Titel: | Feuerungstechnik.Der Wärmedurchgang durch die Kesselwand. |
Autor: | Emil Herrmann |
Fundstelle: | Band 308, Jahrgang 1898, S. 245 |
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Feuerungstechnik.Der Wärmedurchgang durch die Kesselwand.
Von Emil Herrmann,
Professor, Oberbergrath, in Schemnitz.
(Schluss des Berichtes S. 231 d. Bd.)
Der Wärmedurchgang durch die Kesselwand.
Bezüglich des Wärmedurchganges durch die Kesselwand sind bekanntlich zwei
verschiedene Hypothesen aufgestellt worden. Nach der Redtenbacher'schen ist die Wärmemenge, welche durch 1 qm Heizfläche in 1
Stunde überführt wird, einer Constanten, dem Wärmedurchgangscoëfficienten,
proportional, welche von dem Material der Kesselwand abhängig ist, und
proportional der Temperaturdifferenz zwischen den Heizgasen und dem Dampfe bezieh.
Wasser. Der Wärmedurchgangscoëfficient sei k und t die Temperaturdifferenz.
Das Differential der Wärmemenge dW, welche bei der
Temperaturdifferenz t in der Stunde in das Differential
der Heizfläche dF eindringt, ist nach obiger
Hypothese
dW = kdF × t
Ist ferner T die Temperatur der Heizgase am Beginne der
Berührung mit der Heizfläche dF und T + dT am Ende der Berührung, dann ist die
Wärmeaufnahme der Gase, wenn stündlich B k
Brennmaterial verbrannt wird und q1 die Wärmecapacität der Gase ist, welche aus 1 k
Brennmaterial entstehen:
Bq
1
dT.
Da aber die Gase so viel Wärme verlieren, als die Heizfläche
durchlässt, wird
dW = ktdF= – Bq
1
dT.
Weil t = T - td,
folgt dT = dt, demnach wird
k\,d\,F=-B\,q_t\,\frac{d\,t}{t}.
Dies integrirt gibt
kF = – Bq1
lgnat t + C.
Am Anfange der Feuerfläche ist F = 0 und t0 = t. Am Ende der ganzen Feuerfläche ist F = F1 und t = t1. Diese zwei Paare
von Werthen eingesetzt, wird
0 = – Bq1
lgnat t0 + C,
kF1 =
– Bq1
lgnat t1 + C.
Der Unterschied beider
kF1= Bq1[lgnat t0– lgnat t1],
das heisst
k\,F_1=B\,q_1\,lgnat\,\left(\frac{t_0}{t_1}\right).
Am Ende des Flammenrohres ist F =
F2 und t = t2, somit
kF2= – Bq lgnat t2 + C.
Durch Elimination von C wird
k\,F_2=B\,q\,lgnat\,\left(\frac{t_0}{t_2}\right).
Es ist zweckmässig, statt der natürlichen Logarithmen die Brigg'schen einzuführen.
Setzen wir
\frac{k}{2,303}=k_1 . . . . . . 12)
dann ist
\left{{k_1F_1=B\,q_1\,lg\,\left(\frac{t_0}{t_1}\right)}\atop{k_1F_2=B\,q_1\,lg\,\left(\frac{t_0}{t_2}\right)}}\right\}\
.\ .\ .\ .\ 13)
Die gesammte Heizfläche des Versuchskessels ist
F = 99,141 qm,
davon entfallen nach der Zeichnung (auf Blatt 15 des genannten
Werkes)
0,6 × 2,1 × 3,1416 × 9,6 = 38,00 qm
auf die äussere Fläche des Kessels und
99,141 – 38,00 = 61,141 qm
auf die Flammenröhren, d. i.
F2 =
61,14 qm.
Zu der gesammten Heizfläche des Kessels kommt noch die Fläche des Mauerwerkes, welche
für die Abkühlung ebenfalls, wenn auch als minderwerthige Heizfläche zuzurechnen
ist. Nehmen wir an, von den 6,4 Proc. Wärmeverlust bei dem Kessel entfallen 5 Proc.
auf das Mauerwerk, so ist
F1 =
1,05 × 99,141 = 104,10.
Hieraus finden wir abgerundet:
F_2=\frac{61,14}{104,10}\,F_1=\frac{F_1}{1,700}.
Bezeichnen wir das in der Stunde auf 1 qm Heizfläche entfallende Brennmaterialgewicht
mit β, somit
\beta=\frac{B}{F_1} . . . . . 14)
Diese Werthe in die obigen Gl. 13 eingesetzt und statt k1ka bezieh. kb schreibend, kommt
k_a=\beta\,q_1\,lg\,\left(\frac{t_0}{t_1}\right)
und k_b=1,7\,\beta\,q_1\,lg\,\left(\frac{t_0}{t_2}\right) .
A)
Die Werthe von β erhält man als
arithmetisches Mittel derjenigen zwei Werthe, welche auf S. 28 des eingangs
erwähnten Werkes in der Columne 6 enthalten sind. Man erhält folgende
Zusammenstellung:
Tabelle VII.
Nr.
β
βq
1
lg\,\frac{t_0}{t_1}
lg\,\frac{t_0}{t_2}
ka
kb
1
2,960
8,961
1,2705
0,7003
11,38
10,67
2
2,625
9,582
1,1654
0,6919
11,17
11,27
3
2,695
8,031
1,2415
0,8379
9,97
11,44
4
2,515
10,161
1,2371
0,7265
12,55
12,57
5
3,140
8,787
2,0287
0,7468
17,85
11,15
6
2,865
10,463
1,3396
0,7100
14,02
12,63
7
3,225
9,956
1,3837
0,7505
13,78
12,70
8
2,705
9,532
1,2755
0,7650
12,16
12,41
9
2,790
9,059
1,3212
0,8198
11,97
12,62
Die Versuchsdaten des Versuches Nr. 5 für den Fall a
sind offenbar unrichtig, weil die Zahl 17,85 von den übrigen zu sehr abweicht.
Lassen wir diese Zahl hinweg und suchen das arithmetische Mittel; für
k_a=\frac{97}{8}=12,12 für
k_b=\frac{107,56}{9}=11,94.
Der Durchschnittswerth für ka und kb weicht so wenig von einander ab, dass man
ohne weiteres behaupten kann, für Kessel gelte die Redtenbacher'sche Hypothese oder aber der
Wärmedurchgang ist der ersten Potenz der Temperaturdifferenz
proportional.
Weiter ist aus den Resultaten zu sehen, dass die Messungen nicht in einem solchen
Grade genau sind, welcher erlauben würde, den Werth von k1, d. i. des
Wärmedurchgangscoëfficienten, aus einem einzigen Versuche abzuleiten. Wenn wir daher
bei den Kesseln Schwankungen im Werthe k1 zwischen den Grenzen 9,97 bis 17,85 finden, so
dürfen wir nicht schliessen, bei einem grossen Werthe von k1 sei die Heizfläche gut, bei kleinem
Werthe hingegen schlecht, sondern wir müssen annehmen, die bei aller Sorgfalt
ungenauen Messungen verursachen den Unterschied, ebenso wie früher bei dem einzigen
Kessel.
Ehe ich die weiteren Versuche zur Berechnung von k1 benutze, will ich noch zeigen, dass die Anwendung
der Werner'schen Hypothese auf die schon berechneten
Versuche auf keine brauchbaren Resultate führt und daher ihre Anwendbarkeit auf
Kessel geradezu ausgeschlossen ist.
Nach dieser Hypothese ist der Wärmedurchgang der zweiten Potenz des
Temperaturunterschiedes proportional, wir haben somit
dW = kt
2
dF= – Bq
1
dT
oder, da wieder T – td
= t und dT = dt ist,
k\,d\,F=-B\,q_1\,\frac{d\,t}{t^2}.
Das Integral dieser Gleichung ist
k\,F=B\,q_1\,\frac{1}{t}+C
Am Anfange der Feuerfläche ist F = 0, t = t0, daher
C=-\frac{B\,q_1}{t_0}.
Am Ende der Flammenröhren ist F =
F2, t = t2, daher
k\,F_2=B\,q_1\,\frac{1}{t_2}+C
oder, für C den obigen Werth
eingeführt,
k\,F_2=B\,q_1\,\left(\frac{1}{t_2}-\frac{1}{t_0}\right).
Ebenso findet man für die ganze Heizfläche
k\,F_1=B\,q_1\,\left(\frac{1}{t_1}-\frac{1}{t_0}\right).
Mit Rücksicht auf
F_2=\frac{F_1}{1,7} und
\frac{B}{F_1}=\beta
k_a=\beta\,q_1\,\left(\frac{1}{t_1}-\frac{1}{t_0}\right) und
k_b=1,7\,\beta\,q_1\,\left(\frac{1}{t_2}-\frac{1}{t_0}\right).
Aus diesen Gleichungen und mittels der Werthe von t0,
t1 und t2 der Tabelle VI ist
die nachstehende Zusammenstellung berechnet.
Tabelle VIII.
(Die Werthe von βq1 sind der Tabelle VII, diejenigen von t0, t1 und t2 aber der Tabelle VI
zu entnehmen.)
Nr.
\frac{100}{t_0}
\frac{100}{t_1}
\frac{100}{t_2}
100 ka
100 kb
1
0,0569
1,0593
0,2853
8,98
3,47
2
0,0616
0,9001
0,3026
8,02
3,93
3
0,0503
0,8795
0,3472
6,65
4,04
4
0,0596
1,0309
0,3179
9,86
4,45
5
0,0592
6,3291
0,3307
55,13
4,05
6
0,0634
1,3850
0,3250
13,83
4,65
7
0,0566
1,3697
0,3181
13,08
4,42
8
0,0589
1,1099
0,3426
10,02
4,60
9
0,0527
1,1038
0,3479
9,52
4,55
Von einer Gleichheit der Werthe von ka und kb kann keine Rede sein, die ganze Heizfläche
müsste einen 1,6- bis nahezu 3mal so grossen Wärmedurchgangscoëfficienten haben als
das Flammenrohr, was gewiss unrichtig ist.
Wir wollen nun untersuchen, ob die einzelnen Kessel das früher gefundene Gesetz
bestätigen. Bei den Versuchen mit den Kesseln, deren Resultate in dem genannten
Werke auf S. 16 bis 22 enthalten sind, wurde nur einerlei Kohle, „Königin
Elisabeth“, verwendet, deren chemische Zusammensetzung die folgende ist:
C = 85,62, H = 5,3, 0 = 3, 8 = 1,1, W = 1,26
und Asche A = 3,72.
Dementsprechend ist deren Heizwerth nach Gl. 2:
M = 8321 – 56,1 C1 . . . . .
15)
Das kleinste Luftgewicht nach Gl. 3:
L_0=11,604-5,75\,\frac{C_1}{100} . . . . .
16)
Dabei ist nach Gl. 4:
C_1=\frac{V_1\,C}{V_1+V_2}
Das Verhältniss der wirklich zugeleiteten Luftmenge zur
kleinsten:
\lambda=\frac{1}{1-3,762\,\left(\frac{O_n}{N}\right)} . . .
. . 17)
Setzt man auch hier
h = 0,2380 λ
– 0,0505 . . . . 18)
dann ist die Wärmecapacität der Heizgase für 1 k
verbrannter Kohle:
q=0,9204+h\,L_0-0,224\,\frac{C_1}{100} . . .
19)
Auf S. 20 der Untersuchungen u.s.w. findet man folgende Daten:
Tabelle IX.
Nr.
Tempe-ratur imFuchsT1
Volumen des
VielfacheLuft-mengeλ
TemperaturdesDampfestd
Dampffür1 k Kohleg
CO2
CO
V
2
V
1
1
268,0
5,90
0,20
2,58
154,6
10,200
2
278,0
7,76
1,43
2,01
154,3
8,602
3
167,5
9,54
0,40
1,76
154,5
10,507
4
272,5
9,29
0,29
1,82
155,0
9,634
5
197,0
8,61
0,40
1,91
154,3
10,854
6
275,0
8,72
1,28
1,75
154,4
8,350
7
242,0
5,99
0,44
2,67
155,1
8,361
8
186,5
9,09
0,08
1,82
156,0
10,526
9
422,5
11,06
0,09
1,44
153,7
8,175
10
170,0
11,00
0,76
1,55
153,8
10,654
Hieraus sind die nachstehenden Werthe berechnet:
Tabelle X.
Nr.
C1
M
L
0
h
q
1
2,81
8164
11,442
0,5635
7,362
2
13,32
7593
10,838
0,4279
5,528
3
3,45
8128
11,406
0,3684
5,115
4
2,59
8177
11,455
0,3827
5,298
5
3,80
8109
11,386
0,4041
5,512
6
10,96
7708
10,974
0,3660
4,913
7
5,86
7993
11,267
0,5850
7,499
8
0,75
8280
11,561
0,3826
5,342
9
0,69
8283
11,564
0,2922
4,297
10
5,54
8011
11,286
0,3184
4,514
Die in den Kessel gedrungene Wärmemenge berechnen wir aus dem Werthe von g. 1 k brutto Kohle enthält bei 1,26 Proc. Wasser und
3,72 Proc. Asche
1 – 0,0126 – 0,0372 = 0,9502 k netto Kohle,
also ist g mit 0,9502 zu
multipliciren. Mit Rücksicht darauf, dass etwa 6,5 Proc. der in den Kessel
gedrungenen Wärme durch Strahlung und Leitung der Einmauerung verloren geht, hat man
noch mit 1,065 zu multipliciren und erhält als diejenige Wärmemenge, welche für 1 k
brutto Kohle aufgenommen wurde, rund
0,9502 × 1,065 × 600 g = 607 g.
Die nachstehende Tabelle enthält die in 1 k Kohle enthaltene Wärmemenge M nach Tabelle X, die in den Kessel und dessen
Mauerwerk eingedrungene Wärmemenge, 607 g, und
diejenige, welche in die Esse gezogen ist, qT1. Den Unterschied X
gibt die Differenz M – (607 g + q T0) = X.
Tabelle XI.
Nr.
Wärmemenge in
DifferenzM – 607 g– qT0X
der Kohle
den Kesselgedrungen
die Essegezogen
M
607 g
qT
1
1
8164
6191
1973
–
2
7593
5221
1537
835
3
8128
6378
857
893
4
8177
5847
1445
885
5
8109
6588
1086
435
6
7708
5068
1361
1279
7
7993
5075
1815
1103
8
8280
6390
996
894
9
8283
4962
1815
1506
10
8011
6466
767
778
Mit Ausnahme eines Falles, zeigen sich auch hier bedeutende Wärmeverluste durch den
Rauch, und man ist berechtigt, die Richtigkeit des Versuches Nr. 1 zu
bezweifeln, weil es unmöglich erscheint, dass der Rauch auch ohne Verluste zu
verursachen abziehen könne.
Nach den Gl. 7 bis 11 berechnen wir die nachstehende Tabelle.
Tabelle XII.
Nr.
a
aT
1
15000– aT1
x
q
1
M – Y
T
0
1
11,147
2987
12013
–
7,362
8164
1109
2
8,855
2462
12538
0,0666
4,938
6603
1337
3
7,849
1315
13685
0,0652
4,603
7150
1553
4
8,091
2305
12695
0,0663
4,762
7181
1508
5
8,453
1665
13335
0,0326
5,237
7620
1455
6
7,809
2147
12853
0,0918
4,196
6331
1509
7
11,511
2786
12214
0,0903
6,460
6638
1028
8
8,089
1509
13491
0,0662
4,524
7287
1611
9
6,561
2772
12228
0,1232
3,489
6435
1844
10
7,004
1191
13809
0,0563
4,120
7166
1739
Mit Rücksicht auf die in der Tabelle IX enthaltenen Werthe von T1 und td können wir
die Temperaturdifferenzen bilden.
Auf S. 21 der Untersuchungen u.s.w. sind die Werthe von β, d. i. der stündlich für 1 qm Heizfläche verbrannten Kilo brutto Kohlen,
zu finden. Damit erhält man die folgende Tabelle.
Tabelle XIII.
Nr.
t
0
t
1
β
βq
1
lg\,\left(\frac{t_0}{t_1}\right)
k
1
1
954
113,4
1,38
10,16
0,9249
9,40
2
1183
123,7
2,05
10,12
0,9806
9,92
3
1398
13,0
1,82
8,38
2,0316
17,01
4
1353
117,5
1,91
9,10
1,0278
9,30
5
1301
42,7
1,86
9,74
1,4837
14,45
6
1355
120,6
3,02
12,67
1,0406
13,18
7
873
86,9
1,95
12,59
1,0010
12,60
8
1455
30,5
1,33
6,16
1,6786
10,33
9
1690
268,8
3,87
13,49
0,7984
10,76
10
1585
16,2
1,41
5,81
1,9437
11,30
Das arithmetische Mittel dieser Werthe ist
118,31 : 10 = 11,83.
Das Mittel der drei Einzelwerthe
\frac{12,12+11,94+11,83}{3}=11,96.
Abgerundet ist für die ganz reine Heizfläche der
Wärmeübergangscoëfficient k1 = 12 oder k = 27,6. Bei Kesseln, welche
länger im Betriebe sind, nimmt k1 um so mehr ab, je unreiner die Heizfläche innen
und aussen wird.
Wir können deshalb mit Redtenbacher annehmen, dass für
richtig behandelte Kessel im Betriebe im Mittel k1 = 10 ist, so dass für solche, mit Rücksicht auf
die Werthe von t0 und
t1 die Gl. A)
k_a=10=\beta\,q\,.\,lg\,\left(\frac{T_0-T_d}{T_1-t_d}\right)
und daraus
T_1-t_a=(T_0-t_a)\,10^{-\frac{10}{\beta\,q}} . .
. 20)
gesetzt werden kann.
Um zu ermitteln, ob der Luftüberschuss auf die Vollständigkeit der Verbrennung
Einfluss habe, stelle ich für alle 19 Versuche die relative Luftmenge λ, den Gehalt der Heizgase an Kohlenwasserstoff x und Kohlenoxyd C1
zusammen, und zwar nach dem steigenden Werthe von λ
geordnet.
Wäre der Luftüberschuss von wirklichem Einflüsse auf die Vollständigkeit der
Verbrennung, so müsste sowohl x als auch C1 mit zunehmender X
abnehmen. Die mit A bezeichneten Versuche beziehen sich auf die Kohlen und die mit B
bezeichneten auf die Kessel.
Tabelle XIV.
Nr.
λ
100 x
C1
Nr.
λ
100 x
C1
A3
1,21
6,52
9,07
B10
1,55
5,63
5,54
A9
1,83
6,66
0,98
B6
1,75
9,18
10,96
A7
1,34
8,23
8,05
B3
1,76
6,52
3,45
A1
1,34
10,53
8,90
B4
1,82
6,63
2,59
A5
1,37
9,34
4,93
B8
1,82
6,62
0,75
A8
1,44
8,85
0,35
B5
1,91
3,26
3,80
B9
1,44
12,32
0,69
B2
2,01
6,66
13,32
A4
1,48
5,16
7,00
B1
2,58
0,00
2,81
A2
1,49
7,61
4,99
B7
2,65
9,03
5,86
A6
1,54
5,26
3,16
Wie man sieht, befolgt x und C1 gar kein Gesetz. Wir müssen deshalb schliessen, dass die Vollkommenheit
der Verbrennung von etwas anderem als von dem Luftüberschusse abhängen muss. Für
gewöhnlich kann man daher mit dem Durchschnittswerthe von x und C rechnen. Man findet rund
100 x =127,38 : 19 = 7 Proc.
und
C1 = 97,20 : 19 = 5 Proc.
Mit Rücksicht auf diese Werthe wird nun für Kesselheizungen:
1) Die Wärmemenge, welche 1 k Kohle entwickelt:
\left{{M=80,8\,C+42,75\,(8\,H-O)}\atop{+25\,S-6,3\,(9\,H+W)-133}}\right\}\
.\ .\ .\ .\ \mbox{I)}
2) Die kleinste Luftmenge in 1 k:
L_0=\frac{11,51\,C+4,318\,(8\,H+S-O)}{100}-1,471
. II)
3) Die Wärmecapacität der Brenngase:
q=\frac{0,796\,C+0,308\,S+0,481\,(9\,H+W)}{100}-0,1247+(0,2880\,\lambda-0,0505)\,L_0 III)
4) Die Anfangstemperatur der Gase:
T_0=\frac{M}{q} . . . . IV)
5) Die Endtemperatur derselben nach Gl. 20:
T_1=(T_0-t_a)\,10^{-\frac{10}{\beta\,q}}+t\,a
Wir schreiben statt
βq = x
und 10^{-\frac{10}{x}}=\tau,. . . . V)
dann ist
T_1=(T_0-t_a)\,10^{-\frac{10}{x}}+t\,a
6) Die Wärmemenge Mn, welche für 1 k Kohle in den Kessel dringt, oder die nutzbare
Wärmemenge, wenn w der Coefficient für den Verlust
durch Leitung und Strahlung bedeutet:
M_n=\frac{q\,(T_1-T_0)}{1+\varphi}-\frac{q\,(T_0-t_a)\,\left(1-10^{-\frac{10}{x}}\right)}{1-\varphi}.
Wir schreiben statt
\left(1-10^{-\frac{10}{x}}\right)=\xi . . . . .
VI)
und da qT0
= M ist:
M_n=\frac{(M-t_a)\,\xi}{1+\varphi} . . . . .
VII)
7) Die Wärmemenge w, welche in der Minute durch 1
qm Heizfläche in den Kessel dringt. Da in der Stunde unter jedem Quadratmeter nach
Gl. 14 β k Kohle verbrannt werden und von jedem Mn
Wärmeeinheiten eindringen, ist die in der Minute durch 1 qm eindringende
Wärmemenge
w=\frac{\beta\,M_n}{60}=\frac{\beta\,q\,(T_0-t_a)\,\xi}{60\,(1\,|\,\varphi)}
oder, da βq = x ist,
w=\frac{x\,\xi}{60}\,\times\,\frac{(T_0-t_a)}{1+\varphi}.
Wir setzen
\frac{x\,\xi}{60}=\kappa . . . . . VIII)
dann wird die durch 1 qm in der Minute eintretende
Wärmemenge
w=\frac{\kappa\,(T_0-t_a)}{1+\varphi} . . . . .
IX)
8) Es sei B k das Brennmaterial, welches in der Stunde
unter der Heizfläche F qm verbrannt, und D k das Dampfgewicht, welches durch diese Heizfläche in
der Stunde erzeugt wird, dann ist das Dampfgewicht, welches für 1 qm Heizfläche und
durch 1 k verbrannter Kohle erzeugt wird, wenn H die
Gesammtwärme des Dampfes und t' die Temperatur des
Speisewassers ist:
B=\beta\,F=\frac{x\,F}{q} . . . . . X)
\frac{D}{F}=\frac{60\,w}{H-t'} . . . . . XI)
und
\frac{D}{B}=\frac{M_n}{H-t'}=g . . . . .
XII)
(Dividirt man w durch 10 und Mn durch 600,
so erhält man die Normalwerthe \frac{D}{F} und
\frac{D}{B} nach v. Reiche.)
Die Werthe von x, κ, ξ und τ enthält die nachstehende Tabelle.
Tabelle XV.
x
κ
Δκ
ξ
Δξ
τ
x
κ
Δκ
ξ
Δξ
τ
3
0,050
16
0,999
2
0,001
16
0,203
7
0,7631
21
0,237
4
0,066
17
0,997
7
0,003
17
0,210
7
0,742
20
0,258
5
0,083
15
0,990
12
0,010
18
0,217
6
0,722
20
0,278
6
0,098
14
0,978
15
0,022
19
0,223
5
0,702
18
0,298
7
0,112
14
0,963
19
0,037
20
0,228
5
0,684
18
0,316
8
0,126
12
0,944
21
0,056
21
0,233
5
0,666
17
0,334
9
0,138
12
0,923
23
0,077
22
0,238
5
0,649
16
0,351
10
0,150
11
0,900
23
0,100
23
0,243
4
0,633
16
0,867
11
0,161
10
0,877
24
0,123
24
0,247
4
0,617
15
0,383
12
0,171
9
0,853
23
0,147
25
0,251
4
0,602
14
0,398
13
0,180
8
0,830
23
0,170
26
0,255
3
0,588
14
0,412
14
0,188
8
0,807
23
0,193
27
0,258
4
0,574
13
0,426
15
0,196
7
0,785
21
0,216
28
0,262
–
0,561
–
0,439
Was den Verlustcoëfficienten φ anbelangt, so nehmen
wir:
a) für einen Flammenröhrenkessel mit innerem Roste in einer Batterie: φ = 0,045;
b) für einen einzeln stehenden Flammenröhrenkessel oder einen gewöhnlichen Kessel mit
äusserem Roste, jedoch in einer Batterie: φ =
0,065;
c) für einen einzeln stehenden Kessel mit ausserhalb befindlichem Roste: φ = 0,09.
Man wird geneigt sein, anzunehmen, dass die oben gefundenen, für die beste Steinkohle
geltenden Formeln für eine minderwerthige Kohle nicht brauchbar sind. Dies ist aber
nicht der Fall, wie das nachstehende Beispiel zeigt. Die Versuche wurden in Diósgyör
(Ungarn) gemacht.
Chemische Zusammensetzung der Kohle: C = 44,79, H = 3,10, O = 7,88, N = 0,95, S
= 1,45, W = 26,77, A = 15,06. Kesselspannung 6 k absolut.
1) Kessel Nr. 3 und 4:
Dauer des Versuches 197,5 Stunden.
In der Stunde verdampftes Wasser D =
1652,6 k.
In der Stunde verbrauchte Kohle B =
623,22 k.
Heizfläche F = 72 qm.
Schlacke 20,1 Proc.
2) Kessel Nr. 6, 7, 8, 9:
In der Stunde verdampftes Wasser D =
1684,5 k.
In der Stunde verbrannte Kohle B =
647,6 k.
Heizfläche F =72 qm.
Schlacke 20,1 Proc.
Essengase, CO2, 10,7 = V2.
Monoxyd, CO, V1 = 0, On = 9,6, N =
89,7.
Temperatur des Speisewassers t' = 40
°.
Hieraus berechnen wir nach Gl. 17:
\lambda=\frac{1}{1-3,762\,\frac{9,6}{89,7}}=1,674.
Ferner nach Formel I bis IV:
M = 4034 – 1331 = 2703,
L0 =
4,477, q = 0,2729 + 1,0655 λ,
für
λ = 1,674, q = 2,0562,
T0 =
1314.
Die absolute Spannung des Dampfes ist 6 k für 1 qc, weshalb dessen Temperatur td =158° und
die Gesammtwärme H = 654,7. Wegen t' = 40 wird H – t' =
614,7. Mit dem Zeiger 1 bezeichnen wir jene Grössen,
welche sich auf den Versuch 1, mit dem Zeiger 2
jene, welche sich auf den Versuch 2 beziehen. Zunächst ist
\beta_1=\frac{B_1}{F}=\frac{623,22}{72}=8,682
\beta_2=\frac{B_2}{F}=\frac{647,6}{72}=9,0.
Damit wird
x1 =
8,682 × 2,0562 = 17,84
x2 =
9,0 × 2,0562 = 18,50.
Geht man mit diesen Werthen in die Tabelle XV ein, so findet man
ξ1 =
0,725, κ1 = 0,216; ξ2 = 0,712, κ2 = 0,220.
Damit wird
\frac{M-q\,t_a}{1+\varphi}=\frac{2703-158\,\times\,2,056}{1,064}=2236,
somit
Mh1 = 2236 × 0,725 = 1621
Mh2 = 2236 × 0,712 = 1591.
Die Verdampfungsfähigkeit ist:
g_1=\frac{D_1}{B_1}=\frac{1621}{214,7}=2,64
g_2=\frac{D_2}{B_2}=\frac{1591}{214,7}=2,59.
Aus den Versuchsdaten berechnet:
g_1=\frac{1652,6}{623,22}=2,68\mbox{ gegen }2,64
g_2=\frac{1684,5}{647,6}=2,60\mbox{ gegen }2,59.
Diese vollständige Uebereinstimmung ist natürlich nur zufällig, aber ein grosser
Beweis für die Richtigkeit unserer Gleichungen.
Die in der Stunde für 1 qm Heizfläche erzeugte Dampfmenge finden wir folgender
Weise:
T0 – td
= 1319 – 158 = 1161
w
1
= 0,94 × 1161 × 0,216 = 234,8
w
2
= 0,94 × 1161 × 0,220 = 239,2.
Somit
\frac{D_1}{F}=\frac{60\,\times\,234,8}{614,7}=22,95
\frac{D_2}{F}=\frac{60\,\times\,239,2}{614,7}=23,38.
Aus den Versuchsangaben:
\frac{D_1}{F}=\frac{1652,6}{72}=22,95
\frac{D_2}{F}=\frac{1684,5}{72}=23,39.
Man kann aus der guten Uebereinstimmung von Versuch und Rechnung mit Recht
schliessen, dass unsere Formeln I bis XII auf jede Kesselheizung angewendet werden
können.