LXXXII. Ueber die Construction und geeigneten Dimensionen der Dampfkessel; von Andrew Murray. Aus dem Mechanics' Magazine, 1844, Nr. 1116, S. 453. [Murray, über die Construction und geeigneten Dimensionen der Dampfkessel.] Diese Abhandlung beginnt mit der Ermittelung der zur vollkommenen Verbrennung einer gegebenen Quantität Steinkohlen, wie man sich ihrer gewöhnlich zur Dampferzeugung bedient, erforderlichen Menge Luft. Leztere wird für jedes Pfund Steinkohlen zu 150,35 Kubikfuß angegeben; davon werden 44,64 Kubikfuß von den verschiedenen sich entwikelnden Kohlenwasserstoffgasen, und 105,71 von dem festen Kohlenstoff in Anspruch genommen. Der praktische Nuzen dieses wissenschaftlichen Ergebnisses aber wird durch den Umstand sehr geschmälert, daß die Verbrennung sogar im reinen Sauerstoff, um so mehr in gemeiner Luft, schon aufhört ehe noch aller vorhandene Sauerstoff in die neu zu bildenden chemischen Verbindungen eingegangen ist. Auch ist es bekannt, daß das kohlensaure Gas auf die Verbrennung von positiv hinderlichem Einfluß ist, indem ein Licht in einem Gemisch von 4 Maaß Luft und 1 Maaß Kohlensäure nicht fortbrennt. Da sich aber dieses Gas durch die Verbrennung des festen Kohlenstoffs auf dem Roste in großer Menge erzeugt und sich folglich mit den brennbaren Gasen bei ihrem Entstehen mechanisch vermischt, so muß zu deren weiterer Verbrennung eine viel größere Menge Luft erforderlich werden. Alle dazu in Ueberschuß herbeigeschaffte Luft muß aber auch sehr stark erhizt werden, ehe eine Verbrennung erfolgen kann und der Verlust in Folge der auf diese Weise absorbirten Wärme kommt in Anschlag, wenn die Frage aufgeworfen wird, welche Brennmaterial-Ersparniß durch Verbrennung dieser Gase zu erzielen ist. Die Form der gebräuchlichen Oefen, in welchen das Brennmaterial über einer großen Fläche von Roststäben ausgebreitet wird, hat, was den Zutritt der Luft durch diese Stäbe betrifft, ungeachtet der vielen Vorschläge, welche hinsichtlich einer vollkommnern Verbrennung der Steinkohlen gemacht wurden, nicht viel Veränderung erfahren. Der eine Veränderung am meisten zulassende Punkt bei dem gewöhnlichen Ofen ist die Weite zwischen den Stäben, und da es wünschenswerth ist, daß der Luftzutritt möglichst stark sey, so sollte man den Rost so weit machen, als dieß möglich ist, ohne daß Kohle in den Aschenraum hinab durchfallen kann. Eine größere Anzahl solcher Stäbe ist daher einer kleinern Anzahl breiter oder diker Stäbe vorzuziehen; auch wird in Frankreich, wo die Steinkohle theurer ist als in England, hierauf mehr gesehen: man macht die Stäbe nur einen halben Zoll dik und verleiht ihnen die erforderliche Stärke dadurch, daß man sie 4 Zoll hoch macht. Für Kohks und Holz, welche nicht so wie die Steinkohle durch die Roststäbe fallen, wovon also nicht so viel verloren gehen kann, wird der Zwischenraum immer viel weiter gemacht und zwar mit großem Vortheile; so zwar, daß man hinsichtlich der Kohks zu der Ansicht kam, daß eine gegebene Quantität Kohks durch ihre Verbrennung eben so viel Wärme liefert, als die Steinkohle, aus welcher sie gewonnen wurde. Auf diese Ansicht konnte man nur dadurch geführt werden, daß die Verbrennung der Steinkohle so unvollkommen war, daß nicht nur alle Gase unverzehrt entwichen, sondern überdieß ein großer Theil des festen Kohlenstoffs in Form von Kohlenoxyd verschwand, also ohne in Kohlensäuregas umgewandelt worden zu seyn, wodurch er allein ganz nuzbringend wird. Bei der Verbrennung von Kohks oder dem festen Theil der Steinkohlen, wie sie auf den Roststäben eines gewöhnlichen Ofens in glühendem Zustande zurükbleiben, nachdem die flüchtigen Gase davon gegangen sind, wird gleichviel Wärme erzeugt, es mag sich nun sämmtlicher Kohlenstoff auf einmal vollkommen mit Sauerstoff verbinden, oder der Kohlenstoff mag sich zuerst mit einer kleinern Menge Sauerstoff zu Kohlenoxyd vereinigen und dieses sich dann erst mit einem weiteren Antheil Sauerstoff zu Kohlensäure verbinden. Da ein Antheil Kohlenstoff immer schon im Ofen in Kohlensäure verwandelt wird, so muß die zur Verbrennung des im Ofen gebildeten und in die Feuercanäle übergehenden Kohlenoxyds einzulassende Luft, die nach der Theorie erforderliche Quantität weit übersteigen, und dieser ganze Mehrbetrag muß auf die Temperatur der andern Gase, mit welchen er sich vermischen soll, gesteigert werden. Daß es daher vortheilhafter ist, sämmtlichen Kohlenstoff auf einmal in Kohlensäure umzuwandeln, fällt in die Augen und es unterliegt keinem Zweifel, daß dieses so wünschenswerthe Resultat durch zwekmäßige Construction und Behandlung des Ofens beinahe vollkommen erreicht werden kann. Ueber das beste Verfahren, die anderen durch Verbrennung der (bituminösen) Steinkohlen erzeugten brennbaren Gase, welche aus Kohlenstoff und Wasserstoff bestehen (wir wollen sie kurz „Kohlenwasserstoff“ nennen), mit Luft zu speisen, wurde schon viel gestritten und es war der Gegenstand zahlreicher Patente. Das von den meisten Patentträgern vorgeschlagene Verfahren besteht darin, die Luft unmittelbar hinter dem Ofen (Feuerraum), an der Rükseite der sogenannten Brüke, einzulassen. Eine Brüke ist zwar nicht immer vorhanden, wo aber eine solche ist, hat sie in der Regel die Gestalt einer mitten durch die Hinterseite des Ofens (Feuerraums) gehenden Wand und oft keinen andern Zwek, als zu verhindern, daß das Feuer in den Feuercanal zurükgestoßen werde. Alle im Ofen gebildeten Verbrennungsproducte müssen also über diese Brüke streichen, ehe sie in den Feuercanal treten. Die weiters hinzugeführte Luft wird manchmal vorher erwärmt, ehe man sie zu den Gasen, nachdem dieselben den Ofen verlassen haben, treten läßt, und die Art, wie sie herbeigeschafft wird, ist außerordentlich verschieden; Einige vertheidigen deren Zulassung in einer langen, dünnen Schicht, Andere durch eine große Anzahl kleiner Oeffnungen, wieder Andere legen weniger Werth auf die Art ihres Zutritts, wofern sie nur in hinlänglicher Menge zuströmt. Alle diese Methoden beruhen auf der Annahme, daß große Mengen brennbaren Gases von dem Ofen abziehen, und da durch keine Methode der im Ofen selbst stattfindende Proceß direct afficirt wird, so sind die wirklich austretenden Gase, welchen Verfahrens man sich auch bedienen mag, bis sie über die Brüke ziehen, wohl immer dieselben. Alle diese Verfahren müssen aufhören nöthig, oder auch nur nüzlich zu seyn, wenn ein Ofen in der Art construirt und die Verbrennung der Steinkohlen darin so regulirt werden kann, daß nur eine sehr kleine Portion unverzehrter brennbarer Gase austreten würde, weil dann durch deren Verbrennung, wegen des großen Bedarfs an Luft, die, wie schon gesagt, dazu herbeigeschafft und erhizt werden müßte, nichts erspart würde. Die Zulassung einer großen Menge Luft in den Feuercanal, in einem gewissen Abstand vom Ofen, kann, obwohl sie einige Autoritäten in Schuz nehmen, nicht vortheilhaft seyn, außer in ungewöhnlichen Fällen, wenn nämlich die Temperatur im Feuercanal sehr hoch ist und die Verbrennung im Ofen mehr als gewöhnlich unvollkommen war. Weil die Kohlenwasserstoffgase beim Erhizen der Steinkohlen sich rasch erzeugen und an und für sich viel leichter sind als das kohlensaure Gas oder das zu gleicher Zeit gebildete Stikgas, glauben Einige, daß sie fast unvermischt an das oberste Ende des Feuerraums aufsteigen und halten es daher für vortheilhafter, die Luft hier eintreten zu lassen, als in den Feuercanal. Andererseits wurde behauptet, die abkühlende Wirkung der Luft, wenn man sie in den Feuerraum treten läßt, sey nachtheiliger, als wenn man sie in den Feuercanal einströmen lasse; die Richtigkeit dieser Behauptung möchte jedoch zu bezweifeln seyn, besonders wenn die Gase unvermischt sind, weil dann weit weniger Luft ausreichend wäre. Die Roststäbe sollten in diesem Falle wenigstens 2 1/2 bis 3 Fuß unterhalb des Kessels eingesezt werden, damit dem Principe vollkommner genügt wird. Eine derartige Vergrößerung des Raumes über den Roststäben hat sich noch immer als vortheilhaft erwiesen und es sollte darauf vorzüglich gesehen werden. Das System, die Luft in vertheiltem Zustand zu den Gasen treten zu lassen (an welchem Theil des Kessels dieser Zutritt auch stattfinden mag), ist von großer Wirksamkeit für deren vollkommene und baldige Vermischung. Man verdankt dessen sehr verbreitete und erfolgreiche Einführung Hrn. C. W. Williams Siehe Polytechn. Journal Bd. XCII S. 250 und 314.), welcher die Luft hinter der Ofenbrüke zutreten läßt. Einige sind der Ansicht, daß durch die Roststäbe hindurch Luft genug für die Gase herbeigeführt werden kann; und es ist einleuchtend, daß wenigstens eine theilweise Speisung auf diese Art durch umsichtige Behandlung des Feuers bewirkt werden kann. Man erreicht diesen Zwek, indem man das Feuer dünn und offen erhält und nur wenig Brennmaterial auf einmal nachlegt, oder durch ein sogenanntes Verkohksen der Steinkohle, indem man ihre Verbrennung anfangs langsam vor sich gehen läßt, wodurch sie sich zu Kohksmassen umbildet, zwischen welchen die Luft einen Durchgang hat. Die hindurchziehende Luft wird nur insofern verdorben, daß sie sich mechanisch mit der Kohlensäure und dem Stikstoff vermischt, welche von der Verbrennung der Steinkohle auf den Stäben herrühren. Da die vollkommene Verbrennung aller Bestandtheile der Steinkohle nach der Theorie gänzlich von der Herbeischaffung der nöthigen Menge atmosphärischer Luft abhängt, so ist es einleuchtend, daß die Geschwindigkeit, mit welcher die Luft in das Feuer strömt, einen großen Einfluß auf das Resultat haben muß. Je nachdem diese Geschwindigkeit größer oder kleiner ist, wird auch mehr oder weniger Kohle auf einer gewissen Fläche des Rostes verbrennen und es gibt keine andere Gränze für die Quantität davon, welche man so verbrennen kann, als die Schwierigkeit, die Luft mit hinlänglicher Geschwindigkeit herbeizuführen. Die verschiedenen Umstände, welche auf die Geschwindigkeit der einströmenden Luft Einfluß haben, stellen diese Frage zur Zeit noch ganz außerhalb des Gebietes der Theorie, so daß wir nur durch praktische Versuche ermitteln können, welche Quantität Luft in einen Dampfkesselofen eingeführt, und folglich wie viel Kohle in einer gegebenen Zeit in ihm verbrannt werden kann. H. Parkes fand durch zahlreiche VersucheSiehe Transact. of the Institut of Civ. Ing. vol. III., daß in einer Stunde nicht mehr als 7 Pfd. Steinkohlen auf dem Quadratfuß Rostfläche verbrennen sollten und diese Quantität noch mit Vortheil auf 4 oder gar 3 Pfd. reducirt werden kann. Die allgemeine Erfahrung aber lehrt, daß leztere Quantitäten ohne Noth gar zu gering gestellt sind, und eine solche Reduction nur dann von Vortheil seyn kann, wenn die Einrichtungen zur Herbeischaffung der Luft oder Fortschaffung der Verbrennungsproducte mangelhaft oder unwirksam sind. Offenbar kann, wenn der Querschnitt eines Theils der Canäle oder Züge für diese Ströme zu klein ist, die Geschwindigkeit an dieser verengten Stelle nicht höher steigen, als das Gewicht der in dem Kamin aufsteigenden Säule erhizter Gase es zuläßt. Die hindurchströmende Quantität vermindert sich folglich im Verhältniß der Verminderung des Querschnitts; ein guter Zug an einer besondern Stelle, wie etwa an der Brüke eines Dampfkessels, kann hier vollkommen vereinbar seyn mit einer unzureichenden Luftspeisung und unvollkommener Verbrennung der Kohle. Der Zug in jedem andern Theil der Feuercanäle oder Züge wird nämlich dessenungeachtet langsam und schwach und es sezt sich Ruß in ihnen ab. Diesen Fehler trifft man jezt häufig bei Dampfkesseln, und in manchen Fällen hat er, besonders bei Röhrenkesseln, sehr nachtheilige Folgen, weil er die Röhren verstopft und die Heizfläche so sehr vermindert, daß die Kessel nicht mehr die erforderliche Menge Dampfs zu erzeugen im Stande sind. Die Oefen der in Cornwallis allgemein gebräuchlichen Dampfkessel sind nach der gewöhnlichen Construction gebaut und da man keine der patentirten besondern Einrichtungen, die Gase hinter der Brüke mit Luft zu speisen, einzuführen pflegt, so ist die Folge, daß diese Gase entweder nicht, oder nur von der durch die Roststäbe einziehenden Luft verzehrt werden. Beim Cornwall'schen System der Dampferzeugung ist langsame Verbrennung im vollsten Maaße in Anwendung gebracht; das Feuer wird dünn und offen erhalten, das Brennmaterial in kleinen Portionen, aber häufig nachgelegt und gut über die ganze Rostfläche ausgebreitet. Da das Resultat hinsichtlich der Brennmaterial-Consumtion ein sehr günstiges ist, so läßt sich annehmen, daß die Verbrennung der Gase sowohl als des festen Kohlenstoffs verhältnißmäßig eine sehr vollkommne ist. Wenn man mehr Luft in den Ofen läßt, als dieß durch die Roststäbe hindurch möglich ist, so geschieht es in der Regel durch Oeffnungen in den Ofenthüren. Das durchschnittliche Verhältniß des Brennmaterial-Verbrauchs überschreitet in ganz England das größte von Parkes angegebene bei weitem und kann zu 13 Pfd. per Quadratfuß Rostfläche in der Stunde angenommen werden. Bei gehöriger Construction der Oefen und Feuercanäle scheint kein Grund vorhanden zu seyn, warum diese Quantität Steinkohlen nicht eben so vollkommen verbrennen und nicht alle Wärme eben so aus den Verbrennungs-Producten bevor sie den Kessel verlassen, gewonnen werden sollte, als bei der kleinern Quantität. In der Praxis kommen hiebei aber noch andere Umstände in Betracht, wie z.B. am Bord der Dampfschiffe, wo dem Rost oder Kesselraum nicht viel Plaz eingeräumt werden kann und es am Ende nicht mehr ökonomisch wäre, an Brennmaterial etwas zu ersparen und dafür weit mehr Ausgaben zu haben für die Dampfkessel, deren Zubehör, und den Raum, welchen sie erfordern. Die Ermittlung der Geschwindigkeit, womit die Verbrennungs-Producte von dem Ofen oder Kessel abziehen, hat sehr viele Schwierigkeiten, wegen der vielen fremdartigen Umstände, welche Einfluß darauf haben. Einige Versuche hierüber wurden von Dr. Ure angestellt;Polytechnisches Journal Bd. LXIV S. 418. diesen zufolge würde die Geschwindigkeit 36 Fuß per Secunde betragen, und da dieses Resultat von Andern bestätigt wurde, kann man es in Ermangelung besserer Daten als der Wahrheit nahekommend betrachten. Der Gegenstand bietet in theoretischer Hinsicht große Schwierigkeiten dar – es fragt sich z.B. wie viel für Reibung in Rechnung zu bringen ist und für andere Umstände, wie sie auch beim Ausfluß des Wassers durch Röhren stattfinden. (Nach Erörterung der chemischen und physikalischen Geseze, welche beim Heizen der Dampfkesselöfen in Betracht kommen, geht der Verf. auf die praktische Frage hinsichtlich der zwekmäßigen Dimensionen der verschiedenen Theile des Dampfkessels über.) Da die Speisung des Brennmaterials auf den Roststäben mit der erforderlichen Menge Luft höchst wichtig ist, pflegt man den Aschenraum und den Eingang zu demselben so weit und frei als es angeht zu machen. Bei Schiffsdampfkesseln und wo immer es nöthig ist, die Größe des Aschenraums zu beschränken, darf der Querschnitt der Oeffnung für den Luftzutritt nie weniger als ein Viertel desjenigen der Rostöffnung betragen, und damit der hintere Theil des Rosts leichter mit Luft versehen wird, sollte man den Stäben eine Neigung abwärts im Betrag von einem Zoll per Fuß geben. Es gewährt keinen Vortheil, den Aschenraum so groß zu machen, wie dieß manchmal bei Fabrikdampfkesseln der Fall ist, nämlich 5–6 Fuß tief; 2 1/2 Fuß Tiefe sind hinlänglich, selbst wenn die Asche täglich nur einmal ausgeräumt wird. Die Größe der sogenannten todten Platte an der Vorderseite des Ofens ist, was die Verbrennung anbelangt, von keinem Belang; bei Schiffsdampfkesseln ist sie gewöhnlich nicht über 6 Zoll breit, was die Weite des Wasserraums zwischen dem Feuer und der Vorderseite des Kessels ist; bei Fabrikfesseln aber muß sie oft sehr breit seyn, um die Baksteinmauer tragen zu können, besonders in den Fällen, wo der Feuercanal quer durch die Vorderseite geführt ist. Die Oeffnung zwischen den Roststäben soll ungefähr 7/16 Zoll betragen; doch muß man sich damit nach der Steinkohlensorte richten; in keinem Fall darf sie unter 3/8 Zoll oder über 1/2 Zoll betragen. Bei einem größeren Zwischenraum würde der Verlust an nicht völlig ausgebrannten Kohlen oder kleinen Kokhsstükchen, welche glühend durchfallen, beträchtlich seyn; außerdem würde es besser seyn, die Zwischenräume größer zu machen. Um den Luftzutritt zu erleichtern, sollte jeder Stab so dünn gemacht werden, als es mit der erforderlichen Stärke vereinbar ist. Die in England gebräuchlichen Roststäbe sind in der Regel 1–1 1/8 Zoll dik, aber es wäre weit vortheilhafter, sie dünner zu machen, wie in Frankreich, wo sie oft nur 1/2 Zoll dik sind. Die Vortheile eines bedeutenden Raums im Ofen über den Roststäben, wurde schon erwähnt; doch haben wir darüber noch keine ganz entscheidenden Versuche. Drei Kubikfuß Raum auf jeden Quadratfuß Rostfläche kann als ein richtiges Verhältniß angenommen werden, wo der Herstellung dieses Raums nichts im Wege steht. Wird der Raum unter 1 1/2 Kubikfuß per Quadratfuß Rostfläche reducirt, so muß sich der Nachtheil davon bald zeigen. Die Weite der Feuercanäle und des Kamins, durch welche die Verbrennungsproducte abziehen, muß nach deren Volum und Geschwindigkeit regulirt werden. Die zur Verbrennung von 1 Pfd. Steinkohlen erforderliche Quantität Luft beträgt, wie gesagt, nach der Theorie 150,35 Kubikfuß, wovon sich 44,64 mit den Gasen und 105,71 mit dem festen Theil der Steinkohle verbinden. In Folge der chemischen Veränderungen, welche bei der Verbindung des Wasserstoffs mit dem Sauerstoff eintreten, verhält sich das Volum der Producte zu dem Volum der Luft, welche den Sauerstoff liefern muß, wie 10 zu 11; jenes beträgt also 49,104. Dabei ist die Volumvergrößerung in Folge der erhöhten Temperatur nicht berüksichtigt. Bei der Verbindung, welche zwischen dem Kohlenstoff und Sauerstoff stattfindet, haben die entstehenden Gase (Kohlensäure- und Stikgas) genau dasselbe Volum wie die verzehrte Luft, nämlich 105,71 Kubikfuß, wenn man die Volumvergrößerung in Folge der erhöhten Temperatur nicht berüksichtigt. Der Gesammtbetrag der Verbrennungsproducte in abgekühltem Zustand würde daher seyn 49,104 + 105,71 = 154,814 Kubikfuß. Die durchschnittliche Temperatur eines Dampfkessel-Ofens wurde noch nicht befriedigend ermittelt, doch kann sie ungefähr zu 1000° F. (430° R.) angenommen werden und bei dieser Temperatur würden die Verbrennungsproducte, den Gesezen der Expansion luftförmiger Körper gemäß, sich auf ungefähr ihr dreifaches ursprüngliches Volum ausdehnen. Das Volum der abziehenden Verbrennungsproducte muß daher betragen 154,814 × 3 = 464,442 Kubikfuß. Für eine Geschwindigkeit von 36 Fuß per Secunde beträgt die Oeffnung, durch welche diese Quantität in einer Stunde entweichen kann = 0,516 Quadratzoll. Bei einem Ofen, in welchem auf einem Quadratfuß Rostfläche stündlich 13 Pfd. Steinkohlen verbrannt werden, müßten die Oeffnungen in jedem Quadratfuß des Rostes zusammen 0,516 × 13 = 6,708 Quadratzoll betragen. Da diese Rost-Oeffnung aber unter der Voraussezung berechnet wurde, daß nicht mehr Luft zugelassen wird als nach der Theorie erforderlich ist, und daß die Verbrennung in dem Ofen eine vollständige und vollkommene sey, so ist es einleuchtend, daß diese Oeffnung in der Praxis viel größer seyn muß, wo diese Bedingungen nicht erfüllt werden, sondern immer viel mehr Luft zugelassen wird. Es ist somit auch eine Gränze für den Querschnitt des Canals über der Brüke oder den Querschnitt des Feuercanals unmittelbar hinter dem Ofen gefunden, unter welche er nicht verringert werden darf, widrigenfalls die Gase nicht gehörig abziehen, folglich auch die nöthige Quantität Luft nicht einströmen könnte, so daß die Verbrennung mehr oder weniger unvollkommen bleiben würde. In der Praxis zeigt es sich vortheilhaft, den Querschnitt der Rost-Oeffnung 2 statt 0,516 Quadratzoll groß zu machen. Die Unvollkommenheit der Verbrennung in einem Ofen, wenn die Rostöffnung weniger als 1,5 Quadratzoll beträgt, zeigt sich auffallend durch die Menge des mit dem Wasserstoffgas entweichenden Kohlenstoffs, welcher als ein dichter schwarzer Rauch aus dem Kamin austritt. Dieß gäbe 26 Quadratzoll Querschnitt für den Canal über der Brüke auf jeden Quadratfuß Rostfläche, wenn auf lezterem stündlich 13 Pfd. Steinkohle verbrannt werden. Nimmt man diese Canalweite als das richtige Verhältniß für die Verbrennungsproducte (in dem Augenblik wo sie den Ofen verlassen) an, so kann sie, je mehr sie sich dem Kamin nähert, allmählich verengt werden, weil die Temperatur und folglich auch das Volum der Gase abnimmt. Doch muß man darauf sehen, daß die Feuercanäle sich nirgends so verengen daß der Zug beeinträchtigt werden kann, weil sonst ähnliche schlimme Folgen einträten. Die Meinung hat sehr vielen Eingang gefunden, daß es vortheilhaft sey, die Flamme oder heißen Gase bei jeder Krümmung oder jedem Wechsel der Richtung des Feuercanals stark an die Platten des Dampfkessels anschlagen zu machen. Die Wendung im Canal hat deßhalb ein vierekiges Ende; es ist aber schwer einzusehen, welche Gründe für jene Ansicht sprechen sollen. Die Gase können, wenn sie einmal mit der Platte in Berührung sind, nicht näher an dieselbe gebracht werden und eine so heftige Einwirkung ist gar nicht nothwendig um die Anordnung der Gastheilchen zu verändern und die heißern Theilchen auf die Außenseite zu bringen, während andererseits große Gefahr vorhanden ist, daß sich ein Wirbel bilde und die Gase, wenn sie auf die ihnen flach entgegenstehende Fläche treffen, gegen sich selbst zurükgeworfen werden, wodurch dann der Zug gehemmt und die Wirkung des Kessels beeinträchtigt werden müßte. Daß unter den Theilchen erhizter Gase, selbst wenn sie in einem geraden Canal fortströmen, starke Circulation stattfindet, geht daraus hervor, daß die Theilchen zunächst der Oberfläche in Folge ihrer Reibung an den Seitenwänden aufgehalten werden, so wie aus ihrem Streben, in dem Strom, sobald sie abgekühlt und dichter wurden, in eine tiefere Lage hinabzusinken. Schon eine schwache Curve reicht hin, eine große Veränderung in der Anordnung der Theilchen hervorzubringen, indem die Theilchen in der Nähe der Außenseite der Krümmung einen viel größern Weg zu durchlaufen haben und so den andern Theilchen gegenüber zurükbleiben. Aus diesen Gründen werden die heißern Theilchen in der Mitte der strömenden Masse nothwendig an die äußere Wand des Feuerzugs gelangen, wo sie ihre Wärme abgeben. Nach einer andern sehr verbreiteten Ansicht, welche ebenfalls bedeutende Einwürfe zuläßt, soll es vortheilhaft seyn, den Feuercanälen an einzelnen Stellen einen größeren Querschnitt zu geben, als an andern. Man hat dabei die Absicht, eine größere Heizfläche zu erhalten, als mit dem für den Feuercanal geeigneten Querschnitt oder mit der Quantität der hindurchziehenden Gase verträglich ist. Der Feuercanal wird dadurch kürzer in seinem Lauf, als er im Verhältniß zu seinem Querschnitt seyn sollte. Man thut dieß bisweilen auch auf die Art, daß man eine Eisenplatte nahe am Anfang des Kamins quer durch den Feuercanal stekt, wodurch der Canal für die Gase plözlich verengt wird. Die Wirkung davon ist offenbar, daß im weitern Theil des Feuercanals eine sehr langsame und schwache Strömung entsteht und in Folge davon, daß sich hier sehr schnell Ruß absezt. Bei vielen Dampfkesseln, welche einen zu weiten innern Feuercanal haben, wird man dieses finden; es sezt sich bald so viel Ruß im Feuercanal ab, daß er nur noch für die durchziehenden erhizten Gase weit genug bleibt; der Werth jener Seitentheile des Feuercanals, welche mit Ruß überzogen sind, geht dann verloren. Ein Beispiel hievon wird in Dinnen's Abhandlung über Schiffsdampfkessel (im Anhang zu Weale's Ausgabe von Tredgold's Werk über die Dampfmaschinen) mitgetheilt; die Feuercanäle des Dampfboots „Afrikaner“ wurden, nachdem der Kessel fünf Wochen lang in Gebrauch war, ohne daß man Gelegenheit hatte sie zu reinigen, genau in demselben Zustande gefunden, wie nach einer Reise von bloß fünf Tagen, oder wie man sie wahrscheinlich selbst nach kürzerer Zeit befunden hätte, wenn sie untersucht worden wären. Diese Feuercanäle hatten in ihrer ganzen Länge gleichen Querschnitt, der Kamin aber einen viel kleineren. Im ersten Theil des Canals (vom Feuer aus) hatte sich kein Ruß abgesezt; derselbe fing aber nach der ersten Wendung, welche der Canal machte, sich abzusezen an und nahm bis zum Fuße des Kamins immer mehr zu. Es scheint sich hieraus zu ergeben, daß die anfangs stark erhizten und dadurch expandirten Gase den ersten Theil des Canals anfüllten, bei ihrer Abkühlung aber, gegen den Kamin zu, immer mehr an Volum abnahmen und folglich den Ruß in dem von ihnen nicht mehr ganz angefüllten Raum sich absezen ließen; aller nachher noch erzeugte Ruß wurde durch die Geschwindigkeit und Kraft des Stroms durch den Kamin hinausgeführt. Der Ruß, welcher sich zunächst am Fuße des Kamins und in den vom Feuer entferntesten Theilen des Canals ansammelte, verkleinerte die mit den erhizten Gasen in Berührung kommende Oberfläche des Kessels, dessen Wirkung daher verhältnißmäßig geschwächt war. Bei jenen Kesseln aber, wo die Feuercanäle, ehe sie an den Kamin gelangen, viel zu weit sind und mittelst einer quer hindurchgestekten Platte verengt werden, muß diese Schwächung ihrer Wirksamkeit nothwendig noch viel größer seyn, weil dieses Uebel hier in einem weit höhern Grade stattfindet. Die Heizfläche, welche durch die Feuercanäle hergestellt werden soll, um den Wärmestoff abzuleiten oder eine bestimmte Quantität erhizter Gase abzukühlen, wurde bisher noch nicht genau ermittelt, und die Praxis ist hierin unter verschiedenen Umständen sehr verschieden. Das größte Verhältniß wird bei den Dampfkesseln in Cornwallis beobachtet, wovon einige nicht weniger als 30, ja sogar 40 Quadratfuß Heizfläche auf 1 Quadratfuß Rostfläche haben. Dieß scheint mehr zu seyn, als durch irgend einen entsprechenden Gewinn gerechtfertigt werden kann, gewiß aber mehr als bei irgend einem Schiffs- oder Locomotiven-Dampfkessel rathsam wäre. Bei Kesseln, welche in der Stunde auf jedem Quadratfuß Rostfläche 13 Pfd. Steinkohle verbrennen, wird man das Verhältniß von 18 Quadratfuß per Quadratfuß Rostfläche vortheilhaft finden. Wo langsame Verbrennung eingeführt ist und eine außergewöhnliche Größe des Kessels anwendbar ist, mag einiger Vortheil damit verbunden seyn, die Heizfläche im Verhältniß zum verzehrten Brennmaterial zu vergrößern. Bei Berechnung der Heizfläche pflegt man bei Schiffsdampfkesseln die Böden der vierekigen Feuercanäle nicht mit einzurechnen und bei runden Feuercanälen sollte 1/4 oder 1/3 der Oberfläche als nicht wirksame Bodenfläche abgezogen werden. Zwischen horizontalen und verticalen Flächen pflegt man nicht zu unterscheiden, obwohl die erstern wahrscheinlich sehr vorzuziehen sind. Die Wirksamkeit einiger Dampfkessel jedoch, welche mit verticalen Röhren verfertigt wurden, möchte wohl einige Zweifel gestatten, daß zwischen dem Werthe der horizontalen und der verticalen Heizflächen ein so großer Unterschied besteht, als allgemein angenommen wurde. Wird die Heizfläche, statt auf einen weiten Feuercanal beschränkt zu bleiben, in eine Anzahl kleiner Feuercanäle oder Röhren vertheilt, so daß die Gase der erforderlichen Oberfläche auf einem kurzen Lauf ausgesezt werden, so scheint der zwischen der Feuerstelle und dem Kamin zurükzulegende Weg von keiner Wichtigkeit zu seyn. Die Geschwindigkeit des Gasstroms wird durch die Vertheilung der Gase nicht wesentlich modificirt werden, weil die Gesammtoberfläche, mit welcher die Gase in Berührung kommen müssen, und die sich ihrer Strömung durch Reibung widersezt, in beiden Fällen dieselbe ist. Offenbar bringen zahlreiche kleine Canäle, indem sie den großen Gasstrom zertheilen, welcher im andern Fall als ein einziger Körper abzieht, die kleinen Theilchen größtentheils auf einmal in Berührung mit den Oberflächen, wodurch es unnöthig wird, dem Umwenden des Stroms und Herausschaffen der heißern Theilchen aus der Mitte des Gasstroms so viele Aufmerksamkeit zuzuwenden. Die Zeit, welche die Gase brauchen, um durch den Kessel zu streichen, nämlich vom Augenblik ihrer Erzeugung an, bis zu dem Moment wo sie den Kessel wieder verlassen, und die Länge des von ihnen zurükgelegten Weges wurden manchmal schon als sehr wichtig betrachtet. Wenn die Gase in einer compacten Masse hinziehen, muß allerdings den verschiedenen Theilchen dieser großen Masse ein Weg von gewisser Länge und somit auch Zeit (da die Geschwindigkeit des Stroms immer dieselbe ist) gelassen werden, unter sich zu circuliren, damit jedes Theilchen Gelegenheit hat, mit einem abkühlenden Medium in Berührung zu kommen und seine Wärme abzugeben; ist aber die große Gasmasse so zertheilt, daß die verschiedenen Theilchen bälder mit dem erforderlichen Volum abkühlenden Mediums in Berührung kommen, dann hört die Zeit, während welcher die Gase am Kessel verbleiben, auf, von Wichtigkeit zu seyn. Bis die Gase bei einem in richtigen Verhältnissen construirten Kessel den Fuß des Kamins erreicht haben, wird ihre Temperatur auf 500° F. (208° R.) oder darunter reducirt seyn; ihr Volum wird also um beiläufig 1/3 desjenigen, womit sie den Feuerraum verließen, vermindert seyn. Der Querschnitt des Feuercanals darf nicht in demselben Verhältniß verkleinert werden, weil ihre Geschwindigkeit nicht mehr so groß bleibt. Er muß allmählich verkleinert werden, wie dieß oben schon bemerkt wurde und nicht durch eine plözliche Verengung am Fuße des Kamins, weil dieß einen langsamern Zug im lezten Theil des Feuercanals, somit eine Ablagerung von Ruß zur Folge hätte, und dann die so bedekte Oberfläche, welche als wirksame Heizfläche in Rechnung gezogen war, verloren ginge. Der Querschnitt eines Kamins soll, um den Verbrennungsproducten jedes Pfundes in einer Stunde verbrannter Steinkohlen den Durchgang zu gestatten, nicht unter 3/4 von 2 Quadratzollen (dem Querschnitt für den Feuercanal unmittelbar hinter der Feuerstelle), also 1 1/2 Quadratzoll betragen; bei einem Kessel folglich, unter welchem stündlich 13 Pfd. Steinkohle auf dem Quadratfuß Rostfläche verbrannt werden, soll der Querschnitt des Kamins 3/4 von 26 Quadratzoll oder 19 1/2 Quadratzoll betragen. Da uns theoretische Untersuchungen bisher noch gar keine brauchbaren Aufschlüsse gegeben haben, um die geeignete Höhe eines Dampfkessel-Kamins zu bestimmen, so müssen wir uns auch hierin an die Praxis als Führerin halten. Es kann mit einem sehr niedern Kamin ein sehr guter Zug hervorgebracht werden; dieß erheischt aber einen großen Aufwand an Brennmaterial, weil man die Gase dann auf einer viel höhern Temperatur entweichen lassen muß, als es sonst nöthig wäre. Ein von Baksteinen erbauter Kamin soll nicht unter 20 Yards hoch seyn, kann aber 30 bis 40 Yards hoch mit Vortheil hinsichtlich des Brennmaterial-Verbrauchs geführt werden. Werden die Kamine noch höher geführt, so geschieht dieß in der Regel, um den Rauch oder schädliche Gase von der nächsten Nachbarschaft abzuleiten, oder um einen guten Zug bei Gasen hervorzubringen, welche eine niedrigere Temperatur als jene aus dem Ofen eines Dampfkessels haben. Bei Dampfschiffen ist die Höhe der Kamine durch die Größe des Schiffs vorgezeichnet, wegen des Einflusses des Kamins auf die Stabilität und das Aussehen. Es wird in der Regel vortheilhaft seyn, den Kamin so hoch zu machen, als es diese Umstände zulassen. Man wird es stets sehr vortheilhaft finden, einen großen Raum in den Dampfkesseln als Dampfreservoir frei zu lassen. Die Oberfläche des siedenden Wassers scheint im Vergleich damit nicht von großer Wichtigkeit zu seyn. Bei der Anwendung vorstehender Verhältnisse in der Praxis braucht man auf die Form des Dampfkessels keine Rüksicht zu nehmen; man erhält dieselben Resultate, gleichviel ob der Kessel cylindrisch oder kofferförmig etc. ist, wenn nur alle übrigen Umstände dieselben bleiben. Bei gehöriger Direction der Feuerung wird bei den vorgeschriebenen Verhältnissen für die Oefen und Feuercanäle die Verbrennung so vor sich gehen, daß nur sehr wenig Kohlenstoff als Rauch abzieht und eine bedeutende Ersparung an Brennmaterial erzielt werden.