UWIS, Luftreinhaltung I, Messkonzept einer Emissionsmessung

UWIS, Luftreinhaltung I, Messkonzept einer Emissionsmessung

Thomas Kuster 12. Dezember 2006

1 Messkonzept einer Emissionsmessung

1.1 Messkonzept

Alle Emissionen einfangen z. ˙ B. mit einem Kamin, dadurch entsteht eine gef¨ uhrte Emission. Die Emissionen des Kamins k¨ onnen nun gemessen wer- den.

1.2 Probleme

Ein offenes Feuer ist eine diffuse Quelle daher werden eventuell nicht alle Emissionen eingefangen (z. B. bei Seitenwind) und somit auch nicht alle gemessen.

1.3 Uberpr¨ ¨ ufung des Konzept

Massebilanz erstellen: Im vorliegenden Fall wird ein Stoff verbrannt bei dem der C-Anteil bekannt ist (Reisig ist Holz und Holz hat einen C-Anteil von 30

%). Wird das Reisig vor dem verbennen gewogen, ist der C-Input ge- nau bekannt. Der C-Input muss dem C-Output (Emissionen im Kamin und Asche die zur¨ uck bleibt) entsprechen. Je kleiner die Differenz zwischen dem C-Input und Output ist desto besser ist die Messung. Auf Grund dieser Mes- sung kann auf die Qualit¨ at der zweiten Messung bei der nun ein Autoreifen und ¨ Ol/Benzin-Gemisch mitverbrannt wird geschlossen werden.

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1.4 Uberpr¨ ¨ ufen des Konzept an den gemessen Daten Abgasanalyse:

v = 6.1 m s

Abgasgeschwindigkeit T = 125C = 398.15 K

p = 94400 Pa

A = 0.7 m · 0.7 m = 0.49 m

Kamin Querschnitt C

= 1.3 Vol-% Konzentration trocken

C

= 1170 mg m

Konzentration bei NB trocken C

= 302 mg m

Konzentration bei NB trocken Brennstoffdurchsatz:

Holz feucht = 215 kg h

Feuchtegehalt = 50 m%

1.4.1 CO-Emission

C

= C

· 1 M

· M

= 1.170 g m

· 1

12 + 16 mol g

· 12 g mol

= 0.501 g m

1.4.2 Organische C-Emission

Kohlenstoff welches zu organischen Kohlenstoffverbindungen (VOC) wurde.

Der C-Anteil der VOC ist 50 m% (Annahme: VOC entspricht dem unver- branntem Brennstoff Holz).

C

= C

· 1 2

= 0.302 g m

· 1 2

= 0.151 g m

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1.4.3 CO

-Emission

pV = nRT n

V = p

RT

= 94400 Pa

8.314 J mol

K

= 28.5 mol m

C

= n

V · 1.3 Vol-% · M

= 28.5 mol m

· 0.013 · 12 g mol

= 4.4 g m

1.4.4 Totaler C-Anteil der Emissionen

Die Menge der VOC ist gegen¨ uber der CO

Menge sehr gering, daher spielt es keine grosse Rolle welche N¨ aherung f¨ ur den C-Anteil gemacht wird oder ob diese sogar nicht beachtet werden.

C

= C

+ C

+ C

= 0.501 g m

+ 0.151 g m

+ 4.4 g m

= 5.1 g m

C

= v · AC

= 6.1 m s

· 0.49 m

· 5.1 g m

3600 s h

= 54.9 kg h

1.4.5 Reisig Input

C

= m

· Feuchtegehalt · C-Anteil

= 215 kg h

· 50 m% · 0.5

= 53.75 kg h

1.5 Auswertung

Der C-Output von 54.9 kg h

ist leicht gr¨ osser als der Input (53.75 kg h

), dies kann nicht sein. Eventuell ist die Absch¨ atzung f¨ ur die Herkunft der VOC-Emissionen falsch. Zudem wurden nicht beachtet, dass die Verbren- nungsluft schon vor dem Verbrennen CO

enthielt (allerdings ist dieser An- teil sehr gering 350 ppm).

Werden die VOC-Emissionen vernachl¨ assigt, ergibt sich ein C-Output von

53.3 kg h

welcher leicht unter dem Input liegt.

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Die Abweichungen vom Input sind in beiden F¨ allen sehr gering, daraus kann

gefolgert werden, dass der Kamin alle Emissionen einf¨ angt und die Messun-

gen mit diesem Versuchsaufbau gute Ergebnisse liefern.