Warum gibt es eigentlich

die Luftvormischung?

Dieser Begriff stammt aus der Verbrennungstechnik und berührt das weite Feld der Verbrennung in Wärmeerzeugern, Verbrennungsmotoren, Brennkammern, Raketenantrieben u.ä. Da zur Verbrennung Sauerstoff erforderlich ist, muss der jeweils eingesetzte Brennstoff notwendigerweise mit der Luft in Kontakt gebracht werden. Das kann vor der Zündung oder nach der Zündung der Fall sein. Dabei ist dann noch zu unterscheiden, ob vor der Zündung die komplette Verbrennungsluftbeimischung stattfindet oder ob nur ein Teil zugemischt wird und der Rest nach der Zündung.

Wenn während der Flammenbildung noch Verbrennungsluft zugeführt wird, spricht man vom Diffusionsbrenner, weil der Luftsauerstoff entgegen der Brennstoffströmungsrichtung in den Flammenbereich hineindiffundiert. Klassisches Beispiel der Vormischverbrennung ist der Ottomotor. Bei der Diffusionsverbrennung sind es herkömmliche Ölbrenner, der Dieselmotor, Flugtriebwerke und die Kerzenflamme. Aber selbst bei der Kerzenflamme (Abbildung) ist zu erkennen, dass es in Dochtnähe schon einen Vormischbereich gibt, wo sich das verdampfte Wachs mit Verbrennungsluft mischt.

Mit dem Bunsenbrenner lassen sich beide Brennertypen darstellen. Im Normalbetrieb ist der Bunsenbrenner ein Vormischbrenner. Die Lufteintrittsöffnung im Fußbereich ist geöffnet. Das strömende Brenngas saugt die Verbrennungsluft mit in das Mischrohr und vermischt sich mit dieser vor dem Zündvorgang. Es entsteht die typische straffe bläuliche Flamme. Wenn der Luftzutritt komplett geschlossen wird, kommt es zur gelb-rötlichen weichen Diffusionsflamme.

Grund für die Einführung der Verbrennungsluftvormischung in der Heizungstechnik ist die Suche nach Möglichkeiten für eine schadstoffärmere Verbrennung. Ursachen für die Schadstoffentstehung sind unvollständige Verbrennung und ungünstige Verbrennungstemperaturen. Dem wird durch Vormischung entgegengewirkt. Je besser die Vormischung des Brennstoffs mit Verbrennungsluft, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit, dass jedes Brennstoffpartikel vollständig verbrannt (oxidiert) wird. Die Flammentemperatur und die Brennzeit sind verantwortlich für die unerwünschte Entstehung der Stickoxide (NO_x). Bei Vormischung kann die Flammengeometrie großflächig gestaltet werden, was zu niedrigeren Flammentemperaturen und weniger thermischem NO_x führt. Mit Luft vorgemischter Brennstoff brennt in kürzerer Zeit ab. Auch dadurch verringert sich die NO_x-Bildung.

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