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2018 | OriginalPaper | Chapter

22. Reaktionskinetik

Authors : apl.-Prof. Dr.-Ing. habil. Gunnar Stiesch, Dr.-Ing. Peter Eckert

Published in: Grundlagen Verbrennungsmotoren

Publisher: Springer Fachmedien Wiesbaden

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Zusammenfassung

Eine chemische Reaktion zwischen den Edukten A a , A b , usw., die die Produkte A c , A d , usw. bildet, kann in der folgenden Form beschrieben werden
$$ \nu _{a}A_{a}+\nu _{b}A_{b}+\ldots \nu _{c}A_{c}+\nu _{d}A_{d}+\ldots $$
(22.1)
Dabei bezeichnen die ν i die sog. stöchiometrischen Koeffizienten der Reaktion. Da jede chemische Reaktion grundsätzlich sowohl vorwärts als auch rückwärts ablaufen kann, kann der Reaktionspfeil in (22.1) durch ein Gleichheitszeichen ersetzt werden. Dadurch erhält man die allgemeine Form der Reaktionsgleichung
$$ \sum\limits_{i}{{{\nu }_{i}}{{A}_{i}}=0}, $$
(22.2)
wobei die stöchiometrischen Koeffizienten konventionsgemäß für alle Edukte negativ und für alle Produkte positiv sind.
Jede chemische Reaktion strebt immer ihrem Gleichgewichtszustand entgegen, der unter der Voraussetzung erreicht wird, dass ausreichend Zeit zur Verfügung steht. Dieser Gleichgewichtszustand kann als eine Situation interpretiert werden, in der sowohl die Vorwärts‐ als auch die Rückwärtsreaktionen mit identischer Geschwindigkeit ablaufen. Dadurch wird die makroskopisch sichtbare Reaktionsrate Null und die Stoffzusammensetzung ändert sich nicht mehr. Diese Stoffzusammensetzung im Gleichgewichtszustand kann mithilfe der beiden Hauptsätze der Thermodynamik in Abhängigkeit der Randbedingungen Temperatur und Druck bestimmt werden. Dieses Vorgehen wird im Folgenden aufgezeigt.

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Literature
go back to reference Antoni, C.: Untersuchung des Verbrennungsvorgangs im direkteinspritzenden Dieselmotor mit zyklusaufgelöster Emissionsspektroskopie. Fortschrittsberichte VDI, 12 (409). VDI, Düsseldorf (1999) Antoni, C.: Untersuchung des Verbrennungsvorgangs im direkteinspritzenden Dieselmotor mit zyklusaufgelöster Emissionsspektroskopie. Fortschrittsberichte VDI, 12 (409). VDI, Düsseldorf (1999)
go back to reference Chaos, M., Kazakov, A., Zhao, Z., Dryer, F.L.: A high-temperature chemical kinetic model for primary reference fuels. Int. J. Chem. Kinet. 39, 399–414 (2007)CrossRef Chaos, M., Kazakov, A., Zhao, Z., Dryer, F.L.: A high-temperature chemical kinetic model for primary reference fuels. Int. J. Chem. Kinet. 39, 399–414 (2007)CrossRef
go back to reference Curran, H.J., Gaffuri, P., Pitz, W.J., Westbrook, C.K.: A comprehensive modeling study of n-heptane oxidation. Comb. Flame. 114, 149–177 (1998)CrossRef Curran, H.J., Gaffuri, P., Pitz, W.J., Westbrook, C.K.: A comprehensive modeling study of n-heptane oxidation. Comb. Flame. 114, 149–177 (1998)CrossRef
go back to reference Curran, H.J., Gaffuri, P., Pitz, W.J., Westbrook, C.K.: A comprehensive modeling study of iso-octane oxidation. Comb. Flame. 129, 253–280 (2002)CrossRef Curran, H.J., Gaffuri, P., Pitz, W.J., Westbrook, C.K.: A comprehensive modeling study of iso-octane oxidation. Comb. Flame. 129, 253–280 (2002)CrossRef
go back to reference Farrell, J.T., Cernansky, N.P., Dryer, F.L., Friend, D.G., Hergart, C.A., Law, C.K., McDavid, R., Mueller, C.J., Pitsch, H.: Development of an experimental database and kinetic models for surrogate diesel fuels. SAE Paper 2007-01-0201. (2007)CrossRef Farrell, J.T., Cernansky, N.P., Dryer, F.L., Friend, D.G., Hergart, C.A., Law, C.K., McDavid, R., Mueller, C.J., Pitsch, H.: Development of an experimental database and kinetic models for surrogate diesel fuels. SAE Paper 2007-01-0201. (2007)CrossRef
go back to reference Glassmann, I.: Combustion. Academic Press, San Diego (1996) Glassmann, I.: Combustion. Academic Press, San Diego (1996)
go back to reference Halstead, M., Kirsch, L., Quinn, C.: The autoignition of hydrocarbon fuels at high temperatures and pressures – fitting of a mathematical model. Comb. Flame 30, 45–60 (1977)CrossRef Halstead, M., Kirsch, L., Quinn, C.: The autoignition of hydrocarbon fuels at high temperatures and pressures – fitting of a mathematical model. Comb. Flame 30, 45–60 (1977)CrossRef
go back to reference Kong, S.-C., Han, Z., Reitz, R.D.: The development and application of a diesel ignition and combustion model for multidimensional engine simulations. SAE Paper 950278. (1995)CrossRef Kong, S.-C., Han, Z., Reitz, R.D.: The development and application of a diesel ignition and combustion model for multidimensional engine simulations. SAE Paper 950278. (1995)CrossRef
go back to reference Leppard, W.R.: The chemical origin of fuel octane sensitivity. SAE Paper 902137. (1990)CrossRef Leppard, W.R.: The chemical origin of fuel octane sensitivity. SAE Paper 902137. (1990)CrossRef
go back to reference Lewis, B., von Elbe, G.: Combustion, flames, and explosion of gases, 2. Aufl. Academic Press, New York (1961) Lewis, B., von Elbe, G.: Combustion, flames, and explosion of gases, 2. Aufl. Academic Press, New York (1961)
go back to reference Lu, T., Law, C.K.: Linear time reduction of large kinetic mechanisms with directed relation graph: n-Heptane and iso-octane. Comb. Flame 144, 24–36 (2006)CrossRef Lu, T., Law, C.K.: Linear time reduction of large kinetic mechanisms with directed relation graph: n-Heptane and iso-octane. Comb. Flame 144, 24–36 (2006)CrossRef
go back to reference Lu, T., Law, C.K.: Toward accommodating realistic fuel chemistry in large-scale computations. Progr. Energy Combust. Sci. 35, 192–215 (2009)CrossRef Lu, T., Law, C.K.: Toward accommodating realistic fuel chemistry in large-scale computations. Progr. Energy Combust. Sci. 35, 192–215 (2009)CrossRef
go back to reference Maas, U., Pope, S.B.: Simplifying chemical-kinetics – intrinsic low-dimensional manifolds in composition space. Comb. Flame 88, 239–264 (1992)CrossRef Maas, U., Pope, S.B.: Simplifying chemical-kinetics – intrinsic low-dimensional manifolds in composition space. Comb. Flame 88, 239–264 (1992)CrossRef
go back to reference Meeks, E., Ando, H., Chou, C.-P., Dean, A.M., Hodgson, D., Koshi, M., Lengyel, I., Maas, U., Naik, C.V., Puduppakkam, K.V., Reitz, R.D., Wang, C., Westbrook, C.K.: New modeling approaches using detailed kinetics for advanced engines. 7. International Conf. on Modeling and Diagnostics for Advanced Engine Systems (COMODIA), Sapporo. (2008) Meeks, E., Ando, H., Chou, C.-P., Dean, A.M., Hodgson, D., Koshi, M., Lengyel, I., Maas, U., Naik, C.V., Puduppakkam, K.V., Reitz, R.D., Wang, C., Westbrook, C.K.: New modeling approaches using detailed kinetics for advanced engines. 7. International Conf. on Modeling and Diagnostics for Advanced Engine Systems (COMODIA), Sapporo. (2008)
go back to reference Moran, M.J., Shapiro, H.N.: Fundamentals of engineering thermodynamics, 2. Aufl. Wiley, New York (1992) Moran, M.J., Shapiro, H.N.: Fundamentals of engineering thermodynamics, 2. Aufl. Wiley, New York (1992)
go back to reference Naik, C.V., Puduppakkam, K.V., Modak, A., Meeks, E., Wang, Y.L., Feng, Q., Tsotsis, T.T.: Detailed chemical kinetic mechanism for surrogates of alternative jet fuels. Combust. Flame 158, 434–445 (2011)CrossRef Naik, C.V., Puduppakkam, K.V., Modak, A., Meeks, E., Wang, Y.L., Feng, Q., Tsotsis, T.T.: Detailed chemical kinetic mechanism for surrogates of alternative jet fuels. Combust. Flame 158, 434–445 (2011)CrossRef
go back to reference Pitz, W.J., Cernansky, N.P., Dryer, F.L., Egolfopoulos, F.N., Farrell, J.T., Friend, D.G., Pitsch, H.: Development of an experimental database and kinetic models for surrogate gasoline fuels. SAE Paper 2007-01-0175. (2007)CrossRef Pitz, W.J., Cernansky, N.P., Dryer, F.L., Egolfopoulos, F.N., Farrell, J.T., Friend, D.G., Pitsch, H.: Development of an experimental database and kinetic models for surrogate gasoline fuels. SAE Paper 2007-01-0175. (2007)CrossRef
go back to reference Reynolds, W.C.: The element potential method for chemical equilibrium analysis: implementation in the interactive program STANJAN. Stanford University, Stanford (1986) Reynolds, W.C.: The element potential method for chemical equilibrium analysis: implementation in the interactive program STANJAN. Stanford University, Stanford (1986)
go back to reference Semenov, N.: Chemical kinetics and chain reactions. Oxford University Press, London (1935) Semenov, N.: Chemical kinetics and chain reactions. Oxford University Press, London (1935)
go back to reference Sánchez, A.L., Fernández-Tarrazoa, E., Williams, F.A.: The chemistry involved in the third explosion limit of H2-O2 mixtures. Combust Flame 161, 111–117 (2014)CrossRef Sánchez, A.L., Fernández-Tarrazoa, E., Williams, F.A.: The chemistry involved in the third explosion limit of H2-O2 mixtures. Combust Flame 161, 111–117 (2014)CrossRef
go back to reference Tomlin, A.S., Turanyi, T., Pilling, M.J.: Mathematical tools for the construction, investigation and reduction of combustion mechanisms. In: Pilling, M.J., Hancock, G. (Hrsg.) Low-temperature combustion and Autoignition comprehensive chemical kinetics, Bd. 35, S. 293. (1997)CrossRef Tomlin, A.S., Turanyi, T., Pilling, M.J.: Mathematical tools for the construction, investigation and reduction of combustion mechanisms. In: Pilling, M.J., Hancock, G. (Hrsg.) Low-temperature combustion and Autoignition comprehensive chemical kinetics, Bd. 35, S. 293. (1997)CrossRef
go back to reference Warnatz, J., Maas, U., Dibble, R.W.: Verbrennung: Physikalisch-Chemische Grundlagen, Modellierung und Simulation, Experimente, Schadstoffentstehung, 3. Aufl. Springer, Berlin (2001)CrossRef Warnatz, J., Maas, U., Dibble, R.W.: Verbrennung: Physikalisch-Chemische Grundlagen, Modellierung und Simulation, Experimente, Schadstoffentstehung, 3. Aufl. Springer, Berlin (2001)CrossRef
go back to reference Westbrook, C.K., Dryer, F.L.: Simplified reaction mechanism for the oxidation of hydrocarbon fuel in flames. Combust. Sci. Technol. 27(1–2), 31–43 (1981)CrossRef Westbrook, C.K., Dryer, F.L.: Simplified reaction mechanism for the oxidation of hydrocarbon fuel in flames. Combust. Sci. Technol. 27(1–2), 31–43 (1981)CrossRef
go back to reference Zhang, K., Banyon, C., Bugler, J., Curran, H.J., Rodriguez, A., Herbinet, O., Battin-Leclerc, F., B’Chirc, C., Heuferc, K.A.: An updated experimental and kinetic modeling study of n-heptane oxidation. Combust. Flame 172, 116–135 (2016)CrossRef Zhang, K., Banyon, C., Bugler, J., Curran, H.J., Rodriguez, A., Herbinet, O., Battin-Leclerc, F., B’Chirc, C., Heuferc, K.A.: An updated experimental and kinetic modeling study of n-heptane oxidation. Combust. Flame 172, 116–135 (2016)CrossRef
Metadata
Title
Reaktionskinetik
Authors
apl.-Prof. Dr.-Ing. habil. Gunnar Stiesch
Dr.-Ing. Peter Eckert
Copyright Year
2018
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-658-19212-9_22

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