Physik und Chemie der Wärmeerzeugung
Wärmeübertragung und Verbrennung verstehen
Kandidaten müssen die drei Wärmeübertragungsarten Leitung, Konvektion und Strahlung unterscheiden und auf Bauteile wie Kessel, Heizkörper und Rohrleitungen anwenden können. Wichtig sind außerdem Aggregatzustände, Verdampfungs- und Kondensationswärme, Brennwert- und Heizwert, Taupunkt sowie die chemischen Grundlagen der Verbrennung (Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff, Luftbedarf). Der Unterschied zwischen Heizwert Hi und Brennwert Hs ist prüfungsrelevant, ebenso die Rolle von Wasserdampf im Abgas und die Kondensatbildung.
Fallen in Prüfungsfragen
Oft wird die Kondensationswärme des Wasserdampfs bei Brennwertgeräten nicht berücksichtigt oder Heizwert und Brennwert vertauscht. Ein weiterer Stolperstein ist die Annahme, Wärmeleitung und Konvektion seien dasselbe. Bei der Verbrennung wird der Mindestluftbedarf falsch abgeschätzt oder der Unterschied zwischen Luftüberschusszahl λ und Luftverhältnis nicht erkannt. Auch die Temperaturabhängigkeit von Dichte und Viskosität wird häufig ignoriert.
Beispiel und Faustregel
Faustregel: Wasserstoff benötigt etwa 2,4 m³ Luft pro m³ Gas, Methan rund 9,5 m³ Luft pro m³ Gas. Beispiel: Bei einem Brennwertkessel wird das Abgas von 60 °C auf 40 °C abgekühlt; der enthaltene Wasserdampf kondensiert und setzt zusätzliche Wärme frei, sodass der feuerungstechnische Wirkungsgrad über 100 % bezogen auf Hi liegen kann. Dies ist kein perpetuum mobile, sondern Folge der Bezugsgröße Heizwert.