Wärmedurchgang durch Metallplatten. Wärmedurchgang durch Metallplatten. In der Physikalisch-technischen Reichsanstalt wurden von Dr. Wiebe und R. Schwirkus orientirende Versuche angestellt über den Durchgang der Wärme durch Metallplatten, die nach Material, Stärke und Oberflächenbeschaffenheit verschieden waren.Zeitschrift für Instrumentenkunde, 1896 Bd. 16 S. 233. Es sind 11 Platten untersucht worden, von denen 3 aus Siemens-Martin-Stahl von Borsig, 3 aus bestem Schmiedeeisen von Borsig, 3 aus Siemens-Martin-Stahl von der kaiserlichen Werft und 2 aus Kupfer bestanden. Die Bestimmung des specifischen Gewichtes und die chemische Analyse von Probestücken hat Folgendes ergeben: Spec. Gewicht Kohlenstoff Proc. Siemens-Martin-Stahlvon Borsig IIIIII 7,877,837,86 0,160,140,14 Schmiedeeisen von Borsig IVVVI 7,797,807,80 0,150,430,15 Stahl der kaiserl. Werft VIII 7,85 0,16 Kupfer X 8,81 – Mit den Stahlplatten wurden 78, mit den schmiedeeisernen Platten 35 und mit denen aus Kupfer 12 Versuche angestellt. Die Stärke der Stahlplatten betrug 30,5 bis 5 mm, die der eisernen Platten 30,2 bis 19,4 mm und diejenige der Kupferplatten 30 mm. Der Durchmesser aller Platten betrug 250 mm. Die zu untersuchenden Platten wurden in den Boden eines Kessels eingesetzt, dieser mit einer gewogenen Menge Wasser gefüllt und auf den geheizten Ofen gestellt. Aus der Menge des in einer bestimmten Zeit verdampften Wassers konnte dann die Menge der in der Zeiteinheit durchgegangenen Wärme berechnet werden. Strahlungsverluste durch die Wand des Kessels wurden durch eine doppelte Umhüllung desselben möglichst verringert und Erwärmungen von aussen seitens der vom Ofen aufsteigenden warmen Luft durch Asbestschirme abgehalten. Durch eingeschobene Scheibenroste wurde eine Durchmischung der brennenden Gase und eine hinreichend gleichmässige Temperatur über der obersten Rostscheibe erreicht. Die Messung der Temperatur erfolgte 40 mm unterhalb der Versuchsplatten mittels mehrerer Thermoelemente nach Le Chatelier; die Versuche ergaben, dass die Temperatur auf 5 bis 10° durchweg dieselbe bleibt. Die Versuchsplatten hatten zuerst eine Dicke von 30 mm und wurden im Verlauf der Untersuchungen nach Bedarf dünner abgedreht. Einige wurden sowohl in beiderseitig rohem als auch in einseitig bezieh. beiderseitig bearbeitetem Zustande untersucht. Die Resultate von Platte I aus Siemens-Martin-Stahl sind in nachstehender Tabelle zusammengestellt. Temperatur Ver-dampftesWasserpro Stunde Durch die Platte hin-durchgegangene Wärme Bemerkungen pro Stunde pro Stundeund Grad Grad C. k k-Cal. k-Cal. 374433468480489561628654674 1,0961,4831,8851,9412,1842,7123,3013,7554,299 5917951010104011711454176920132304 2,162,392,752,743,013,153,353,634,01 Dicke 30,5 mm und  auf beiden Seiten  Walzhaut. 346406484603 0,7961,1871,8563,042 4276369951630 1,742,082,593,24 Dicke 10,5 mm oben  abgedreht u. unten  Walzhaut 308409503517573 0,5861,2332,1732,0482,943 314661116510981578 1,512,142,892,633,34 Dicke 7,5 mm, oben  abgedreht u. unten  Walzhaut. 319418499606 0,6301,1821,9163,423 33863410271835 1,541,992,583,63 Dicke 5,4 mm, oben  abgedreht u. unten  Walzhaut. Einzelne Versuche wurden auch mit Platten ausgeführt, die mit künstlichem Kesselstein oder Oelschlamm bedeckt waren. Als Ersatz für Kesselstein diente eine 5 bis 8 mm starke Schicht aus einer Mischung von 1 Th. Cement und 3 Th. Sand, während der Oelschlamm aus zähestem Oel und Kesselsteinpulver bestand und in ebenso dicker Schicht angewendet wurde. Aus der angeführten Tabelle und den anderen hier nicht angegebenen Versuchsresultaten ist die Bestätigung der auch anderweitig beobachteten Thatsache zu ersehen, dass für die Wärmetransmission die Beschaffenheit der Eisenplatten fast ohne Einfluss ist. Sowohl die Verschiedenheit der Dicke wie diejenige der Oberflächenbeschaffenheit bewirkt Aenderungen, welche als innerhalb der Beobachtungsfehler liegend bezeichnet werden müssen. Berechnet man die durchgehende Wärmemenge für 1° Temperaturdifferenz der Oberfläche von der Versuchsplatte, so erhält man 300 k-Cal für eine Dicke von 10 mm 150 „ „ „ „ 20 „ 100 „ „ „ „ 30 „ Beobachtet wurden 1,3 bis 4 k-Cal. Also ist die wirklich durchgehende Wärmemenge 25- bis 230mal kleiner als die für 1° Temperaturdifferenz berechnete. Es müssen somit Uebergangswiderstände zwischen der Heizplatte und ihren Umgebungen bestehen, gegen welche der Leitungswiderstand der Platten, selbst bei den hier vorliegenden Dicken, als fast unmerklich bezeichnet werden kann. Selbst der Widerstand der künstlichen Kesselstein- oder der Oelschicht scheint noch nicht erheblich zu sein. Dieses gilt aber nur für den Fall, dass das Wasser im Kessel sich bereits im Sieden befindet, während der Zeitpunkt des Eintrittes des Siedens bei den mit Kesselstein oder Schlamm verunreinigten Platten eine nicht unerhebliche Verzögerung gegenüber den reinen Platten erlitt. Bei den bisher erwähnten Versuchen war, wie es auch wohl den in der Praxis herrschenden Verhältnissen am meisten entspricht, die untere, dem Feuer zugekehrte Seite der Platte noch roh, mit Walzhaut versehen. Es wurden nun die Platten Nr. II aus Stahl (12 mm stark) und Nr. V aus Schmiedeeisen (20 mm stark) auf beiden Seiten abgedreht und blank gemacht. Es ist aus der folgenden Tabelle zu erkennen, dass die Platten, welche auf der Unterfläche blank sind, bedeutend weniger Wärme durchlassen als diejenigen, bei welchen unten die Walzhaut vorhanden ist. Hiernach muss entweder ein grosser Theil der Wärme aus dem Heizraume als gestrahlte Wärme in die Platte gehen, oder es muss die Verkleinerung der Oberfläche durch das Glätten eine ungünstige Wirkung ausüben oder beides zugleich. Stahlplatte Nr. II Schmiedeeisenplatte Nr. V Temperatur unten Temperatur unten Walzhaut glatt Walzhaut glatt Grad C. Cal. Cal. Grad C. Cal. Cal. 311 – 1,26 314 1,58 – 326 1,59 – 315 – 1,43 408 1,97 – 396 – 1,66 414 – 1,99 400 1,92 – 503 2,88 – 495 2,58 – 517 – 1,70 502 – 2,19 596 3,50 – 599 3,28 – 616 – 2,00 611 – 2,12 Quantitative Folgerungen lassen sich aus diesen letzteren Versuchen nicht ziehen, da die blanke Fläche sich durch die Berührung mit den Heizgasen oxydirte oder auch in den niederen Temperaturen sich mit einem flockigen Ueberzug bedeckte. Die Versuche mit den Kupferplatten haben ergeben, dass dieselben in hohen Temperaturen weniger Wärme durchlassen als die Eisenplatten. Die Uebergangswiderstände müssen hier also noch erheblich grösser werden können als für Eisen. Bei den neuen Versuchen werden die Dimensionen der Versuchsplatten grösser genommen und wird die Einrichtung getroffen, dass die Geschwindigkeit der Heizgase gemessen werden kann. Das durch diese Versuche erhaltene Resultat hat schon PécletPéclet, Traué de Ja Chaleur, I S. 531.gefunden, als er das Wärmeleitungsvermögen der Metalle bestimmte. Er erwärmte Wasser in einem Gefässe, dessen Boden mit Dampf von 1 at erwärmt wurde. Das Wasser im Gefässe wurde durch ein Rührwerk fortwährend lebhaft gemischt. Die durch den Boden hindurchgegangene Wärme war gleich, wenn derselbe aus Blei, Kupfer, Zinn, Zink und Eisen bestand und wenn die Dicke der angewendeten Metalle von 1 mm bis 20 mm geändert wurde. Berücksichtigt man, dass der Dampf durch Condensation die untere Fläche des Bodens mit einer Wasserschicht bedeckt, so war es sehr wahrscheinlich, dass die Temperatur des Bodens unter 100° war und dass auch die andere Fläche nicht die vom Thermometer angegebene Temperatur besass. Die Wärme durchströmte wirklich eine Metallschicht zwischen zwei Wasserschichten, von denen die eine fast unbeweglich war, während sich die andere nur langsam erneuerte. Bei einem neuen Versuche wurde der Boden mit Wasser geheizt und ein Rührwerk angebracht, welches das Wasser an beiden Flächen des Bodens abrieb und somit immer neues Wasser mit demselben in Berührung brachte. Jetzt ging durch eine Bleiplatte von 20 mm Dicke in 500 Secunden die gleiche Wärmemenge hindurch, als durch eine 15 mm dicke Platte in 380 Secunden. Letztere Zeit ist nur um 5 Secunden von drei Viertel der ersten verschieden und es stimmt jetzt das Resultat mit der Rechnung überein, nach welcher die durchgegangenen Wärmemengen sich umgekehrt wie die Dicken der Platten verhalten. Man ersieht hieraus, dass in allen Fällen die schnelle Erneuerung der Schichten der Flüssigkeiten oder Gase, welche die Oberflächen der Metallplatten berühren, einen sehr grossen Einfluss auf den Wärmedurchgang hat. Wegen der geringen specifischen Wärme und der sehr schlechten Wärmeleitungsfähigkeit der Gase muss der Fehler bei Anwendung derselben grösser sein als bei Flüssigkeiten. Rr.