Titel: | Pyrotechnische Rundschau; von C. Schinz. |
Autor: | C. Schinz |
Fundstelle: | Band 166, Jahrgang 1862, Nr. XI., S. 37 |
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XI.
Pyrotechnische Rundschau; von C. Schinz.
Mit Abbildungen auf Tab.
II.
Schinz, über das Werk von Williams bezüglich der Verbrennung der
Steinkohlen.
Obgleich alle Erscheinungen und Wirkungen im Gebiete der Pyrotechnik eben so gut auf
Naturgesetzen beruhen als dieß in den übrigen Gebieten der Technik der Fall ist, und
obgleich gerade die Pyrotechnik am tiefsten in die Oekonomie der Industrie
eingreift, so ist dennoch dieser Zweig vor allen anderen am meisten vernachlässigt
worden. In technischen Unterrichtsanstalten wird derselbe meist gar nicht besonders
berücksichtigt, und da wo dieß der Fall ist, geschieht es nur sehr oberflächlich.
Daher kommt es, daß die Anlage von Feuerungen meist von Leuten besorgt wird, denen
jede wissenschaftliche Grundlage dazu fehlt, und daß es solche Leute sind, welche
von Zeit zu Zeit die Speculation machen, mit patentirten Erfindungen und
Verbesserungen aufzutreten, die aber nur in äußerst wenigen Fällen diesen Namen
verdienen. Weiß ein solcher Erfinder nach einigen außerordentlichen Anstrengungen
seinem Gegenstande einen wissenschaftlichen Anstrich zu geben, so gelingt es ihm
sehr oft, selbst wissenschaftlich gebildete Männer zu täuschen und dieselben in die
unangenehme Lage zu versetzen, daß sie einer Sache das Wort reden, welche sie bei
richtiger Erkenntniß mißbilligen müßten. Dabei sind die Industriellen, welche einer
solchen gepriesenen Erfindung Glauben schenken, die Opfer dieser Irrthümer, und
diese Opfer dienen nicht einmal dazu, bei Anderen die richtige Erkenntniß zu
befördern.
Unter diesen incompetenten Förderern der Pyrotechnik gibt es oft solche, welche mit
kühner Originalität und vielem Genie ihren Apparaten einen Anstrich von hoher
Vollkommenheit geben, die aber dessen ungeachtet gegen alle die Gesetze verstoßen,
welche zur Grundlage derselben dienen sollten.
Es gibt unter denselben aber auch solche, welche den Drang haben, das was sie
anstreben, wirklich zu fördern, welche sich viele Mühe geben und lange darüber
nachdenken, wie irgend eine Aufgabe am besten gelöst werden könnte, und die mit den
Lehren der Wissenschaft sich so weit vertraut machen, als dieß ihnen möglich ist.
Von solchen Leuten, welche ernstlich die Wahrheit suchen, welche nicht bloß aus
Speculation eine Erfindung machen wollen und auch nicht lediglich nach Effect
haschen, ist stets etwas zu lernen, obgleich auch sie dem Fortschritte gefährlich
werden können, indem sie zu einseitig aus ihren Versuchen Regeln ableiten, welche in
späteren Zeiten nur mit Mühe als unrichtig erkannt werden.
Indem wir nun die Absicht haben, in dieser Rundschau einige der neueren
pyrotechnischen Apparate einer näheren Prüfung zu unterwerfen, wollen wir mit der
Analyse eines Buches den Anfang machen, welches in die letzterwähnte Kategorie
gehört, indem wir dabei Anlaß finden solche Punkte hervorzuheben, die zu den später
folgenden Betrachtungen besonders geeignet sind.
I. Chemische und praktische
Betrachtungen über die Verbrennung der Steinkohlen, von C. W. Williams.
Liverpool 1854.
Der Verfasser ist Gérant einer Dubliner Dampfboot-Gesellschaft und hat
als solcher schon im Jahre 1838 sich bemüht, auf den Dampfschiffen seiner Compagnie
eine bessere Heizung einzuführen und die Bildung von übermäßig vielem Rauch zu
verhindern.
Wie der Titel ganz richtig sagt, hat er es nur mit den chemischen Erscheinungen zu
thun, alle dynamischen Wirkungen sind ihm ein ganz unbekanntes Feld, daher er denn
auch in seinen Deductionen in manche Irrthümer verfällt; aber seine Demonstrationen
sind so plausibel, daß wir mit Nutzen dieselben mehrfach dem Leser vorführen
werden.
Zu Ende des Buches kommt er dann noch auf einen im Titel nicht angegebenen
Gegenstand, der alle Beachtung verdient und in der That von den betreffenden
Technikern noch gänzlich vernachlässigt wird; dieß ist die Anordnung der Heizflächen
der Dampfkessel, vermöge welcher dieselben mehr oder weniger wirksam sind.
Williams betrachtet die Steinkohle als nur aus zwei
verschiedenen Brennstoffen zusammengesetzt, nämlich aus Kohks und demjenigen Theile,
welcher durch die Einwirkung der Wärme im Ofenherde in Gasform entwickelt wird. Er
nimmt an, daß durch diese Einwirkung eben so viel Gas entwickelt wird, als wenn man
die Steinkohlen in einer Retorte abdestillirt, und findet dann nach den
stöchiometrischen Verhältnissen, daß dieses Gas eine bei weitem größere Luftmenge zu
seiner vollständigen Verbrennung erfordert als die zurückbleibenden Kohks.
Gegen eine solche Anschauung ist nichts einzuwenden, aber wenn er dann daraus den
Schluß zieht, daß diesem Gase die zur Verbrennung nöthige große Luftmenge nothwendig
und unter allen Umständen besonders zugeführt werden müsse, und es für durchaus
unmöglich hält, daß eine hinreichende Luftmenge durch den Rost selbst und durch das
Brennmaterial hindurch zuströme, so begeht er eben eine Einseitigkeit, die aber
leicht zu begreifen ist, weil er es hauptsächlich mit Dampfschiffen zu thun hatte,
bei welchen allerdings der Zug im Kamin viel zu wünschen übrig läßt. Dennoch führt ihn die
Vernachlässigung der Kräfte, welche die Luft dem Feuer zuführen, zu Irrthümern,
welche nicht ungerügt übergangen werden dürfen.
Allerdings geht sein Uebersetzer ins Französische, der Marinelieutenant B. Christave (dessen Uebersetzung unter den Auspicien des
Marineministeriums veröffentlicht wurde), noch weiter, indem er geradezu behauptet:
daß trotz der gegenwärtigen Theorie die Höhe der Kamine nur sehr wenig Einfluß auf
die Geschwindigkeit des Zuges habe! Ein anderes Beispiel der Wissenschaftlichkeit
dieses protegirten Franzosen ist der Satz, welchen er d'Arcet in den Mund legt: „Beim natürlichen Zuge bestimmt der
Querschnitt des Kamins das Luftvolumen, welches in den Herd geht, und die Größe
des Rostes bestimmt dann die Geschwindigkeit, womit diese Luft eingeführt
wird.“
Mit Recht bemerkt Williams, daß das gasförmige Gemisch
welches durch den Rost und das Brennmaterial hindurchgeht, aus Kohlensäure,
Kohlenoxyd, Kohlenwasserstoffen, Stickstoff und unverbrannter Luft bestehe; er
begeht dann aber den ersten Irrthum, indem er behauptet, daß letztere in der
Mischung nicht mehr geeignet sey, die übrigen brennbaren Gase zu verbrennen und
daher ein frischer Zufluß von Luft stattfinden müsse. Natürlich wird nur bei
genügend starkem Zuge die Menge dieser Luft hinreichen, aber die vorhandene wird
unter den sonst zu erfüllenden Bedingungen wirksamer seyn, als solche welche frisch
hinzukommt, weil jene schon innig beigemischt ist.
Die noch zu erfüllenden Bedingungen sind allerdings von Williams auch ziemlich einseitig aufgeführt, indem er deren nur zwei
bespricht. Die erste, unbestreitbare, ist die einer hinlänglichen Temperatur; die
zweite, sehr bestreitbare, bestände darin, daß die Feuercanäle einen großen
Querschnitt haben müssen, damit die verbrannten Gase (Kohlensäure, Wasser und wohl
mit ihnen der Stickstoff) sich absondern können und die unverbrannte Luft im oberen
Theile derselben an die noch brennbaren Gase gelange.
Allerdings wird die hierbei von Williams nicht aufgeführte
Bedingung heute noch sehr allgemein außer Acht gelassen, obgleich in fast allen
Feuerungen die Erfüllung dieser Bedingung, wenn auch unzureichend, vorhanden ist. Es
ist dieß die Feuerbrücke, über welche die Luft und das
Gasgemisch mit größerer Geschwindigkeit hingezogen wird, wodurch sie momentan
zusammengepreßt werden.
Ein Zusammenpressen dieser Mischung ist aber gewiß eine der unerläßlichsten
Bedingungen, denn eine chemische Verbindung kann doch offenbar nur dann stattfinden,
wenn die zu vereinigenden Atome mit einander in Berührung kommen können, und dieses wird einerseits
durch die hohe Temperatur auf der die Gasmischung sich befindet, erschwert, und
andererseits durch die Mischung selbst, welche bereits verbrannte Gase zwischen den
noch zu verbrennenden einschließt. Durch ein Zusammenpressen werden aber offenbar
die zu verbindenden Atome einander genähert und dadurch die Verbrennung befördert;
nur haben die gewöhnlichen Feuerbrücken eine zu kleine Ausdehnung in der Länge, als
daß deren Wirkung ausreichen könnte, denn chemische Verbindungen bilden sich selten
plötzlich, sondern erfordern eine größere oder kleinere Zeit, und diese Zeit kann
bloß dadurch gegeben werden, daß man die Zusammendrückung während eines gewissen
längeren Zeitmomentes fortwirken läßt.
Williams legt mit Recht ein sehr großes Gewicht darauf,
daß die über die Brennstoffschichte fortzusetzende Verbrennung nicht durch
Temperatur-Erniedrigung gestört werden darf; zu diesem Ende, sagt er, soll
der eigentliche Herd so weit vorn als möglich an den Kessel gelegt werden, und sey
derselbe in senkrechter Richtung dem Kessel nicht zu nahe zu bringen; die Weite der
dem Herde folgenden Feuercanäle fordert er aber nur deßhalb sehr groß, damit die
verbrennenden und verbrannten Gase sich absondern können, und nicht der geringeren
Abkühlung wegen.
Wie weit eigentlich der Rost im senkrechten Abstande unter dem Kessel gelegt werden
soll, sagt er eben so wenig als andere Praktiker, und selbst Peclet übersieht es, dieses Verhältniß genauer zu bestimmen; daß es dann
alle Anderen auch nicht thun, ist wohl begreiflich, und doch ist dieser Umstand eine
Quelle des Irrthums bei der Beurtheilung verschiedener Feuerungen.
Wenn Steinkohle auf einem Roste vollständig in Verbrennung begriffen ist, so ist die
Temperatur an der Oberfläche derselben gleich der Wärmeproductionsfähigkeit dieser
Kohle, dividirt durch die specifische Wärme der Verbrennungsproducte mit Einschluß
des Stickstoffs und der überschüssigen Luft.
Beträgt diese überschüssige Luft, wie gewöhnlich, noch einmal so viel als zur
Verbrennung nöthig ist, so ist diese Temperatur = 1409° C.; ist die Luftmenge
aber gleich der stöchiometrisch nothwendigen, so wird die Temperatur 2687°;
findet hingegen nur ein Minimum von Luft Durchgang durch den Brennstoff, so kann die
Temperatur auf 2276° C. herabsinken.
Der glühende und flammende Brennstoff auf dem Rost gibt einen Theil der erzeugten
Wärme durch Strahlung an die Umgebung ab und die zurückbleibende Wärmemenge theilt
sich den weiterströmenden Verbrennungsproducten mit.
Nun beträgt die durch Strahlung von brennenden Steinkohlen abgegebene Wärmemenge nach
Versuchen von Peclet die volle Hälfte aller entwickelten
Wärme; nur übersieht Peclet, daß die Menge der wirklich
zerstreuten Wärme nothwendig von der Entfernung des Körpers abhängt, der die
ausgestrahlte Wärme aufnimmt. Da aber die Intensität der Strahlung im Verhältniß zum
Quadrat der Entfernung abnimmt, so können wir das von Peclet Unterlassene ergänzen und eine annähernde Berechnung anstellen.
Die Versuche von Peclet wurden in einem Cylinder
vorgenommen, dessen Durchmesser nur 2 Decimeter war; folglich wird diese Hälfte der
vorhandenen Wärme durch Strahlung nur abgegeben, insofern der überliegende Kessel
nicht mehr als 1 Decimeter absteht, denn bei 3 Decimeter Abstand wird die Intensität
statt 0,5 = 0,5/3² = 0,055. Im ersten Falle würde also die Temperatur der
Verbrennungsproducte von der Initialtemperatur 1409° auf 704 1/2°, im
zweiten auf 1409 – 77 = 1332° sinken; und wenn wir mit Williams annehmen, daß bloß ein Minimum von Luft durch
den Rost geht, so hätten die abströmenden Verbrennungsproducte im ersten Falle nur
noch die Temperatur von 1572° C. und im zweiten Falle von 2199° C.
Selbst die Temperatur von 1332° C., welche die Verbrennungsproducte beim
Abgang aus dem Feuerherde behalten, würde sehr bald auf eine die Verbrennung nicht
mehr unterhaltende herabgebracht werden, wenn dieser Strom des Gasgemisches
irgendwie gegen die Heizflächen des Kessels gedrängt würde; hat hingegen der Canal,
durch welchen sie strömen, einen großen Querschnitt, so werden die centralen
Gasströme immerhin auf eine gewisse Länge des Weges hin eine hinreichende Temperatur
beibehalten, um eine Fortsetzung und eventuelle Vollendung der Verbrennung zu
gestatten, und sicherlich beruht diese Fortsetzung auf der Beibehaltung der
Temperatur und nicht auf einer Absonderung der brennenden und bereits verbrannten
Gase.
Dieß ist auch dann der Fall, wenn ein Theil der brennbaren Gase erst hinter der
Feuerbrücke durch einen neuen Luftstrom verbrannt werden soll; nur ist alsdann durch
Senkung des Rostes die Temperatur dieser Gase möglichst hoch zu halten, damit die
neu hinzukommende Luft die Temperatur nicht unter 600° bis 700°
bringt, obgleich durch die gleichzeitig eingeleitete weitere Verbrennung aufs Neue
Wärme entwickelt wird.
Um nun eine genügende Menge von Luft zu den festen Kohks und zu den aus der Kohle
entwickelten Kohlenwasserstoffen zu bringen, ist allerdings ein sehr starker Zug
erforderlich, der bei Dampfschiffen oft kaum zu erreichen ist, weil die Höhe des Kamins dort
nothwendig sehr beschränkt ist; ohne sich darüber Rechenschaft zu geben, hat Williams gefunden, daß diesem Uebelstande abzuhelfen ist,
wenn man den brennbaren Gasen hinter der Feuerbrücke einen neuen Luftstrom
zuführt.
Jedes auf einem Roste liegende Brennmaterial hindert den freien Zutritt und Durchgang
der Luft in um so größerem Maaße, als die Brennstoffstücke klein und die Schichthöhe
derselben groß ist. Es hat dieses einige Aehnlichkeit mit dem wohlbekannten
Experimente, Quecksilber durch eine poröse Schicht von Holz hindurchzutreiben, indem
man unter dem Holze einen mehr oder weniger luftverdünnten Raum erzeugt. Ebenso ist
der Luftdruck unter dem Roste größer, über demselben und über dem Brennstoffe aber
kleiner; je poröser und kleiner nun die Schichte ist, durch welche die Luft
hindurchgehen soll, desto weniger Druckdifferenz ist erforderlich um die Luft
schnell und folglich auch viel davon in einem gegebenen Zeitraum hindurchzuführen;
im Gegensatze wird desto weniger durchgehen, je kleiner die Druckdifferenz unter und
über dem Roste ist.
Bei geringem Zuge kann daher selbst bei Anwendung größerer Stücke Steinkohle dem
Feuer nicht die hinreichende Menge Luft zugeführt werden; aber es ist sehr leicht
möglich eine zweite Quantität Luft an einem anderen Orte einzusaugen, die nicht
solche Hindernisse zu überwinden hat, wie diejenigen sind, welche der Rost und die
Kohlenschichte auf demselben veranlassen.
Diese Einführung von Luft hatte schon Papin in Gießen zu
Ende des 17ten Jahrhunderts versucht, Watt
bewerkstelligte sie im Jahre 1785, d'Arcet im J. 1814 und
Parkes im J. 1820. Aber d'Arcet und nach ihm Parkes führten die frische
Luft durch einen Spalt in der Feuerbrücke ein; dabei hatte die einströmende Luft das
Bestreben, dem vom Herde kommenden Gasstrome in den Weg zu treten und den Zug durch
den Rost hindurch allzusehr zu beeinträchtigen. Dieß hat nun Williams im J. 1838 besser gemacht, indem er den Luftstrom erst hinter der
Feuerbrücke und zwar in der gleichen Richtung mit dem noch zu verbrennenden
Gasstrome einführte.
Durch Fig. 1
wird der Williams'sche Apparat dargestellt. Die Mauer,
welche die Feuerbrücke trägt, enthält also eine Kammer, die dem Ofen zur Seite durch
eine Klappe geschlossen ist, um mehr oder weniger Luft zuzulassen; die gegen das
Ende des Kessels gekehrte Seite der Kammer besteht aus einer gußeisernen Platte,
welche vielfach mit kleinen Löchern durchbohrt ist. Williams behauptet, daß solche feine Oeffnungen durchaus nothwendig seyen,
damit der Luftstrom in viele kleine Ströme getheilt und so zu sagen in das zu
verbrennende Gas injectirt werde! Damit beweist er, daß er von den dynamischen Wirkungen gar
keinen Begriff hat; doch ist ihm wohl zu glauben, daß nur eine durchlöcherte Platte
den vollen Dienst gethan hat, wenn auch sicherlich die einzelnen kleinen Luftströme
sich vereinigen, ehe sie an die Flamme oder an die Gase gelangen. Die fein
durchlöcherten Platten haben sich nur darum besser bewährt, weil die Contraction der
Luft beim Durchgange durch dieselben eine ähnliche, obgleich kleinere Hemmung ist
als diejenige, welche die Luft durch den Brennstoff erfährt; wäre der Querschnitt zu
groß, so könnte leicht trotz der Klappe zu viel Luft eintreten und dann keine oder
nur wenig Luft durch den Rost einziehen, weil die Druckdifferenz durch zu viel Luft
aufgehoben würde.
Williams ärgert sich dann über die
Patent-Industrieritter, deren 50 nach ihm Patente für die Verbrennung des
Rauches genommen haben, welche alle auf demselben Principe beruhen. Besonders klagt
er diejenigen an, welche, um ihrer Erfindung mehr Zutrauen zu verschaffen, behaupten
daß sie die zum Verbrennen des Rauches eingeführte Luft vorerst erwärmen. Erstens
weist er nach, daß die Luft nicht wirklich erwärmt werde, zweitens daß diese
Erwärmung nur auf Kosten des Feuers geschehen könnte und also nichts gewonnen würde,
und drittens daß eine Erwärmung dieser Luft mehr Nachtheil als Vortheil bringen
würde.
Gewiß hat er in allen drei Punkten Recht, aber allgemein ist noch der Glaube
verbreitet, daß erhitzte Luft dem Verbrennungsprocesse sehr förderlich sey, und
dieser Glaube ist ein Irrglaube, den auch Williams in
einem besonderen Capitel bekämpft.
Selbst Peclet sagt in seinem Traité de la chaleur 1859, wo er die Anwendung heißer Luft bei
Hohöfen bespricht, es sey wahrscheinlich, daß die chemische Verwandtschaft zwischen
Kohlenstoff und Luft bei höheren Temperaturen an Intensität zunehme.
Scheerer hat schon 1853 die Ansicht aufgestellt, daß bei
Eisenhohöfen die vermehrte Ausbeute durch erhitzten Wind darin bestehe, daß die
Ausdehnung der Schmelzzone dadurch größer werde, und also in der Zeiteinheit mehr
Eisen nachgesetzt werden könne.
Nehmen wir an, das Eisen komme bei der Temperatur 1650° C. in den flüssigen
Zustand; ist nun der Raum im Hohofen bei Anwendung kalter Gebläseluft beispielsweise
2 Fuß hoch von der Temperatur 1650°, und nimmt in den über diesem Raume
liegenden Schichten die Temperatur bei 1 Zoll um 10°, bei 2 Zoll um
20° und so fort ab, und wir erhöhen nun die Temperatur der ursprünglich 2 Fuß
hohen Schmelzzone durch heiße Gebläseluft um 50°, so wird die Temperatur
dieser = 1700° und die über ihr liegenden Schichten bis zu 5'' werden dann
von 1700° auf
1650° herabkommen, also immer noch heiß genug seyn um das Eisen flüssig zu
machen, diese Schichten werden sich also der Schmelzzone zufügen und dadurch es
möglich machen, daß in derselben Zeit mehr Eisen geschmolzen werden kann.
Aber auch die höhere Temperatur der ursprünglichen Schmelzzone wird darauf einwirken,
daß in der Zeiteinheit mehr Eisen geschmolzen wird.
Aus diesem Verhalten geht jedoch noch keineswegs hervor, daß der Sauerstoff welcher
vorher als Luft erhitzt wurde, eine gesteigerte Verwandtschaft zum Kohlenstoff habe;
es wird im Gegentheil weniger Kohle verbrannt, nur so viel als dem Gewichte
Sauerstoff zukommt das in den Ofen geführt wird, und geschieht dieß unter demselben
Drucke wie bei kalter Luft, so ist das Gewicht des heiß gemachten Sauerstoffes
offenbar kleiner als dasjenige des kalt eingeführten.
Bei der in Rede stehenden Anwendung der Luft um gasförmige Brennstoffe zu verbrennen,
würde wohl kein Dampfkesselbesitzer es für einen Vortheil halten, wenn eine
geringere Menge Sauerstoff eingeführt würde als zur Verzehrung des Brennstoffes
nothwendig ist, und doch würde dieß der Fall seyn, wenn man die Luft vorher nur
einigermaßen erhitzen würde.
Angenommen aber, man könnte um ein gleiches Gewicht Sauerstoff zuzuführen, ein
doppeltes Volumen erhitzter Luft einführen, so würde man nur das erreichen, daß die
Atome des Kohlenstoffes und Wasserstoffes, welche zu verbrennen sind, so weit von
dem Sauerstoffatom entfernt würden, daß die Verbindung viel langsamer auf längerem
Wege stattfinden müßte. Es würde also das Gegentheil von dem geschehen, was z.B.
durch eine Feuerbrücke erzweckt werden soll. Wenn folglich die zu verbrennenden Gase
selbst schon mit einer hinreichenden Temperatur über die Feuerbrücke strömen, so hat
man keine Veranlassung ihnen erhitzte Luft zuzuführen, da diese nur den Weg, auf
welchem die Verbrennung stattfindet, verlängern würde, was keineswegs wünschenswerth
ist.
Indem wir nun einige der Experimente beschreiben, auf welche Williams seine Ansichten stützt, werden wir über den Hergang bei der
Verbrennung von Gasen mit Luft einigen Aufschluß bekommen.
Sein Dampfkessel war ein gewöhnlicher cylindrischer Kessel; der Gas- und
Flammenstrom gieng zuerst unter dem untersten Theile desselben durch und dann durch
Seitencanäle um denselben herum. In einem dieser Seitencanäle wurde nun eine Stange
a, Fig. 2, aus einem sich in
der Wärme stark ausdehnenden Metalle befestigt. Diese Stange ragte über die Ofenwand hinaus
und wirkte durch ihre Ausdehnung oder Zusammenziehung auf den Hebel b. An dem unteren Ende desselben war ein Bleistift
befestigt, der durch eine beliebige Vorrichtung gegen eine Walze drückte, über
welche ein breiter Papierstreifen langsam durch ein Uhrwerk auf- oder
abgerollt wurde. Die durch die Temperatur bewirkte Ausdehnung und Zusammenziehung
der Stange a theilte also dem Hebel b eine langsam wechselnde Bewegung mit, welche durch den
Bleistift auf dem Papier verzeichnet wurde.
In Fig. 3 sind
zwei Curven verzeichnet, wie sie durch das Instrument in zwei Versuchen angegeben
wurden.
Jeder der zwei Versuche dauerte 100 Minuten und begann mit dem Aufgeben frischer
Kohle auf den Rost. Die höhere Curve ist diejenige, welche sich ergab als Luft
hinter der Feuerbrücke zugeführt wurde, die niedrigere diejenige als kein Luftstrom
hinter der Feuerbrücke einzog. Im letzteren Falle wurden die Kohlen auf dem Roste
nach 70 Minuten wieder geebnet, im ersteren nach 75 Minuten.
Bei Zulassung der Luft war also die Maximaltemperatur im Seitencanale 660°,
die Minimaltemperatur 560° C. Bei verschlossenem Zutritte war die Temperatur
538° im Maximum und 482° im Minimum.
In den verschiedenen Zeiten wurde in dem Seitencanale Folgendes beobachtet:
bei abgeschlossener Luft
bei Zulassung der Luft
nach 25 Min.
noch ganz schwarz, voll Rauch.
nach 20
Minuten
helle Flamme, lang
14'
25–30 „
dunkelroth glühend
20–30
„
dto.
15'
30–35 „
dunkelroth
30–35
„
dto.
16'
34–45 „
keine Flamme
35–40
„
dto.
15'
50–55 „
dunkelroth glühend
40–45
„
dto.
14'
55–75 „
dunkel
45–75
„
dto.
13'
75–80 „
dunkelroth glühend
75–100
„
Flamme Purpurroth
15'
85–100 „
dunkel.
von Kohlenoxyd.
Die Vergleichung dieser zwei Versuche mit einander ist eigentlich ganz werthlos, denn
sicherlich ist es möglich, auch ohne Luftzuströmung hinter der Feuerbrücke eine weit
bessere Verbrennung zu erhalten, als es hier der Fall gewesen, sobald der Zug im
Kamin hinreichend groß ist. Andererseits ist bei dem zweiten Versuche mit Luftzufluß
möglicherweise dieser so groß gewesen, daß ein sehr bedeutender Theil der
entwickelten Wärme durch den Kamin abzog. Um aus solchen Versuchen richtige Schlüsse
ziehen zu können, ist es durchaus nothwendig die Verbrennungsproducte einer
chemischen Analyse zu unterwerfen, und diese durch die Temperatur und die genau
bestimmte Geschwindigkeit an der Kaminmündung noch zu controliren.
Alle ähnlichen Versuche, ohne die angeführten Controlen, geben nur zu Trugschlüssen
Anlaß, selbst dann, wenn man die erzeugte Dampfmenge bestimmt, weil die
Dampferzeugung noch von ganz anderen Umständen bedingt ist.
Daß im einen Falle die gebildete Flamme eine Länge von 16' erreichte, während im
anderen Falle deren Länge nicht meßbar war, ist gewiß kein Kriterium für die Güte
der Feuerung, sondern beweist nur, daß die zu vereinigenden Atome eine lange Zeit
gebraucht haben um sich zu verbinden, weil sie eben in einem durch Wärme
ausgedehnten Gemische in weiten Canälen nur allmählich zusammentrafen. Allerdings
hätte ein Zusammendrücken der Gase in mit Wasser umgebenen engen Canälen, wie dieß
z.B. in Röhrenkesseln Fig. 4 der Fall wäre,
keine bessere Verbrennung, sondern das Gegentheil erzeugt, weil die centralen
Gasströme zu schnell die zur Verbrennung nöthige Temperatur verlieren; wenn aber die
Zusammendrückung in einem Raum stattfindet, welcher den Gasen keine Wärme entzieht,
so wird sicherlich die Verbrennung in einem viel kürzeren Raum und viel vollkommener
stattfinden.
Williams wollte an den Erscheinungen der Gaslampe
nachweisen, daß seine Methode die Luft in fein zertheilten Strömen zuzuführen, die
einzig richtige sey um eine gute Verbrennung der vom Herde kommenden Gase zu
erzielen; darin hat er nun einen großen Fehlschluß gemacht, aber das Verhalten der
Gaslampe ist sehr lehrreich, daher wir in den Figuren 5, 6,
7 u. 8 seine
Darstellung reproduciren.
In Fig. 5 sehen
wir einen gewöhnlichen Argand'schen Gasbrenner, welcher wie bekannt eine kurze, sehr
leuchtende und sehr heiße Flamme gibt.
In Fig. 6 ist
derselbe Brenner dargestellt, indem aber die mittlere kreisrunde Oeffnung durch
einen Pfropf verstopft ist.
Fig. 7 zeigt
einen von Williams besonders construirten Gasbrenner,
dessen Einrichtung von selbst verständlich ist und der sich dem Argand'schen Brenner in seinem Verhalten sehr nähert.
Fig. 8 ist
ebenfalls eine Construction von Williams, welche offenbar
die Erscheinung repräsentirt, die er unter seinem Dampfkessel hervorbringt, obgleich
er behauptet daß sein Apparat der Repräsentant des Argand'schen Brenners sey.
Allerdings zeigt das Verhalten des Argand'schen Brenners, daß derselbe der
rationellste ist, um auf kurzem Wege eine vollständige Verbrennung zu erzielen, daß
also Luft- und Gasströme in möglichst innige Berührung mit einander kommen
müssen, und daß dieß weit eher geschehen könnte, wenn wir direct über dem Roste die
zur Verbrennung nothwendige Luftmenge ansaugen, als durch das von Williams angegebene Mittel, nur wäre dazu in einem Feuerherde ein so starker
Zug erforderlich, wie man ihn bei feststehenden Feuerungen bloß durch sehr hohe
Kamine, auf Dampfschiffen gar nicht hervorbringen könnte, und überdieß wäre die
Bedingung zu erfüllen, daß die Luft- und Gasströme in einem Raume
stattfinden, welcher die Verbrennungstemperatur auf keine Weise beeinträchtigt.
Es gibt aber noch zwei andere Mittel um durch den Zug die nöthige Luftmenge in den
Herd zu führen; diese sind: die Benutzung eines Gebläses oder eines Saugventilators,
und das Verfahren, welches Dr. Gall, allerdings ohne sich des befolgten Princips bewußt zu seyn, in
Anwendung brachte, darin bestehend, daß die heiße Flamme oder der Gasstrom auf einer
längeren Strecke zwischen schlechten Wärmeleitern senkrecht geführt wird, ehe
derselbe an die Transmissionsflächen gelangt, welche die entwickelte Wärme aufnehmen
sollen. Eine solche senkrechte Höhe wirkt wie ein Kamin, aber in höherem Grade.
Die Kraft oder die Druckhöhe, welche irgend ein Kamin erzeugt, hängt von der
Temperatur der Gase und von seiner Höhe ab. Die Temperatur ertheilt den Gasen ein
mehr oder minder großes spec. Gewicht; dieses ist für atmosphärische Luft bei
0° = 1, bei 300° C. = 0,4763 und bei 2687° = 0,09219.
Bezeichnen wir diese specifischen Gewichte mit s und die
Kaminhöhe mit h, so ist die erzeugte Druckhöhe = P = h – hs und würde für die Temperatur 300° C. und
100' Kaminhöhe seyn
100 – 100 . 0,4763 = 52',37.
Um dieselbe Druckhöhe mit Luft von 2678° C. zu erhalten, müßte der senkrechte
Schacht über dem Roste
h = P/(1 – S) = 52,37'/(1 – 0,09219) = 57,68' Höhe
haben.
Unbezweifelt haben auch diese Mittel nicht zu verkennende Schwierigkeiten und
Schattenseiten, daher sie nur in besonderen Fällen mit Nutzen in Anwendung kommen
können.
Was aber durch Williams Versuche und durch seine Curven
sehr anschaulich gemacht wird, ist, daß nach dem Aufgeben von Brennstoff in den Herd
der Verbrennungsproceß keineswegs ein gleichförmiger ist, daß daher auch die
eingesogene Luftmenge bald in großem Ueberschuß und bald in ungenügender Menge
vorhanden seyn muß, und dieses ist ein Uebelstand, welcher durch keines der
angegebenen Mittel beseitigt werden kann; er liegt in der Natur der Steinkohle,
welche durch die Wärme je nach der Temperatur bald schneller und bald langsamer in
Kohlenwasserstoffe und
Kohks zersetzt wird, und diese Eigenschaft haben alle Brennstoffe in größerem oder
geringerem Grade.
Williams und eine Anzahl anderer Erfinder haben dann
gesucht den Luftzutritt durch sich selbst regulirende Klappen dem Bedarf für die
verschiedenen Epochen der Verbrennung anzupassen; allein die erzielten Erfolge sind
nicht befriedigend gewesen, daher diese Apparate außer Gebrauch kamen.
Die Größe der Rostfläche ist ein fernerer Gegenstand weitläufiger Betrachtung von
Seite Williams; da er aber alle dynamischen Wirkungen und
selbst die senkrechte Entfernung des Rostes vom Kesselboden unberücksichtigt läßt,
und, obgleich er hauptsächlich die chemische Theorie der Verbrennung behandelt,
keine Analysen der Verbrennungsproducte vorgenommen hat, so sind seine Erörterungen
von geringem Werth.
Offenbar gestattet eine möglichst große Ausdehnung der Rostfläche mit mäßig hoher
Brennstoffschichte auf demselben, die günstigste Verbrennung mit dem geringsten
Zuge, und ist daher im Principe ein möglichst großer Rost der vollkommenste. Aber
die Vortheile des großen Rostes verschwinden gänzlich, sobald diese Fläche sich
unter dem Dampfkessel ausbreitet, und ihre senkrechte Entfernung von letzterem nur
klein ist, denn die Menge der strahlenden Wärme, welche dem Brennstoffe und den
Gasen entzogen wird, bestimmt sich, wie wir gesehen haben, nach diesen
Verhältnissen; werden jedoch diese Verhältnisse günstiger, d.h. liegt der Rost nicht
unter dem Kessel, sondern außer demselben, so wird nothwendig der große Rost der
wirksamste seyn.
Allerdings findet dabei eine gewisse Beschränkung statt, denn einerseits darf der
Rost nur so groß seyn, daß der Heizer noch leicht die ganze Fläche mit der
Hackenkrücke und der Schaufel beherrschen kann; andererseits ist von Seite desselben
eine gewisse Geschicklichkeit und viel Fleiß erforderlich, um eine dünne
Kohlenschichte vollkommen gleichförmig zu erhalten und Entblößungen des Rostes zu
vermeiden, durch welche unnützerweise und zum Nachtheile der Temperatur sehr viel
überschüssige Luft eintreten würde, während auch bei zu oft wiederholtem Bearbeiten
des Rostes zur Ausebnung der Kohlenstücke zu viel Luft durch die Ofenthür einzieht.
Es kann also ein gewisses Maximum der Rostfläche nicht überschritten werden, aber
das Princip bleibt dennoch aufrecht, daß große Roste unter den oben angegebenen
Bedingungen die beste Verbrennung gewähren.
Sobald man jedoch die Lage des Rostes gegen den die strahlende Wärme aufnehmenden
Dampfkessel außer Acht läßt, oder gar mit Peclet annimmt,
daß diese Aufnahme strahlender Wärme nicht leicht zu entbehren ist, so muß man zu
dem Resultate Williams' kommen, daß kleinere Röste vorzuziehen
seyen; natürlich zieht dann weniger strahlende Wärme aus dem Herde ab und die
Verbrennungsproducte behalten eine höhere Temperatur, welche die Vollendung der
Verbrennung mehr oder weniger ermöglicht.
Wenn man mit Williams die Vollkommenheit der Verbrennung
nach der Länge der Flamme beurtheilt, welche er bis auf 28 und sogar 30 Fuß gebracht
hat, so wird man diese Erscheinung bei möglichst kleinem Roste allerdings am
sichersten hervorrufen; ob aber bei einer so langen Flamme die Verbrennung im Ganzen
wirklich vollkommener geworden, und ob sie nicht auf Kosten eines allzugroßen
Luftüberschusses erzielt wurde, wäre nur durch Analyse der Gase, und Messung der
Temperatur und des Volumens der evacuirten Gase zu ermitteln gewesen.
Welches übrigens die Größe des Rostes sey, so wird es immer schwer, ja praktisch
unmöglich seyn, das Gemisch von Luft, Kohlenoxyd, Kohlensäure, Kohlenwasserstoffen,
Wasserdämpfen und Stickstoff, welches dem Feuerherde entströmt, ohne einen der
Temperatur nachtheiligen bedeutenden Luftüberschuß vollständig zu verbrennen, weil
sonst die chemisch zu vereinigenden Atome einander nicht genug genähert und in
Berührung gebracht werden, selbst dann nicht, wenn man sie in einem langen Canale,
worin sie aber Wärme abgeben, zusammengepreßt hindurchführt; es würde dadurch nur
die Verbrennung besser als gewöhnlich.
Das rationellste Mittel, um eine möglichst gute und unter gewissen Umständen
möglichst intensive Verbrennung, d.h. ohne Luftüberschuß, zu erlangen, besteht
sicherlich in der von Bischof in Mägdesprung schon im
Jahr 1837 vorgeschlagenen Gasfeuerung. Bei derselben sind zwar die zu verbrennenden
Gase ebenfalls ein Gemisch von Kohlenoxyd, Kohlenwasserstoffen, Wasserdämpfen und
Stickstoff, aber die frische Luft kommt dabei in zertheilten Strömen mit den
Gasströmen zusammen, welche durch sie ebenfalls zertheilt werden; es findet also
gerade das statt, was Williams angestrebt hat und
erreicht zu haben glaubt. Er führt auch als Beispiel dieser Gasverbrennung den
Apparat an, welchen Thomas und Laurens zur Verbrennung der Hohofengase
construirt haben, und den wir in Fig. 9 und 10 ebenfalls darstellen.
Dabei macht er die Bemerkung, welche er von Peclet
abschreibt, daß dieser Apparat: 1) die Luft und das Gas mehr mit einander in
Berührung bringe, 2) die zu mischenden Verhältnisse zwischen Gas und Luft leichter
zu reguliren seyen und 3) die Verbrennung durch den möglichst kleinen Luftüberschuß
stattfinde, daher dieser Apparat mehr leiste, als der in Deutschland übliche.
Der erste dieser Vorzüge muß unbedingt zugegeben werden, der zweite ist durchaus zu bestreiten, und
was den dritten Punkt anbelangt, so sind wohl beide Apparate gleich vollkommen oder
gleich unvollkommen. Wenn aber Williams das Wesentliche
jener Vorrichtung berücksichtigt hätte, so würde er bald gefunden haben, daß
dieselbe ganz und gar von dem verschieden ist, was er mit seinem Apparate
auszurichten vermag, denn das Charakteristische derselben besteht darin, daß die
Luft mit einer merklich größeren Geschwindigkeit einströmt als die Gase, und in
Folge dessen eine innigere Berührung derselben stattfinden muß, wodurch es möglich
wird die Verbrennung auf einem verhältnißmäßig kurzen Wege zu vollenden.
Es findet hier dasselbe statt, was bei den Gasbrennern Fig. 5. u. 7 geschieht; nur hat bei
dem durch Fig.
5 repräsentirten Brenner das Gas die größere Geschwindigkeit, bei dem
Brenner Fig. 7
dagegen die Luft, beide erzeugen aber das gleiche Resultat.
Da nun eine solche Differenz der Geschwindigkeit nothwendige Bedingung ist, um die
Verbrennung schnell und vollkommen, und mit möglichst wenig Luftüberschuß zu
bewirken, so läßt sie sich nur durch Anwendung eines Gebläses erzielen, und auch
dann wird eine Einführung der Luft, wie sie Williams
hinter der Feuerbrücke bewerkstelligt, nicht den gewünschten Erfolg haben;
geeigneter wären dazu diejenigen Oeffnungen, welche für den Zutritt der Luft durch
die Feuerthür dienen (s. Fig. 1).
Uebrigens wird der Gas-Verbrennungsapparat von Thomas und Laurens nur da anwendbar seyn, wo
die von den Erfindern angegebenen Bedingungen vorhanden sind, nämlich eine
Temperatur der Gase von 200° bis 300° und der Luft von 300° bis
400°, ferner ein Druck auf letztere von 15 bis 20 Centimeter Wassersäule und
auf erstere von 3 bis 6 Centim. Dieser Apparat wird sich also für Gase, welche
direct aus dem Brennstoffe erzeugt werden, nicht eignen, weil in diesem Falle die
Gase viel heißer in den Verbrennungsapparat gelangen, so daß die gußeiserne
Oberplatte, durch welche die Gase einströmen, nicht lange der Temperatur
widerstände, der sie von beiden Seiten ausgesetzt würde, und dann sind Pressungen
von 15 und 20 Centimeter eine Aufgabe welche wohl lösbar ist, aber einen
unverhältnißmäßigen Kraftaufwand erfordert.
In Deutschland wird bekanntlich die Zahl der Luftdüsen viel kleiner, ihr Querschnitt
hingegen größer gemacht, und die Gase treten hinter dem Düsenrohr ein; diese
Construction hat den einzigen Nachtheil, wenn dieß überhaupt als ein solcher
betrachtet werden kann, daß die Verbrennung auf einem verhältnißmäßig längeren Wege
stattfindet, dagegen aber den offenbaren Vortheil, daß die stets durch das Düsenrohr
strömende Luft dasselbe
abkühlt und gegen die Einwirkung der heißen Gase schützt, ferner der Wind weit
weniger Pressung braucht.
Wenn nun aus den vorstehenden Betrachtungen hervorgeht, daß eine vollständige
Verbrennung durch Differenzirung der Geschwindigkeiten auf kurzem Wege erzielt
werden kann, so ist damit noch keineswegs bestimmt, welcher Luftüberschuß dabei
verwendet werde; die bisherigen nicht weiter controlirten Angaben gestatten zwar die
Annahme, daß dieser Ueberschuß nicht sehr erheblich sey, aber die allgemeine
Erfahrung bestätigt auch, daß diese Differenzirung der Geschwindigkeit allein noch
nicht ausreicht um Luft und Gas im richtigen stöchiometrischen Verhältnisse in den
Ofen einzuführen und dadurch das Maximum der Intensität zu erreichen, denn die bis
jetzt bestehenden Gasfeuerungen geben trotz aller Schieber und Ventile in der Regel
noch einen viel kleineren Nutzeffect als derselbe nach der Theorie erhalten werden
sollte. In Steyermark und den angrenzenden Ländern, wo die Gasfeuerung mit directer
Gaserzeugung aus den Brennstoffen zuerst allgemein eingeführt wurde, ist dieselbe
bereits wieder aufgegeben und durch eine sogenannte Halb-Gasfeuerung ersetzt
worden, welche darin besteht, daß man in Kohlenoxyd und mehr Kohlensäure enthaltende
Verbrennungsproducte einen Luftstrom injectirt, also ein ähnliches Verfahren wie Williams unter seinen Dampfkesseln anwendet, nur mit dem
Unterschiede daß durch Differenzirung der Geschwindigkeit die Verbrennung auf
kürzerem Wege vollendet wird.
Im letzten Theile seines Buches betrachtet Williams die
Wirksamkeit der verschiedenen Heizflächen von Dampfgeneratoren, ein
Gegenstand, welcher bisher auffallend vernachlässigt wurde, und macht den
Constructoren mit Recht den Vorwurf, daß sie ganz einseitig sich nur um die
Dampfmaschinen selbst bekümmert, in Beziehung auf die Wärmeerzeugung und die
Verwendung der erzeugten Wärme aber stets die größte Unwissenheit und Sorglosigkeit
dargelegt hätten.
Daß man die Wirksamkeit der Heizflächen bisher so wenig berücksichtigt hat, ist um so
tadelnswerther als die Principien um welche es sich handelt, schon längst bekannt
und von der größten Einfachheit sind. Jeder Realschüler hat gesehen, daß wenn eine
mit Wasser gefüllte Glaskugel über eine Wärmequelle gesetzt wird bis das Wasser zum
Sieden kommt, letzteres in lebhafte Bewegung geräth, indem der Dampf emporsteigt und
das Wasser die Stelle einzunehmen strebt, welche im Augenblick vorher vom Dampfe
eingenommen war, daß aber, wenn das Wasser in einer dünnen Röhre erhitzt wird, der
Dampf das Wasser verhindert den vorher von ihm eingenommenen Raum zu erfüllen und
dadurch ein gewaltiges
Herumschleudern von Dampf und Wasser entsteht, d.h. daß die Circulation des Wassers
sehr erschwert wird.
Jede Erschwerung der Circulation hat aber nothwendig eine Erschwerung und
Verlangsamung der Dampfbildung zur Folge, denn wenn auch die Zeitmomente, in welchen
der Dampf mit der Heizfläche in Berührung bleibt, bis das Wasser dessen Stelle
ersetzen kann, um Wärme aufzunehmen und sich in Dampf zu verwandeln, nur klein sind,
so wiederholen sich dieselben so oft, daß am Ende einer Stunde z.B. die gebildete
Dampfmenge bedeutend kleiner werden muß als wenn die Circulation besser gewesen
wäre. Es wird aber auf ein und derselben Fläche nicht nur weniger Dampf gebildet,
sondern es geht auch weniger Wärme durch dieselbe hindurch und müssen daher die
Verbrennungsproducte, welche die Träger der Wärme sind, eine um so größere Fläche
finden um ihre Wärme abzugeben, oder es werden dieselben um so heißer und mit desto
größerem Verluste in den Kamin abgeführt.
Die cylindrische Form, welche man wegen ihrer Widerstandsfähigkeit meistens den
Dampfgeneratoren gibt, kann der Circulation günstig seyn, gewöhnlich ist sie es aber
nicht, weil man das Feuer zuerst und in seiner größten Intensität unter dem
niedrigsten Theile des Kessels hindurchzuführen pflegt und erst nachher an den
seitlichen Wänden. Würde man umgekehrt zuerst die seitlichen Wände mit den heißesten
Verbrennungsproducten in Berührung bringen, wie dieses z.B. in Amerika der Fall ist,
wo der Kessel wie in Fig. 11 frei aufgehängt
wird, so daß die Verbrennungsproducte sich schnell an den seitlichen Wandungen des
Kessels vertheilen, so würde offenbar eine günstigere Circulation stattfinden, indem
die Dampfbildung hauptsächlich an diesen Seitenwänden stattfindet, wodurch dem
Wasser in der Mitte des Kessels Raum gelassen ist sich nach dem Boden zu bewegen, um
an den Seitenwänden schnell den Raum einzunehmen, welchen die Dampfbläschen
verlassen haben. Eine solche Anordnung hat ferner den Vorzug, daß die senkrecht
übereinander gebildeten Dampfbläschen sich in der aufsteigenden Bewegung gegenseitig
unterstützen, denn indem sich mehrere solche Bläschen vereinigen, werden sie um so
mehr und um so schneller emporsteigen, während, wenn die Dampfbläschen sich auf
einer mehr ebenen Fläche bilden, sie größer werden müssen, ehe sie durch ihr
geringeres spec. Gewicht im Wasser emporsteigen, und dieß um so mehr, weil alsdann
das Wasser nicht eben so leicht deren Raum einnimmt.
Mit Recht tadelt Williams auch in dieser Beziehung die
sogenannten Tubularkessel (Röhrenkessel), Fig. 12, indem in
denselben die Circulation des Wassers unendlich erschwert ist, da der Dampf im ganzen Querschnitte in allen
Richtungen emporzuströmen strebt.
Zur Bekräftigung seines Urtheils theilt Williams mit, daß
das große Dampfschiff „Great-Western,“ welches für den
Dienst zwischen New-York und Bristol gebaut wurde, zuerst mit
Dampfgeneratoren mit gewöhnlichen rechtwinkeligen Feuercanälen versehen gewesen sey,
daß man aber nachher eine wesentliche Verbesserung anzubringen glaubte, indem man
diese Generatoren durch solche nach dem Tubularsystem ersetzte. In beiden Fällen sey
die nominelle Kraft 400 Pferde gewesen; bei den rechtwinkeligen Canälen sey die
Gesammtfläche 3840 Quadratfuß, per Pferdekraft 9
Quadratfuß, beim Tubularsystem die Gesammtfläche 7150 Quadratfuß, per Pferdekraft 17 Quadratfuß, gewesen und dennoch
hatten die Generatoren mit rechtwinkeligen Canälen merklich mehr Dampf erzeugt als
die Röhrenkessel.
Dieß wäre ein schlagendes Beispiel, wie ganz irrig die Meinung ist, daß die
Dampferzeugung von der absoluten Ausdehnung der Heizfläche abhänge.
Und doch könnte dieser Schluß vollständig unberechtigt seyn, denn der Versuch wurde,
wie alle solche Versuche, ohne Berücksichtigung der Einflüsse der mehr oder weniger
vollkommenen Heizung gemacht. Wenn der verwendete Brennstoff ein bituminöser gewesen
ist, welcher viel Kohlenwasserstoffe ausgibt, die bei den gegebenen Mitteln nur auf
einem sehr langen Wege verbrannt werden können und zu diesem Ende weite Canäle
erfordern, während sie beim Eintritt in enge Röhren, wie in Fig. 4, sogleich
erlöschen, so könnte der geringere Effect welchen die Röhrenkessel gaben, mit vollem
Rechte ausschließlich diesem Umstande zugeschrieben werden. Ehe daher ein Schluß
gezogen werden konnte, hätte ein Brennstoff versucht werden müssen, welcher sich in
dieser Beziehung günstiger verhielt, und dann hätte man mit noch weiteren
Hülfsmitteln und Vorsichtsmaßregeln erfahren können, welchen Einfluß die Heizung und
welchen die allerdings mangelhafte Circulation des Wassers ausübte.
Sehr lehrreich und praktisch sind endlich die Versuche welche Williams ausgeführt hat, um den Einfluß
hervorstehender Zapfen in den Transmissionsflächen zu bestimmen.
Die Figuren
13, 14
und 15
stellen die Apparate dar, deren er sich bediente um den Einfluß zu bestimmen,
welchen zwischen den Röhrenflächen eingelöthete Kupferdrähte von 1/8 Zoll englisch
Dicke hervorbrachten, die Länge und Anzahl derselben gibt er nicht an. Die Kästen,
durch welche die Heizröhren gehen, enthielten 22 Pfd. Wasser; als Heizmittel wurde
Leuchtgas verwendet und zwar wurden in jedem Versuche in 2 Stunden und 40 Minuten 30
Kubikfuß desselben verbrannt. Die Temperatur des Wassers sowohl, als der abgehenden
Verbrennungsproducte wurde durch in den Figuren sichtbare Thermometer bestimmt.
Fig. 13
stellt den Apparat dar, in welchem die Heizröhre ohne Kupferdrähte war, in Fig. 14
reichen dieselben bloß in das Innere der Röhre hinein, und in Fig. 15 ragen die
Kupferdrähte auf beiden Seiten der Röhrenwände hervor.
Beobachtungen mit der RöhreFig. 13ohne Drähte.
Gasverbrauch.
Temperaturdes Wassers.
Temperatur derVerbrennungsproducte.
0 Kubikfuß
14° C.
17° C.
5
49°
194°
10
67°
198°
15
72°
202°
20
73°
202°
25
74°
205°
30
74°
208°
Wirkung = 2,06 Pfd. erzeugter
Wasserdampf.
Beobachtungen mit dem ApparatFig. 14.
Gasverbrauch.
Temperaturdes Wassers.
Temperatur derVerbrennungsproducte.
14° C.
17° C.
5 Kubikfuß
62°
125°
10
71°
138°
15
78°
196°
20
81°
200°
25
85°
149°
30
87°
160°
Wirkung = 2,35 Pfd. erzeugter
Wasserdampf.
Beobachtungen mit dem ApparatFig. 15.
Gasverbrauch.
Temperaturdes Wassers.
Temperatur derVerbrennungsproducte.
14°C.
17° C.
5 Kubikfuß
67°
120°
10
79°
134°
15
81°
135°
20
83°
137°
25
85°
139°
30
87°
140°
Wirkung = 2,35 Pfd. erzeugter
Wasserdampf.
Der Einfluß läßt sich nicht verkennen und verdient Beachtung, obgleich ähnliche
Vorschläge schon vor vielen Jahren gemacht wurden; indeß wird man kaum die
Dampfkessel-Wände durchbrechen wollen, um mit vieler Mühe und einigem Risico
für die Dichtheit des Kessels, Zapfen in denselben zu befestigen; dagegen führt Williams eine patentirte Dampfgeneratoren-Construction an, wobei die Bolzen, welche die Wände
zusammenhalten, als Mittel benutzt sind um dem Wasser mehr Wärme zuzuleiten.
Da diese Construction auch in Beziehung auf Circulation des Wassers besser ist als
die Röhrenkessel, und das Reinigen von Wasserstein sehr erleichtert, so geben wir in
den Figuren
16 und 17 einen Längen- und Querschnitt dieses Apparates, welcher ohne
weitere Beschreibung leicht verständlich ist.