf die Umwelt [mg/m]Dazwischen liegt die Verdnnung durch Transport(Advektion und Diffusion) Volumenstrom (V) [m/s]

Hhe der Emission ist von den einzelnen Quellen

abhngigHhe der Immissionskonzentration ist stark von derVerdnnung (= meteorologische Situation) abhngig

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Messung von Luftschadstoffen - mobiler

Messcontainer

Meteorologie

Gasfrmige Schadstoffe undAerosole


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Messung von Luftschadstoffen Gasfrmige Stoffe

Messung erfolgt in der Regel in Volumskonzentrationen[ppb, ppm, %Vol]

Grenzwert (Vergleichsnormale) hat Massebezug

Umrechnung Volumen Masse notwendig

Ausgangsgleichung ideale Gasgleichung /

molare Gaskonstante Rm = 8,3145 kJ/kmol/KMolare Masse M [mol/g] oder [kmol/kg]

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Messung von Luftschadstoffen Gasfrmige Stoffe

bliche Messgren in Volumskonzentrationen

ppm (parts per million) ..10-6 ppb (parts per billion) ..10-9

bliche Messgren in Massekonzentration mg/m; g/m

Molare Masse Standardgase CO ~ 28 [kg/kmol]

NO ~ 30 [kg/kmol]

NO2 ~ 46 [kg/kmol] SO2 ~ 64 [kg/kmol]

Aerosole werden als Masse gemessen (z.B. [g/m])

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Beispiel: Umrechnung ppm mg/m

z.B. 1 ppm CO = 1,2492 mg/mBezug auf 20C und 1,01325 bar


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Messung von Luftschadstoffen Umrechnung Volumskonzentration in

Massekonzentration

Immissionsmessungen Bezugsgre t = 20C, p = 1013,25hPa

vgl.: Standardatmosphre p = 1,01325 bar; t=15C

vgl.: Normatmosphre p = 1,01325 bar; t=0C

Emissionsmessungen Bezugsgre t = 0C, p = 1013,25 hPa

Rauchgas trocken Bezugssauerstoffgehalt anlagenspezifisch (z.B. 3% bei

gasfrmigen und flssigen Brennstoffen, 11% bei Holz)

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Messung von Luftschadstoffen EmissionsmessungBeispiel

Messwert CO Konzentration 5600 ppm

Druck 1,023 bar Temperatur 30c

O2 Restkonzentration 10%

Bezugsgren

Druck 1,01325 bar Temperatur 0C

O2 Restkonzentration 3%

Gesucht CO Konzentration in mg/mN bei Bezugszustand Ergebnis CO =11447 mg/mN

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