Titel: | Ueber die Ausnützung der Brennstoffe; von Prof. H. Fritz in Zürich. |
Autor: | H. Fritz |
Fundstelle: | Band 219, Jahrgang 1876, S. 185 |
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Ueber die Ausnützung der Brennstoffe; von Prof.
H. Fritz in
Zürich.
Fritz, über die Ausnützung der Brennstoffe.
Aus einem Artikel in Fühling's landwirthschaftlicher Zeitung (1875 Heft 2 und 3)
gingen Auszüge in andere Fachschriften über, welche der Vermuthung Raum gaben, daß
der für bestimmte Leserkreise bearbeitete Artikel über die Ausnützung der
Brennstoffe bei unsern heutigen Heizanlagen und calorischen
Maschinen auch in weitern Kreisen nicht ohne Beachtung blieb. Einer an ihn
ergangenen freundlichen Aufforderung der Redaction des vorliegenden Journals
nachkommend, läßt der Verfasser den benannten Artikel in etwas veränderter Form hier
folgen.
Ohne auf die vielfach veröffentlichten Angaben über die Heizwerthe der verschiedenen
Brennstoffe näher einzutreten, stellen wir zunächst in folgender Tabelle (S. 186)
die Heizwerthe zusammen, wie sich dieselben aus einer großen Anzahl von Versuchen
und Beobachtungen nach Brix, Du-Jong, Favre und
Silberman, Hasenfratz, Peclet, Rumford, Schinz u.a.
ergeben. Die Heizkraft ist in Wärmeeinheiten (c)
angegeben, wodurch die Tabelle die Wassermengen in Kilogramm (k) angibt, welche pro Kilogramm Brennstoff bei vollkommener Ausnützung der
beim Verbrennen entstehenden Wärme um einen Grad Celsius
erwärmt werden könnten.
Für den allgemeinen Verbrauch kommen nur ein Theil der angeführten Stoffe als
Heizmaterial in Betracht, da außer der Heizkraft noch die Preise maßgebend sind. So
fallen zunächst Olivenöl, Talg und Wachs ganz, Leuchtgas, Alkohol und Petroleum
theilweise außer Betracht. Die Verwendung des Alkohols ist nur im Kleinen, die von
Leuchtgas und Petroleum nur bedingt gerechtfertigt, da deren Preise gegenüber andern
Brennstoffen zu hoch sind. Wenn das Gas, selbst da wo das Heizgas wohlfeiler
abgegeben wird als das Leuchtgas, bei einem fast 3fach größern Heizwerthe als
Steinkohlen pro Kilogramm, mindestens 8 bis 10 Mal theurer als diese zu stehen
kommt, so kostet das Petroleum bei einem nur 1 1/2fach größern Heizwerth das
16- bis 20fache der Steinkohlen. Für den gleichen Heizeffect wird Petroleum
somit immer noch 10- bis 14fach theurer zu stehen kommen als Steinkohlen.
Brennstoffe.
TheoretischerHeizeffect in
Heizeffect bei vollkommener Ausnützung
in
c
c
Steinkohleneinheiten.
Wasserstoff
–
34460
4,59
Leuchtgas
23975
22000
2,93
Petroleum
11380*
10200
1,41
Olivenöl
–
9800
1,30
Wachs
–
8700
1,16
Talg
–
8300
1,11
Anthracit
8250
8100
1,09
Kohlenstoff
–
8080
1,08
Steinkohle, mittlere
7700
7500
1,00
Holzkohle
7400
7000
0,93
Coaks, reineCoaks mit 15 Proc. Asche
6800
70006000
0,930,80
Alkohol, absoluter
7300
6960
0,92
Torfkohle
6000
5800
0,77
Braunkohle
5500
5000
0,67
Torf, trockenTorf mit 20 Proc. Wasser
4500
48003600
0,640,48
Rothkohle
–
3980
0,53
Holz, gedörrt
4180
3600
0,48
Holz mit 20 Proc. Wasser
–
2800
0,37
Stroh
1985
1866**
0,25
Gerberlohe
3300
3100(?)**
–
* Der Werth 11380 ist unter der Annahme berechnet, daß (nach Amiano) Petroleum im Mittel 85,5 Proc. Kohlenstoff und 13
Proc. Wasserstoff enthält. Der Werth 10200 ist das Mittel aus 10 Versuchen über die
Heizkraft verschiedener Petroleumsorten von Deville.
Wagner (Chemische Technologie, 9. Aufl. II S. 424) gibt den theoretischen
Heizeffect zu 11772c an.
** Die Werthe 1866 und 3100 sind berechnet aus dem
durchschnittlichen Verhältnisse der genauer bestimmten Werthe der 2. und 3. Spalte,
welches im Mittel 0,94 beträgt.
Die Unkosten vergrößern sich noch dadurch, daß die Petroleum-Heizeinrichtungen
weder für kleine, noch für große Heizanlagen bis jetzt derart ausgeführt werden, daß
die Ausnützung der beim Verbrennen entstehenden Wärme eine möglichst günstige zu
werden vermöchte. Wir haben nur unsere guten Steinkohlen- und Holzkochherde
mit den die Alkoholheizungen ersetzenden Petroleumherden in den Bereich des
Vergleiches zu ziehen, um uns davon zu überzeugen, in wiefern ganz unverhältnißmäßig
mehr Wärme durch Luftwechsel und directe Strahlung bei den letztern Einrichtungen
verloren geht als bei den erstern, ganz abgesehen davon, daß bei den
Steinkohlenherden die feuerberührten Flächen der Kochgeschirre verhältnißmäßig stets
viel größer sind, als bei den Heizeinrichtungen für Petroleum, wie sie jetzt im
Handel vorkommen. Das Verheizen des Petroleums kann deshalb unter den jetzigen Verhältnissen
nur gerechtfertigt werden, wenn es sich um die Erzeugung kleinerer Wärmemengen, wie
zum Kochen geringer Mengen von Nahrungsmittel, handelt, und es werden in solchen
Fällen die Petroleumheizeinrichtungen ganz besonders gerechtfertigt, wenn die Preise
der gebräuchlichen Heizmaterialien sehr hoch stehen.
Die Benützung des Strohes als Heizmaterial wird in einzelnen Fällen des
landwirthschaftlichen Betriebs gerechtfertigt und in der Zukunft namentlich beim
Dreschen mit Dampf mehr Anwendung finden als seither, da die Fabrikanten die
Locomobilen mit Rost- und Speisevorrichtungen zu versehen begannen, welche
eine vortheilhafte Verbrennung des Strohes zulassen. In Gegenden, in welchen die
Strohpreise hoch sind, verbietet sich alles Strohheizen von selbst.
Wichtiger für die Praxis, als die in der obigen Tabelle angeführten Werthe, sind
diejenigen Heizeffecte, welche die Praxis in guten Feuerungsanlagen zu erreichen
vermag. In der folgenden Tabelle stellen wir die Werthe zusammen, ausgedrückt in dem
vielfachen Gewichte Wasser, welches das Einheitsgewicht Brennmaterial zu verdampfen
vermag. Den aus zahlreichen Erfahrungen und Versuchen hervorgegangenen
Verdampfungswerthen lassen wir die theoretischen Verdampfungswerthe vorausgehen,
welche dadurch erhalten wurden, daß die in der ersten Tabelle enthaltenen, beim
Verbrennen freiwerdenden und im günstigsten Falle ausnützbaren Wärmeeinheiten durch
650 dividirt sind. Dieser Werth repräsentirt die Anzahl von Wärmeeinheiten, welche
nöthig sind, um Wasser von 0° auf 150° zu erhitzen und in Dampf von
4at,5 zu verwandeln.Die Gesammtwärme des Wasserdampfes beträgt:bei 100° 637c, bei 150° 652c, bei 200°
668c.
Brennmaterial.
Verdampfungsfähigkeit
theoretisch.
inDampfkesseln.
inoffenen Kesseln.
Petroleum
16,30 *
10–14
–
Anthracit
12,46
–
–
Steinkohle
11,51
5,2–8
5,2
Holzkohle
10,77
6–6,75
3,7
Coaks
9–10,8
5–8
–
Braunkohle
7,7
2,2–5,5
1,5–2,3
Torf
5,5–7,4
2,5–5
1,7–2,3
Holz
4,3–5,6
2,5–3,75
1,85–2,1
Stroh
3,0
1,86–1,92
–
* Wagner (Chemische Technologie, 9.
Aufl. II S. 424) berechnet den theoretischen Verdampfungswerth des Petroleums zu
18,06.
Für die beiden Verdampfungswerthe des Petroleums, 10 und
14, liegen die Angaben von Storer und F. Janke in Brünn zu Grunde. Letzterer verdampfte jedoch das
ursprünglich 15° warme Wasser nur unter dem Drucke von 1at (vergl. Radinger: Dampfkessel der Wiener Weltausstellung). Bei einer
Speisewassertemperatur von 0° und einer Dampfspannung von 4at,5 würde die Verdampfungsfähigkeit auf
das 13 fache herabsinken. Bei der Verwendung des Petroleums ist demnach höchstens
auf den 1 1/2 Heizwerth der Steinkohlen zu rechnen.
Die Steinkohlen besitzen schon einen hohen Heizwerth, wenn
sie im günstigsten Falle das 12 fache ihres Gewichtes Wasser verdampfen. Bei den
amerikanischen Anthracitkohlen wächst dieser Werth auf das 12,5 fache, und nur wenn
das Speisewasser schon 10 bis 15° warm ist und die Dampftemperatur nur
100° beträgt, läßt sich jener Werth auf das 13 fache steigern, wie Hasenfratz für die Steinkohlen fand. In großen
Dampfkesseln verdampfte E. Burnat bei sehr großen
Vorwärmern (bei einer Heizfläche von 29qm,5
und einer Vorwärmeroberfläche von 44qm) pro
1k Steinkohlen 8k,36, Cavé bei Anwendung großer Rostflächen (1/8 der Heizfläche) 8k,72 und v. Gülich sogar 9k,55 Wasser bei der
Anwendung eines Langen'schen Rostes. Neuere Versuche in England ergaben (nach
Engineering, deutsche Ausgabe, 1874)
Minimum.
Maximum.
Mittel.
zu
Portsmouth
7,13fache
7,89fache
7,85fache
„
Woolwich
8,76 „
9,02 „
8,69 „
(17 Versuche)
„
Devonport
8,83 „
10,05 „
9,32 „
(157 Versuche)
„
Wigan
9,30 „
11,77 „
10,10 „
(mit sehr gutem Kessel)
Verdampfungsfähigkeit. Bei allen Versuchen war das
Speisewasser auf 100° F. (38° C.) vorgewärmt. Solche Leistungen werden
jedoch nicht häufig erreicht. Wie die obige Tabelle zeigt, liegen die gewöhnlichen
Grenzen zwischen 50 und 70 Proc. der theoretischen Werthe. Thompson fand in England aus 370 Versuchen an 42 gut geführten Feuerungen,
daß durchschnittlich 47 Proc. der aus den Steinkohlen entwickelten Wärme auf
nutzbare Dampfbildung, 41 Proc. auf Verlust durch Kohlenoxyd und 12 Proc. auf
Verlust durch Strahlung und unvollkommene Leitung zu rechnen sind. Versuche in
verschiedenen Theilen Englands ergeben, daß die Steinkohlen durchschnittlich nur ihr
6faches Gewicht an Wasser verdampfen, was mit der Erfahrung an deutschen und
französischen Kesselanlagen übereinstimmt, da hier der genannte Betrag zwischen 5
und 7 schwankt. Bei einem der größten Wasserwerke Londons, von Wicksteed zu Old-Ford, deren Kesselanlagen für sehr gut gelten,
wird das 7,5 fache Kohlengewicht an Wasser verdampft. Kleine Kesselanlagen und
namentlich kleine offene Kessel, welche in den Gewerben, im landwirthschaftlichen
Betriebe und im Haushalte so häufig vorkommen, stellen sich weit ungünstiger, wie
schon obige Tabelle zeigt. Bei den offenen, sehr großen Abdampfpfannen der Salinen
rechnet man, daß unter günstigen Umständen pro 1k Steinkohlen 6,75 bis 7k Wasser
verdampft werden.
Weniger in ihren Brennwerthen variiren Holzkohlen, mehr
Coaks und, wie die Herkunft bedingt, noch mehr Torf und Braunkohlen, die von
sehr verschiedener Beschaffenheit vorkommen.
Die Holzarten weichen in ihrer chemischen Zusammensetzung
nicht bedeutend von einander ab, weshalb die theoretischen Heizwerthe bei dem
gleichen Gewicht nahe übereinstimmen. Bei 15 verschiedenen Holzarten schwankt, nach
Schinz, dieser Werth zwischen 4054c (bei Rothbuchenholz) und 4355c (bei Ulmenholz), also um etwa 8 Proc.,
während diese Werthe bei 13 Torfsorten zwischen 3800 und 5400, bei 21
Braunkohlensorten zwischen 4600 und 7000, bei 33 Steinkohlensorten zwischen 6000 und
8600 und bei 8 Sorten Anthracit zwischen 7900 und 8650 wechselten. Der praktische
Effect stellt sich bei dem Holze indessen etwas verschiedener, da nicht allein die
Holzarten, sondern auch deren Alter, die Verhältnisse, unter welchen sie gewachsen
sind, u.a. in Betracht kommen. Brix fand, daß trockenes
Rothbuchenholz das 4,45 fache, junges Kiefernholz das 4,68 fache und altes
Kiefernholz das 5,11 fache Eigengewicht an Wasser verdampfte. Geflößtes Holz
verliert bis zu 20 Proc. an Heizkraft.
Textabbildung Bd. 219, S. 189
Holzarten; Dichtigkeit; Verdampften
nach Brix bei 15 Proc. Wassergehalt das; Relativer
Heizwerth des gleichen Volums nach; Klippart; Winkler; Schalrindiger Hickory
(Carya sulcata); fache des Eigengewichtes an Wasser; Hickory-Rußbaum
(Carya tomentosa); Eiche (Quercus robur u. pedunculata); Weißbuche (Caprinus
betulus); Nothbuche (Fagus sylvatica); Birke (Betula alba); Kiefer (Pinus
sylvestris); Pappel (Populus italica).
* Brix: Untersuchung der Heizkraft der
wichtigsten Brennstoffe des preußischen Staates. Klippart: „Die Wälder“ im 15. Jahresbericht der
Ohio-Staats-Ackerbaubehörde. Die Klippart'schen Verhältnißwerthe der
Heizkraft bei Eiche entsprechen dem Mittel aus 10
amerikanischen Eichenarten, bei Kiefer dem aus 4
amerikanischen Kieferarten.
Winkler's Versuchsresultate in Wagner: Chemische Technologie.
Im Allgemeinen kann man annehmen, daß die Brennwerthe bei
gleichem Rauminhalte im Verhältniß zur Dichtigkeit der Holzsorten stehen.
Wie groß die Abweichungen jedoch bei Versuchen sich stellen, mag vorstehende kleine
Zusammenstellung zeigen.
Nach Klippart wurden alle Versuchshölzer vor dem
Verbrennen bei 70° F. (21° C.) getrocknet. Ganz auffallend hoch
stellen sich die Heizwerthe bei den Hickory-Arten. Leider haben wir denselben
keine anderweitigen Versuchsresultate entgegenzustellen.
Nach Bruno Kerl (Salinenkunde) erfordern die großen
Abdampfpfannen der Salinen Artern, Halle und Schönebeck zur Verdampfung von 100
Cubikfuß Wasser im Durchschnitt 71,3 Cubikfuß Kiefernholz, oder 1k Kiefernholz verdampft etwa 2k Wasser.
Bei den Angaben über die Verdampfungsfähigkeit des Strohes
folgen wir namentlich den Angaben Radinger's (Dampfkessel
der Wiener Weltausstellung), nach Versuchen an Locomobilen von Ramsomes, Sims und Head in Lincoln, John Fowler in Leeds, und Garett
und Söhne in Leiston. Der in der ersten Tabelle (S. 186)
enthaltene theoretische Heizeffect des Strohes zu 1985° wurde aus der
Zusammensetzung des Strohes berechnet. Da in den Locomobilen 63 Proc. des
theoretischen Heizwerthes des Strohes zur Ausnützung gelangen, so darf die jetzige
Methode des Strohheizens, auf sehr weiten Rosten, bei mechanischer Zuführung, als
günstige bezeichnet werden. (Vgl. 1874 211 251. 335.
337.)
Daß beim Verbrennen der Brennstoffe der Feuchtigkeitszustand von bedeutendem
Einflusse auf die Wärmeausnützung ist, daß das Anfeuchten oder Vermischen der
Brennstoffe mit unbrennbaren Körpern (Letten, Erde) den Brennwerth nicht erhöhen,
und daß die Heizanlagen und namentlich die Aufmerksamkeit des Heizers zum richtigen
Verbrennen der Materialien von höchster Wichtigkeit sind, bedarf an dieser Stelle
keiner weitern Begründung.
An die zusammengestellten Angaben über die Brennwerthe der verschiedenen Brennstoffe
anknüpfend, vermögen wir nun zu ermitteln, in wie weit wir heutzutage die uns von
der Natur in den Heizmaterialien aufgespeicherte und uns zur Verfügung gestellte
Wärme auszunützen vermögen, wenn wir dieselbe benützen, um sie in Arbeit umzusetzen
– um sie motorisch wirken zu lassen –, oder wenn wir sie an andere
Körper, um zu erwärmen und zu erhitzen, überzuführen suchen.
Bei der motorischen Verwerthung der Wärme sollten wir nach der Theorie und nach
Versuchen für jede aufgewendete Wärmeeinheit eine
Arbeitsleistung von 424
mk erwarten, wenn es gelänge, die zu Gebote stehende Wärme
vollständig in Arbeit umzusetzen. Unsere vorzüglichste Maschine aber, die Dampfmaschine, die trotz ihres geringen Wirkungsgrades in
Bezug auf die Ausnützung der Wärme noch von keiner ihrer Concurrentinnen erreicht
wird, trotzdem viele derselben der Theorie nach weit günstigere Resultate ergeben
sollten, zeigt bestimmt, wie weit wir noch von dem Ziele entfernt sind, die Wärme
günstig in Arbeit umzusetzen; sie zeigt, wie ungünstig noch das Brennmaterial bei
der Umsetzung der darin aufgespeicherten Wärme ausgenützt wird, wie viel noch zu
wünschen übrig bleibt, und was wir bis heute an den calorischen Maschinen zu
verbessern vermochten, wenn wir auf die ältern Maschinen zurückschauen, und sie
zeigt, wenn wir die neuern calorischen Maschinen damit vergleichen, in wiefern diese
in Bezug auf den Wirkungsgrad ihr Concurrenz zu machen vermögen.
Eine Uebersicht über die pro Pferdekraft (zu 75mk pro Secunde) und Stunde nöthigen Steinkohlenmengen (mittlerer
Qualität), über die effective Leistung pro Kilogramm Steinkohlen und über das
Verhältniß der effectiven und der theoretischen Leistung des Brennstoffes bei den
verschiedenen Dampfmaschinenarten gibt folgende Zusammenstellung. Die
Steinkohlengewichte pro Stunde und Pferdekraft sind der Erfahrung entnommen und
beziehen sich auf gute Maschinen. Die Werthe der beiden letzten Spalten sind nach
folgendem Beispiele berechnet. Die Pferdekraft entspricht einer Leistung von 75mk pro Secunde, somit pro Stunde einer
solchen von 75 × 60 × 60 = 270000mk. Bedarf nun eine Maschine pro Stunde und Pferdekraft 3k,25 Steinkohlen (wie dies im Mittel bei
guten englischen Locomobilen der Fall ist), so entspricht einem Kilogramm Steinkohlen die Leistung von 270000 : 3,25 = 83077mk. Da nun 1k Steinkohlen einem Arbeitswerthe von 7500
× 424 = 3180000mk, wofür wir
3000000mk setzen wollen, entspricht, so
ist die Wärmeausnützung gleich 83077 : 3000000 = 1/36 oder 0,028.
Art derDampfmaschinen.
EffectiveLeistung.e
SteinkohlenproStundeund 1e.k
Leistung pro 1kSteinkohlen.mk
Verhältnißzwischen effect.u.
theoretischerLeistung desBrennstoffes.
Kleine Hochdruckdampfmaschine ohne Expansion
1–6
5–6,5
54000–41500
0,018–0,014
Hochdruckdampfmaschine mit Expansion
6–50
3–5,75
90000–46950
0,030–0,016
Dampfmaschine mit Expansion und Condensation
10–300
2–3,5
135000–77153
0,045–0,026
Locomobilen
6–15
2,5–5,5
108000–49018
0,036–0,016
„
Mittel aus 25
3,25
83077
0,028
Die kleinern Brennmaterialwerthe entsprechen den kräftigsten, die größern den
schwächern Dampfmaschinen. Der angeführte Mittelwerth aus 25 englischen Locomobilen
stimmt überein mit den gewöhnlichen Annahmen, daß diese Maschinen pro Stunde und
Pferdekraft im Mittel 3 bis 3k,5
Steinkohlen bedürfen. Wie weit indessen diese Werthe variiren, zeigte die Prüfung
der für die landwirthschaftliche Praxis berechneten Locomobilen und stationären
Dampfmaschinen auf der landwirthschaftlichen Ausstellung zu Oxford im J. 1870 (vgl.
1870 198 538). Bei den Locomobilen betrugen die pro
Stunde und effectiver Pferdekraft nothwendigen Steinkohlenmengen: zwischen 1k,69 (bei Clayton und Shuttleworth) und 12k,53 bei Eagles
und im Mittel, wenn die beiden schlechtesten Maschinen ausgestoßen sind, bei 9
Locomobilen 2k,36. Bei den fünf stationären
Maschinen schwankten diese Werthe nur zwischen 1k,87 (Clayton und Shuttleworth) und 2k,78, während
das Mittel 2k,32 betrug. Sind diese
Mittelwerthe geringer als die oben angegebenen, so ist zu bemerken, daß auf solchen
Ausstellungen durchschnittlich nur ganz besonders günstig construirte und auf das
Exacteste ausgeführte Maschinen, die bedeutend theurer zu stehen kommen als die
gewöhnlich im Handel vorkommenden, dem Publicum zur Schau gestellt werden. Wenn
sonst die Angabe Radinger's (Dampfkessel der Wiener
Weltausstellung, S. 86), daß in England einzelne Fabrikanten Locomobilen liefern,
die pro gebremster Pferdekraft nur 1k
Steinkohlen bedürfen, nicht auf einem Versehen beruht, dann ist eine solche Leistung
nur bei den vorzüglichst construirten, ausgeführten und bedienten Maschinen möglich.
Bei einer solchen Maschine würde sich das Verhältniß zwischen effectiver und
theoretischer Leistung des Brennstoffes zu 0,09 stellen. Dieser Werth wird sonst nur
bei den größten und besten stehenden Dampfmaschinen, wie bei der Wasserhebmaschine
zu Old-Ford, London, mit einem Dampfcylinder von über 2m Durchmesser und 2m,5 Kolbenhub erreicht, während der
Wirkungsgrad (das Verhältniß zwischen praktischer und theoretischer Arbeit) mit der
abnehmenden Kraft der Maschine ebenfalls abnimmt. Bei kleinen Dampfmaschinen ist der
Wirkungsgrad stets gering.
Bei den Dampfmaschinen ist die geringe Ausnützung des Brennmaterials bedingt durch
die Construction der Maschine selbst. So lange wir uns mit dem jetzt in der Praxis
eingeführten Watt'schen Systeme begnügen müssen, so lange dürfen wir uns nicht durch
übermäßige oder marktschreierische Angaben über die bessere Ausnützung des
Brennmaterials durch Verbesserungen einzelner Theile der Dampfmaschinen und deren
Kessel täuschen lassen. Wären die in Annoncen und selbst häufig in Fachzeitschriften
angegebenen Procentansätze über vermehrte Leistung durch solche Verbesserungen richtig,
so müßten bei gemeinsamer Anwendung nur eines Theiles derselben längst die
Dampfmaschinen Brennmaterial produciren statt consumiren. Während die Angaben gar
nicht selten sind, daß mit diesen oder jenen Verbesserungen an Kesseln oder
Dampfmaschinen 15,20, selbst 25 Proc. an Brennmaterial zu ersparen seien, hat sich
seit Watt's Zeiten (1770) der Wirkungsgrad im Allgemeinen
kaum um 20 Proc., von 0,025 auf 0,030, und nur bei starken Maschinen bedeutender
gehoben. Watt's doppelt wirkende Maschinen leisteten pro
1k Steinkohlen eine Arbeit von 77000,
die jetzigen meist nicht ganz 100000 und nur die größten und vorzüglichsten 130000
bis 200000mk.
Wie schwierig erhebliche Verbesserungen bei diesen Maschinen zu machen sind, ergibt
sich aus Folgendem. Wie schon oben angeführt, wurden bei Thompson's 370 Versuchen an 42 gut geführten Kesseln in England im Mittel
47 Proc. der aus den Steinkohlen entwickelten Wärme auf nutzbare Dampfbildung, der
Rest auf Erzeugung des Zuges im Kamine, auf unvollkommene Verbrennung des
Brennstoffes, auf Strahlung und unvollkommene Wärmeleitung verwendet. Bei gut
construirten Kesseln und bei tüchtiger Leitung des Feuers verdampfen Steinkohlen von
mittlerer Güte das 6- bis 7 fache ihre Gewichtes an Wasser. Da Steinkohlen
schon einen sehr hohen Heizwerth besitzen, wenn sie das 12 fache ihres Gewichtes an
Wasser in Dampf von 5at Spannung zu
verwandeln vermögen, so beträgt der entsprechende Wirkungsgrad des Kessels bei
7facher Verdampfung 7 : 12 = 0,58, so daß in der Kesselanlage schon ein Verlust von
über 40 Proc. eintritt.
Die in den Dampf übergeführte Wärme berechnet sich bei einer Dampfspannung von 5at zu 7 × 652 = 4564c, die folgendermaßen zur Verwendung
gelangen. Unter der Voraussetzung, daß der Wirkungsgrad einer Dampfmaschine, in
Bezug auf den in den Dampfcylinder eingeführten Dampf, gleich 0,50 zu setzen ist,
erfordern dieselben bei 5at Spannung des
Dampfes im Kessel pro Stunde und Pferdekraft bei:
Maschinen ohne
Expansion
Maschinen mit
Expansion
ohne
mit Condensation.
ohne
mit Condensation.
(3fache Expansion)
(5fache Expansion)
35
29
18
11k
Dampf;
somit leisten unsere 7k
Dampf
0,2
0,25
0,39
0e 64
effectiv oder, da
eine Pferdekraft gleich 75mk pro Secunde, also gleich 75
× 60 × 60 = 270000mkpro Stunde:
54000
67500
105300
172800mk
Da 424mk Leistung einer Wärmeeinheit
(1c) äquivalent sind, so werden
in Arbeitumgesetzt
128
160
248
402c
oder
0,028
0,035
0,053
0,090 obiger 4564c
woraus hervorgeht, daß
4436
4404
4316
4162c
größtentheils mit dem ausströmenden Dampfe in die Atmosphäre
oder in den Condensator gelangen und theilweise durch Abkühlung und Widerstände in
den Dampfleitungen verloren gehen. Die Richtigkeit dieser Zahlen wird bestätigt
durch den Versuch von B. W. Farey und B. Donkin
jun. an einer zweicylindrigen (Woolf'schen)
Expansionsdampfmaschine (vgl. 1870 196 7) von 46,21
indicirten – dem auf den Kolben wirkenden Dampfdrucke entsprechenden –
Pferdekräften, aus der Fabrik von Bryan Donkin und Comp. in Bermondsey, London.
Die pro Minute in Dampf von 2at,79 Spannung
verwandelten 7k,866 Wasser, von
23,6° Anfangstemperatur, erforderten 4900c.
c
Davon wurden in Arbeit umgesetzt (46,21 × 75 ×
60)/424 =
490,5
in das Condensationswasser
gingen über
3627,5
an den Dampfmantel wurden
abgegeben
99
mit dem Condensationswasser
im Cylinder flossen ab
54
Verluste durch Abkühlung,
Undichtigkeit u.s.w.
629
–––––––
Summe
4900c.
Bei dieser achtfach expandirenden Maschine wird somit 490 : 4900 = 0,1 der Wärme in
indicirte Arbeit, also noch etwas weniger in effective Arbeit umgesetzt, da von der
indicirten Kraft noch alle die Arbeit abzuziehen ist, welche die Bewegung der
Kolben, Kolbenstangen, Triebmechanismen, Pumpen u. dgl. erfordert.
So lange nur ein so geringer Theil der aufgewendeten Wärme in Arbeit umgesetzt werden
kann, und so lange solche bedeutende Wärmemengen mit dem Dampfe aus der Maschine in
die Atmosphäre oder in den Condensator gelangen, ohne in Arbeit umgesetzt werden zu
können, und so lange die Feuerungsanlagen so construirt werden müssen, daß die Gase
mit verhältnißmäßig hoher Temperatur aus dem Kamine ausströmen, um den nothwendigen
Zug zu bewerkstelligen, so lange kann von sehr bedeutenden Ersparnissen an
Brennmaterial durch Verbesserung einzelner Theile der Maschinen oder deren
Dampfkesselanlagen nicht die Rede sein; – alle Verbesserungen werden sich auf
ein bescheidenes Maß reduciren, wobei allerdings die Ersparnisse immerhin innerhalb
längerer Zeiträume zu beachtenswerthen Größen anwachsen können. Eine Ersparniß von
1/4k Steinkohle pro Stunde und
Pferdekraft kommt, bei 12stündiger Tagesarbeit, gleich 900k oder 18 Ctr. pro Jahr.
Zur Erhöhung der Leistungsfähigkeit der calorischen Maschinen suchte man zunächst die
Dampfmaschinen dadurch zu verbessern, daß der Dampf
regenerirtregenerit
werden sollte, wie bei den Maschinen von Siemens und von Seguin, oder
daß man den Dampf überhitzte, oder daß man combinirte Dämpfe, wie Schwefel-, Aether-
und Wasserdampf, Chloroform- und Wasserdampf u. dgl. benützte. Von allen den
diesen Richtungen angehörenden Verbesserungen errang sich keine eine allgegemeine
Verbreitung. Nur bei großen Maschinen, namentlich bei Schiffsdampfmaschinen, wird
mit Vortheil ein Gemische aus gesättigtem und überhitztem Dampfe angewendet. Warsop, Eaton, Parker u.a. construirten in den letzten
Jahren Luft-Dampf-Maschinen (vgl. 1869 194 361 363. 1870 196 274),
bei welchen in den Kesselzügen stark erhitzte Luft in den Kessel eingepumpt wird.
Von diesen Maschinen, bei welchen nach Warsop die
Leistungen der Kohlenmengen bis über 40 Proc., nach Parker selbst bei kleinern Maschinen um 25 Proc. besser ausgenützt werden
sollen, als bei Maschinen nach dem alten System, sind bis jetzt nur wenige
ausgeführt.
Um neben besserer Ausnützung der Brennstoffe von den bedeutenden Raum erfordernden,
an allerlei Verordnungen gebundenen und dabei immerhin nicht gefahrlosen
Dampfkesselanlagen frei zu werden, ersann und führte man die verschiedenartigsten
Maschinen aus, welche die Dampfmaschinen ersetzen sollten. Kohlensäure, erhitzte
atmosphärische Luft, explosible Stoffe und Gemische, wie Schießpulver,
Schießbaumwolle, Gemische von Luft und Leuchtgas, Luft und Petroleumdampf, Luft und
Wasserstoffgas u.s.w. wurden zum Betriebe vorgeschlagen und benützt. Von allen
diesen Neuerungen sind für die Industrie einzig wichtig geworden die Heißluft- oder Luftexpansionsmaschinen, die Gasmaschinen und
in neuester Zeit die Petroleummaschinen. Erstere, mit
erhitzter atmosphärischer Luft arbeitend, sind alle mehr oder weniger nach den
ursprünglichen Constructionen von Stirling (stets mit der
gleichen eingeschlossenen, abwechselnd erhitzten oder abgekühlten Luftmenge
arbeitend) und von Ericsson (mit stets erneuerter Luft
arbeitend) gebaut; letztere arbeiten nach dem Vorgange Lenoir's mit dem entzündeten explosiblen Gemische von Leuchtgas und
atmosphärischer Luft, oder wie bei den Maschinen von Hock
und Otto und Langen
Dieselben sind wie der gewöhnliche Otto und Langen'sche Gasmotor
eingerichtet, bei welchen jedoch statt Leuchtgas Petroleumdampf zur
Verwendung gelangt. mit dem entzündeten Gemische von Petroleumdampf und atmosphärischer
Luft.
Zu den bekanntesten Heißluftmaschinen gehören die von
Ericsson
Ericsson. Vgl. 1860 157
162. 321. 158 394. 1861 159 82. 161. 404. 470. 1869 194
167., Leauberau
Leauberau. Vgl. 1861 160 401. 1864 172 81. 1866 179 340. 1867 185
423., Belou
Belou. Vgl. 1861 159
241. 1865 177 413. 1867 185 409., Lehmann
Lehmann. Vgl. 1869 194
257. 1873 209 152., Leawitt
Leawitt. Vgl. 1873 208
153. 209 95. u.s.w.; zu den bekanntesten Gasmaschinen die von
Lenoir
Lenoir. Vgl. 1860 156
83. 391. 1868 187 1., Hugon
Hugon. Vgl. 1868 187 1.
13. 1869 194 281. und Otto und Langen
Otto und Langen. Vgl.
1867 183 106. 186 90.
1868 187 1. 188 12.
1869 194 276. 1870 195
470. 1875 217 512.; die bekannteste Construction von Petroleummaschinen ist bis jetzt die von J. Hock
Hock. Vgl. 1874 212 13.
198. in Wien. Sämmtliche Maschinen dieser Art arbeiten nur mit schwacher, selten
2e übersteigender Leistung.
Die effectiven Leistungen der Brennmaterialien stellen sich dabei folgendermaßen:
Maschinen.
Brennstoffverbrauchpro Stunde u. 1e.k
Leistung pro 1kBrennstoff.mk
Verhältniß zwischeneffectiver u.
theoretischerLeistung derBrennstoffe.
Heißluftmaschinen von
Steinkohlen.
Belou
1,5–2,2 (Tresca)
180000–122700
0,060–0,041
Leawitt
2,5 (Howard)
104000
0,035
Lehmann
4,6 (Eckert)*
56000
0,019
Leauberau
4,5–6,25 (Eckert,Tresca, Czermak)
60000–43200
0,020–0,014
Ericsson
5,0–7,5 (nachverschiedenen Angaben)
54000–36000
0,018–0,012
Gasmaschinen von
Steinkohlen.
Otto und Langen
1,8–2,5
150000–104000
0,050–0,035
Hugon
4,5
60000
0,020
Lenoir
4,5–5
60000–54000
0,020–0,018
Petroleummaschinen von
Petroleum.
Otto und Langen
0,38–0,6
710000–450000
0,164–0,104
Hock
0,75–1,3
360000–208000
0,084–0,046
* Nach andern Angaben soll die Lehmann'sche Maschine bedeutend
mehr Brennmaterial pro Stunde und Pferdekraft erfordern, nach Wüst sogar 9k Coaks. Die
Richtigkeit dieser Angaben vorausgesetzt, würde sich die Lehmann'sche Maschine
bedeutend tiefer im Wirkungsgrade stellen.
Bei den Gasmaschinen ist (nach Tresca, Le Bleu, Radinger
u.a.) angenommen, daß die Maschinen von Lenoir 2,5 bis
2,75, die von Hugon 2,6, die von Otto und Langen 1 bis
1cbm,37 Gas pro Stunde und Pferdekraft
verbrauchen. Die angegebenen Steinkohlenmengen sind aus den Gasmengen berechnet
unter der Annahme, daß aus 1k Steinkohlen
0cbm,28 Leuchtgas erhalten werden, und
daß der Heizwerth der bei der Darstellung desselben erhaltenen Coaks noch 50 Proc.
desjenigen der Steinkohlen betrage. Die Angaben über den Petroleumverbrauch bei der
Hock'schen Petroleummaschine stammen von Hock selbst und
von Radinger. Da letzterer (im Bericht über die Motoren
auf der Wiener Weltausstellung 1873) pro indicirte Pferdekraft und Stunde 1k,1 angibt, so ist 1k,3 pro effective Pferdekraft noch mäßig
gehalten, da bei mittelgroßen Dampfmaschinen das Verhältniß der effectiven zur
indicirten Pferdekraft zwischen 1 : 1,3 bis 1 : 1,6 schwankt. Die Petroleummaschinen
von Otto und Langen sollen mit
etwa der Hälfte Petroleum bei der gleichen Kraft auskommen, wie die von Hock, nach den niedersten Angaben (Wüst, Fortschritte im landwirthschaftlichen Maschinenwesen, 1875) mit 0k,375 pro Stunde und Pferdekraft.
Ordnen wir die seither aufgeführten Maschinen nach ihren relativen Leistungswerthen
hinsichtlich der aus den Brennstoffen nutzbar zu machenden Wärmemengen, und
schließen theils des Vergleiches halber, theils der Uebersicht über die Verbesserung
der calorischen Maschinen wegen, noch einige ältere und neuere Dampfmaschinen ein,
so erhalten wir die auf S. 198 folgende Tabelle.
Diese Zusammenstellung zeigt zunächst, daß die Ausnützung der Wärme bei den
Dampfmaschinen seit den Constructionen von Savery und Newcomen beständig zugenommen hat, daß aber ein
Wärmewirkungsgrad von 0,08, also nicht einmal von 10 Proc. der theoretischen
Heizwerthe des Brennmaterials nur bei sehr großen Maschinen (die Maschine zu Redruth
hat einen Cylinderdurchmesser von 2m, die
Harlemer-Meer-Maschine von 3m,7 und die zu Old-Ford von 2m) erreicht wird, während die Maschinen von mittlerer oder gar geringer Stärke
weit dahinter zurückbleiben und weniger Fortschritte gegenüber den ältern Watt'schen
Maschinen zeigen, als man gewöhnlich anzunehmen pflegt. Maschinen, wie die von Farcot in Paris auf der Pariser Ausstellung von 1867, die
nur 1k Steinkohlen pro effective
Pferdekraft und Stunde verbraucht haben soll, oder die englische Locomobile, von der
Radinger (Bericht über die Dampfkessel der Wiener
Ausstellung, S. 86) berichtet, daß sie ebenfalls mit 1k Steinkohlen pro Stunde und Pferdekraft
ausgekommen sei, gehören immer noch zu den Ausnahmen; es gehen im
Textabbildung Bd. 219, S. 198
Zeit; Dampfmaschine;
Heißluftmaschine; Leuchtgasmaschine; Petroleummaschine; Effective Leistung per
1k Steinkohlen (resp. Petroleum); Wärmewirkungsgrade (Relativwerthe); 1698;
Savery; 1712; Newcomen; 1750; 1793; Keir, Savery's System; Kleine
Hochdruckdampfmaschine ohne Expansion; 1860; Ericsson; 1867; Leauberau; 1869;
Lehmann; 1867; Lenoix; 1867; Hugon; 1768; Watt, einfachwirkend; 1782; Watt,
beste, doppelwirkend; 1790; Nach Boulton; 1873; Locomobilen;
Hochdruckdampfmaschine mit Expansion; Leawitt; 1867; Belou *;
Hochdruckdampfmaschine mit Expansion und Condensation; 1873; Otto u. Langen;
1833; Wasserhaltmaschine zu Redruth in Cornwallis; 1874; Pumpmaschinen am
Harlemer-Meer in Holland; Hock**; 1873; 1840; Wasserhebmaschine zu
Old-Ford, London; Dampfmaschinen, welche pro Stunde u. Pferdekraft 1k
Steinkohlen bedürfen; 1875; Otto u. Langen
* Die Belou'sche Maschine erscheint hier mit dem kleinsten Werthe,
weil im Durchschnitt der Kohlenbedarf wohl nicht unter 2k,2 pro Stunde und Pferdekraft
herabkommt.
** Bei der Hock'schen Maschine ist der höchste Leistungswerth
genommen, da voraussichtlich diese ganz neue Erfindung der Verbesserung fähig
ist.
Gegentheile die Güteverhältnisse viel weiter aus einander, als
man bei dem heutigen Stande des Maschinenbaues erwarten sollte. Es möge ein Beispiel
genügen. Auf der Ausstellung zu Oxford im J. 1872 waren Locomobilen ausgestellt, die
15 und selbst 27 Pfd. Steinkohlen pro Stunde und Pferdekraft nothwendig hatten,
während die beste mit 3,7 Pfd. auskam. Bei stationären Maschinen schwankte dieser
Consum zwischen 4 und 6 Pfd. Wie sehr übrigens die Bedienung von Einfluß ist,
zeigten die Wettheizen zu Mühlhausen und Valenciennes, wo
bei den gleichen Kesseln und den gleichen Steinkohlensorten der eine Heizer pro 1k Steinkohlen 8k,4 der andere nur 4k,5 Wasser zu verdampfen vermochte. Die
Leistungen von 19 Heizern, welche zu Valenciennes concurrirten, schwankten zwischen
diesen Werthen, und nur 7 davon vermochten mehr als das 6 fache Steinkohlengewicht
an Wasser zu verdampfen. Bei einem Heizercurse zu Glarus, im November 1871,
verdampfte man im Maximum 7k,78 Wasser pro
1k Steinkohlen, im Mittel vermochte man
nur das 6,70 fache Steinkohlengewicht an Wasser zu verdampfen.
Nach Hirn wurde die Leistung der Dampfmaschinen bei der
Benützung von überhitztem Dampfe um 20 bis 30 Proc., nach Warsop und Parker durch Zuführung der in den
Zügen der Kessel erhitzten Luft in den Dampfraum um 25 bis 45 Proc. erhöht. Die
Richtigkeit dieser Angaben angenommen, müßten bei guten Constructionen die
Leistungen pro 1k Steinkohlen auf 162000
bis 196000mk, der Wärmewirkungsgrad auf
0,052 bis 0,065 bei mittelgroßen Dampfmaschinen gesteigert werden können.
Die Tabelle zeigt ferner, daß die jetzigen Heizluft- und Gasmaschinen theils unter,
theils neben den Dampfmaschinen rangiren, wenn die Ausnützung
der Brennmaterialien in Betracht gezogen wird, daß nach einzelnen Angaben
nur die Otto und Langen'sche Petroleummaschine die Dampfmaschine, wie die andern
calorischen Maschinen überflügelt. Eine wesentliche Ursache des geringen
Wirkungsgrades der Heißluft- und Gasmaschinen, die theoretisch weit
vortheilhafter sein sollten als die Dampfmaschine, liegt in deren kleinen
Dimensionen, in welchen dieselben bis jetzt nur ausführbar waren. Die Reihenfolge
ändert sich indessen noch bedeutend zu Ungunsten der letztern, wenn die Unterhaltungskosten in Betracht gezogen werden. Nimmt man
selbst an, daß eine kleine Dampfmaschine 5k
Steinkohlen pro Stunde und Pferdekraft bedarf, so stellen sich die Auslagen für Gas
allein bei den Maschinen von Otto und Langen etwa 2,5 mal, bei jenen von Lenoir und Hugon 5 mal, bei der Hock'schen Maschine für das Petroleum etwas mehr als 2 mal so hoch als bei der
ungünstigsten aller Dampfmaschinen, wenn man die 100k Steinkohlen zu 2,5, 1cbm Gas zu 0,25 und 1k Petroleum zu 0,33 M. berechnet, und von
den Nebenkosten wie für Schmiermittel, Kühlwasser u.s.w. ganz absieht. Nur die Otto und Langen'sche
Petroleummaschine würde sich dieser Dampfmaschinensorte an die Seite stellen lassen.
Bei den entschiedenen Vortheilen, welche die genannten Concurrentinnen der
Dampfmaschine, wenn auch nur für kleinere Kräfte, bieten, bleibt indessen die
Auffindung richtiger Systeme oder mindestens die Ausbildung und Vervollkommnung der
jetzigen sehr wünschenswerth. Namentlich dürfte die Petroleummaschine dazu berufen
sein, der Kleinindustrie zur passenden Hilfskraft zu werden.
Nach dieser Beurtheilung müssen die Wärmewirkungsgrade unserer heutigen calorischen
Maschinen als niedrig bezeichnet werden, ohne daß bei dem jetzigen Stande unserer
physikalischen und mechanischen Hilfsmittel Aussicht vorhanden wäre, den
Wirkungsgrad dieser Maschinen auch nur einigermaßen zu erhöhen. Wir müssen bei der
Umsetzung der in den Brennstoffen aufgespeicherten Wärme über 90 Proc. unbenützt
lassen, wenn wir nicht einen Theil derselben durch weitere Benützung der aus dem
Kesselkamine abziehenden Gase, der aus der Maschine entweichenden Dämpfe und Gase
u.s.w. zu irgend welchen industriellen oder hauswirthschaftlichen Zwecken weiter zu
benützen vermögen. Indessen finden wir bei der Ausnützung anderer motorischer Kräfte
Aehnliches. Wir vermögen die uns von der Natur zur Verfügung gestellten
Wasser- und Windkräfte ebenfalls nur theilweise auszunützen. Nur ganz
ausnahmsweise verwerthen wir das ganze zu Gebote stehende Gefälle der Wasserläufe;
in weitaus den meisten Fällen benützen wir nur kleine Theile desselben. Die
Aehnlichkeit der Ausnützung tritt noch schärfer hervor, wenn wir, wie zuerst Zeuner (Grundzüge der mechanischen Wärmetheorie) zeigte,
die Leistungsformel für calorische Maschinen jene der hydraulischen Maschinen
gegenüberstellen.
Bezeichnet L die disponible Arbeit, Q die Wärmemenge in Wärmeeinheiten oder die Wassermengen
in Cubikmeter, A das Wärmeäquivalent der Arbeitseinheit
(1/424), γ das Gewicht von 1cbm Wasser, T
und t die Temperaturgrenzen in Celsius'schen Graden (vom
natürlichen Nullpunkte [– 273°] an gerechnet), H und h die Gefällhöhegrenzen in Meter,
innerhalb welcher die Ausnützung stattfindet, so werden die Leistungsformeln in
Meterkilogrammen:
für calorische Maschinen
für hydraulische Maschinen
L = Q/AT (T
– t), (nach Zeuner)
L = Qγ (H – h)
so daß der Werth Q/AT = 424Q/T der ersten Formel, dem Werthe Qγ = 1000 Q der zweiten Formel
entspricht. Es entsprechen somit gewissermaßen den Wassergewichten Wärmegewichte,
welche von höhern Temperaturhöhen, wie bei jenen von den Gefällhöhen, auf niederere
herabsinken. Beurtheilt man demgemäß die calorischen Maschinen nach den in die
Cylinder eingeführten Wärmemengen, dann läßt sich zeigen, daß z.B. Dampfmaschinen
und Heißluftmaschinen einen Wirkungsgrad von etwa 0,50 erreichen, also mittelguten
Wasserrädern gleichkommen.
Die Differenzen von T und t
und von H und h influiren in
der Weise die Leistungen, daß nur bei großen Werthen derselben die Leistungen sich
am günstigsten gestalten. Bei den calorischen Maschinen sind aber die Werthe von T nie sehr hoch (bei Dampfmaschinen etwa 180°,
bei Heißluft- und Gasmaschinen kaum 300°), während der Werth von t nie auf 0° sinkt, wodurch die Differenzen noch
sehr weit von den Werthen entfernt bleiben, welche für bestimmte Wärmemengen
Maximalwerthe der Leistungen ergeben würden. Dies ist ein wichtiger Factor bei der
Bestimmung der niedern Wirkungsgrade, ganz abgesehen davon, daß die in den
Heizanlagen, in dem die Dampfmaschine verlassenden Dampfe, in der abziehenden heißen
Luft oder in den heißen Gasen, in dem Kühlwasser u.s.w. enthaltene Wärme für die
Umsetzung in nutzbare Arbeit außer Rechnung fällt.
Noch weit ungünstiger als in den calorischen Maschinen wird die Wärme in den
Geschützen ausgenützt, da die Schwierigkeit sehr groß ist, ohne sehr bedeutende
Arbeitsverluste die Wirkungsweise der Explosivstoffe zu beherrschen. Nach Isidor Trauzl (in Steffleur's österreichischer Militärzeitung)
kommt die Pulverkraft mindestens 50 mal theurer als die Kraft der schlechtesten
Dampfmaschinen. In der That soll nach Berthelot (1872 203 312) 1k
Kriegspulver über 600000c oder 254000000mk Leistung ergeben, während nach Combes und Poncelet und nach
Erfahrungen aus der neuern Zeit die Leistung nicht 40000mk erreicht,Combes berechnete die effective Leistung von 1k Pulver zu 36000mk, Poncelet zu 38000mk. Ein
preußischer 8zölliger Hinterladungsmörser wirft mit 4k Pulver das 75k schwere Geschoß mit 196m Geschwindigkeit aus dem Rohre.
Die Leistung pro 1k Pulver
berechnet sich dabei zu 36500mk.
Aus 4 Versuchen zu Shrewsburyneß (England) mit schweren Withworth-
und Armstrong-Geschützen berechnet sich die effective Leistung pro
1k Pulver zu 41734mk. also der Wirkungsgrad in Bezug auf die in Arbeit umgesetzte Wärmemenge nur
0,00016 ist, somit von der Savery'schen Dampfmaschine noch um das 50fache überboten
wird. Da nun 1k Schießpulver etwa 1,6 M.,
1k Steinkohlen kaum 3 bis 4 Pf. kostet,
so betragen die Kosten bei gleichem Gewichte schon das 40 bis 50 fache. Der
Militärstand überbietet demnach die Industrie noch ganz gewaltig in der ungünstigen
Ausnützung der von der Natur gebotenen Kräfte.
In dem gewöhnlichen Haushalte des Menschen wird das Brennmaterial ebenfalls durchweg
höchst mangelhaft ausgenützt. OffeneQffene
Feuer, wie sie hie und da noch auf dem Lande und in
kleinern Städten zum Kochen benützt werden, geben einen geringen Heizeffect und sind
nebenbei ungesund, da sie die Luft bis zur Untauglichkeit zum Athmen verderben. In
den bessern Küchenfeuerungsanlagen dürften, nach
mehrjähriger eigenen Erfahrung, kaum 1/4 der von dem Brennmaterial erhaltbaren Wärme
ausgenützt werden. Die Kaminheizung nützt kaum 1/4 der
strahlenden und kaum 1/10 der gesammten Wärme der Heizmaterialien aus. Gute Ofenheizungen und Canalheizungen erlauben dagegen in günstigen Fällen bis zu 80 Proc. der
Wärme nutzbar zu machen. Luft-, Heißwasser-
und Dampfheizungen gestatten, als Centralheizung für eine größere Anzahl von Räumen, eine Wärmeausnützung
von 50 bis 75 Proc. der von den Brennmaterialien entwickelten Wärmemenge. In vielen
industriellen Anlagen erreicht der Wirkungsgrad der Heizanlagen keinen größern
Werth. Für dieses Mal müssen wir darauf verzichten, näher hierauf einzutreten. Leuchtgas und Petroleum
bleiben, der Kostenpreise halber, vorläufig im Allgemeinen zum Heizen größerer Räume
ausgeschlossen.
Physik und Mechanik sind dazu berufen, der Industrie, den Gewerben und der
Hauswirthschaft ganz neue Methoden der Umsetzung der Wärme in Arbeit und der
Ausnützung der Wärme zuzuführen, wenn der Wirkungsgrad dabei diejenige Stufe
erreichen soll, welche die stets theurer werdenden Brennstoffe in der Zukunft
bedingen, und die wir in der Natur – wir erinnern nur beispielsweise an die
Umsetzung der Wärme in Arbeit bei dem Menschen und bei den Thieren – erreicht
sehen.