Titel: | Wert und Bestimmung des Kohlensäuregehaltes der Heizgase. |
Autor: | A. Dosch |
Fundstelle: | Band 317, Jahrgang 1902, S. 811 |
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Wert und Bestimmung des Kohlensäuregehaltes der Heizgase.
Von A. Dosch, Köln.
(Fortsetzung von Seite 794 d. Bd.)
Wert und Bestimmung des Kohlensäuregehaltes der Heizgase.
V. Beeinflussungen des Kohlensäuregehaltes.
Wenn in vorstehendem der Wärmeverlust durch die abziehenden Gase und die Abhängigkeit
von dem Kohlensäuregehalte derselben dargelegt war, so geschah dies unter der
Voraussetzung, dass aller Kohlenstoff zu Kohlensäure, sowie aller disponible
Wasserstoff zu Wasser verbrennt. Es ist dies jedoch nicht immer der Fall, sondern
sowohl Kohlenstoff und Wasserstoff können andere Verbindungen eingehen; der
Kohlenstoff kann weiter überhaupt nicht vollständig verbrennen, sondern entweder in
der Asche zurückbleiben oder als Russ entweichen. Durch alle diese Vorgänge, durch
welche auch die Rauchgasmenge beeinflusst wird, entstehen aber Verluste und es würde
nun zu untersuchen sein, ob die Höhe des in den Heizgasen festgestellten
Kohlensäuregehaltes auch dann noch ein annähernd richtiges Bild von der Höhe des
Wärmeverlustes giebt, wenn der eine oder andere dieser Verluste vorhanden ist,
derselbe jedoch nicht für sich festgestellt wurde.
Als solche, für vorliegenden Fall in betracht zu ziehende Verluste würden zu nennen
sein:
1. der Verlust, welcher durch brennbare Teile in der
zurückbleibenden Asche und Schlacke entsteht,
2. der Verlust, welcher dadurch hervorgerufen wird, dass
brennbare Gase, wme Kohlenwasserstoffe und insbesondere Kohlenoxyd in den
Heizgasen vorhanden sind,
3. der Verlust durch Russ.
1. Was zunächst den Verlust durch Unverbranntes betrifft, so wird derselbe bei
ordnungsgemässer Bedienung der Feuerung, Verwendung nicht zu schlackenreichen
Materials und bei normalen Zug Verhältnissen u. normaler Rostbeschickung, nicht
allzu gross werden können; wo jedoch das Gegenteil der Fall ist, kann derselbe eine
nicht unwesentliche Grösse annehmen. Die Grösse des in der Asche enthaltenen
Kohlenstoffgehaltes ist mit verhältnismässig einfachen Mitteln zu bestimmen und kann
in einfacher Weise für die Rauchgasmenge berücksichtigt werden, indem derselbe den
unverbrennlichen Bestandteilen zuzuzählen und der für 1 kg Brennstoff entfallende
Betrag von dem im Brennstoff enthaltenen Kohlenstoffgehalt in Abzug zu bringen sein
würde.
Sind a pCt. Kohlenstoff in der Asche vorhanden, so dass
also \frac{a}{100}\,\cdot\,A den gesamten, in der Aschen- und Schlackenmenge enthaltenen
Kohlenstoff in kg darstellt, so würde auf 1 kg Kohle ein Betrag hiervon entfallen,
von
C_A=\frac{a}{100}\,\cdot\,\frac{A}{B} . . . . . . . . . (27)
wenn mit B diejenige
Gewichtsmenge an Brennstoff bezeichnet wird, welche während derselben Zeit verbrannt
wurde, während welcher sich das Gewicht A an
Unverbrennlichem ergab.
Ohne Rücksicht darauf, dass das Kohlenstoffgewicht CA auch auf die Menge der entstehenden
Heizgase einen gewissen Einfluss ausübt, würde sich der Verlust für 1 kg Kohle
ergeben zu:
Q_A=8100\,\cdot\,\frac{a}{100}\,\cdot\,\frac{A}{B}
Durch die abziehenden Heizgase würde, wenn ein Einfluss von CA auf die entstehende Menge derselben
nicht angenommen würde, ein Verlust entstehen, von
Q_{v\,w}=\left[\frac{1,854\,C}{K'_v}\,\cdot\,c+\frac{9\,H+W}{0,806}\,\cdot\,0,48\right]\,\cdot\,(T-t)
worin C die in 1 kg Brennstoff wirklich enthaltene
Kohlenstoffmenge bedeutet. Es hat sich nun aber C um
die Grösse CA
verringert, so dass jetzt also wird:
a) Die erforderliche Sauerstoffmenge:
Oe' = 2,667 (C – CA) + 8 H – O + S
b) Das Verhältnis der zugeführten, zu der theoretisch erforderlichen Luftmenge
\varphi'=\frac{1,854\,(C-C_A)-K'_v\,[1,854\,(C-C_A)-0,699\,(O_e-2,667\,C_A)]}{K'_v\,(3,33\,\cdot\,O_e-8,88\,C_A)} (28)
Mit diesem Verhältnis wird ferner die entstehende Rauchgasmenge
Gv' = 1,854 (C – CA)
+ (Oe
– 2,667 CA) (3,33 . φ' – 0,699) . . . (29)
Das Verhältnis des entstandenen Kohlensäurevolumens zu dem Gesamtvolumen der
entstandenen Heizgase beträgt ohne Rücksicht auf Wasserdampf
K'_v=\frac{1,854\,(C-C_A)}{G'_v}=\frac{1,854\,(C-C_A)}{1,854\,(C-C_A)+(O_e-2,667\,C_A)\,(3,33\,\varphi'-0,699)} (30)
c) Der Verlust, welcher lediglich durch die Abgase herbeigeführt wird, würde
betragen:
Q'_v=\left[\frac{1,854\,(C-C_A)}{K'_v}\,\cdot\,c+\frac{9\,H+W}{0,806}\,\cdot\,0,48\right]\,(T-t) oder, wenn das Gasvolumen G'v bekannt ist Q'_v=\left[G'_v\,\cdot\,c+\frac{9\,H+W}{0,806}\,\cdot\,0,48\right]\,\cdot\,(T-t)
(31)
Der gesamte Verlust, welcher durch unverbrannte Teile in der Asche und durch die
Abgase herbeigeführt wird, würde also nicht sein
Qg = QA + Qv w
sondern
Qg' = QA + Qv'
=8100\,\cdot\,\frac{a}{100}\,\cdot\,\frac{A}{B}+\left[\frac{1,854\,C}{K'_e}\,\cdot\,c-\frac{1,854\,C_A}{K'_x}\,c+0,595\,(9\,H+W)\right]\,\cdot\,(T-t),
würde also um den Betrag
\frac{1,854\,C_A}{K'_v}\,\cdot\,c\,(T-t)
und mit dem entsprechenden Werte von CA, um den Betrag
\frac{1,854}{K'_v}\,\cdot\,\frac{a}{100}\,\cdot\,\frac{A}{B}\,\cdot\,c\,(T-t)
kleiner sein, als jener, welcher sich ohne Rücksicht des
Einflusses von CA auf
die Rauchgasmenge berechnen würde. Wenn dieser Betrag im allgemeinen und
insbesondere bei guter, d.h. wenig Asche enthaltender Kohle nicht allzu gross wird,
um so wesentlicher kann derselbe aber für schlackenreiche Kohle werden. Zum nicht
geringen Teile wird selbstverständlich auch die Art des Rostes auf die Grösse von
a und mithin auf den gesamten Betrag einwirken.
Der wirkliche Verlust durch Unverbranntes in der Asche würde demnach betragen:
Q'_g=\frac{a}{100}\,\cdot\,\frac{A}{B}\,\cdot\,\left[8100-\frac{1,854}{K'_v}\,c\,(T-t)\right] . . (31a)
und ist derselbe, abgesehen von der Grösse des Prozentsatzes
a, abhängig von dem Verhältnis der entstandenen
Schlacke und Asche zur verbrannten Brennstoffmenge, und nimmt mit zunehmendem
Kohlensäuregehalte und zunehmender Temperatur der entweichenden Gase ab.
Um ein Bild über die diesbezüglichen Verluste zu bekommen, diene nachstehendes
Beispiel, welches zwar einen ausserordentlich hohen Prozentsatz an Unverbranntem in
der Asche angiebt, aber gerade aus diesem Grunde geeignet sein dürfte, die daran
geknüpften Folgerungen um so deutlicher erscheinen zu lassen. Der bei dem Versuche,
welcher dem Beispiel als Unterlage diente,Dessen Werte jedoch, aus Gründen praktischer Rechnung, etwas abgeändert
sind. festgestellte Prozentsatz an Unverbrennlichem war
thatsächlich noch etwas grösser festgestellt worden, als angegeben. Es wurde
allerdings auch ein äusserst schlackenhaltiges Material verfeuert, auch mochte wohl
der Rost eine für das verwendete Material zu grosse Luftspalte aufweisen.
Beispiel: Bei einem Verdampfungsversuch seien festgestellt: C = 65,0; H = 1,85; O = 4,0; S = 0,75; W = 5,20, demnach berechneter Heizwert Hw = 5644 W –
E. Die während der Versuchszeit verbrannte
Brennstoffmenge betrage B = 2200 und die während
derselben Zeit erhaltene Schlacke und Asche A = 640 kg.
Ferner seien ermittelt Kv' = 8,0 und T – t = 270 – 20 = 250° Cels., sowie angenommen c
= 0,32, c1 = 0,48. Die
bei dem Versuche erhaltene Schlacke habe 20,0 % Unverbranntes ergeben. Hieraus
bestimmt sich der Kohlenstoffgehalt in der Asche zu
C_A=\frac{20}{100}\,\cdot\,\frac{640}{2200}=0,058\mbox{ kg}
pro 1 kg Brennstoff.
Der Verlust durch die Heizgase würde, ohne Rücksicht auf das Unverbrannte,
betragen
Q_{v\,w}=\left(\frac{1,854\,\cdot\,0,65}{0,08}\,\cdot\,0,32+\frac{9\,\cdot\,0,0185+0,052}{0,806}\,\cdot\,0,48\right)\,\cdot\,250
Qvw = 1237 W – E = 22 % des
Heizwertes.
Der Verlust durch Unverbranntes würde ohne Rücksicht auf die entstehende kleinere
Rauchgasmenge sein:
QA = 8100 . CA = 8100 . 0,058 = ∾
470 W – E
oder ∾ 8,3 % des Heizwertes und dementsprechend würde, unter
der genannten Vernachlässigung der Gesamtverlust betragen
Qg = 22 + 8,3 = 30,3
%
herbeigeführt durch die Abgase und durch Unverbranntes.
Der Verlust durch die abziehenden Gase erreicht nun aber nicht die oben berechnete
Grösse von 22 %, sondern ist um die Grösse
\frac{1,854\,\cdot\,C_A}{0,08}\,\cdot\,0,32\,\cdot\,250=107\,W-E
oder ∾ 1,9 % des Heizwertes zu gross, beträgt mithin nur 20,1
% des Heizwertes, so dass der Gesamtverlust beträgt
Qg' = 20,1 + 8,3 = 28,4
%.
Würde man nun das Unverbrannte in der Asche nicht berücksichtigen, sondern angenommen
haben, es sei aller Kohlenstoff zu Kohlensäure verbrannt, so würde der gesamte
Verlust durch den Verlust durch die Heizgase dargestellt werden und würde um 28,4 –
22 = 6,4 % zu klein angezeigt werden.
Wenn nun auch in den weitaus meisten Fällen ein so hoher Prozentgehalt von
Kohlenstoff in der Asche, wie hier angenommen, nicht festgestellt werden wird, so
lehrt das Beispiel immerhin, dass der Kohlensäuregehalt allein einen wahren Wert des
Wärmeverlustes nicht mehr giebt, sobald der Brennstoff nicht vollständig verbrennt
und kann die Differenz unter Umständen ziemlich beträchtliche Grössen
erreichen. Allerdings ist der Fehler nicht von der Grösse des Verlustes, wie
derselbe sich aus dem Unverbrannten allein berechnen würde.
2. Wesentlich verwickelter als unter 1. werden die Vorgänge bei der Verbrennung, wenn
in den abziehenden Heizgasen brennbare Gasarten wie Kohlenoxyd und
Kohlenwasserstoffe vorhanden sind und sei daher hier von dem Vorhandensein der
letzteren Gasart abgesehen und nur angenommen, dass Kohlenoxyd in den Heizgasen
vorhanden sei.
Es sollen z.B. in den Abgasen z pCt. CO neben Kv' pCt. CO2 festgestellt sein. Wird das Gewicht von 1 cbm
Kohlenoxyd sz = 1,2509
angenommen und sind z pCt. Volumenprozente vorhanden,
so stellt diese Menge ein Gewicht an CO dar von:
\frac{z}{100}\,\cdot\,1,2509 kg für 1 cbm der Heizgase, und es würde z.B. für jedes cbm der Heizgase,
durch den Kohlenoxydgehalt z, da 1 kg CO, wenn es zu CO2 verbrennt 2440 W –
E entwickelt, verloren gehen, ein Wärmebetrag
von
z\,\cdot\,\frac{1,2509}{100}\,\cdot\,2440\,W-E . . (32)
Für 1 % Kohlenoxyd würde z.B. für 1 cbm Heizgas verloren gehen eine Wärmemenge
von
\frac{1}{100}\,\cdot\,1,2509\,\cdot\,2440=30,5\,W-E
und es würde, um den ganzen, durch das in den Heizgasen
enthaltene Kohlenoxyd herbeigeführten Wärmeverlust zu erhalten, der oben genannte
Verlust für 1 cbm mit der Heizgasmenge multipliziert werden müssen. Der Verlust
würde dementsprechend betragen
Q'_z=\frac{z}{100}\,\cdot\,1,2509\,\cdot\,2440\,\cdot\,G'_v . (33)
worin Gv' die für diesen Fall entstandene Gasmenge darstellt, und welche
eine andere ist, als die aus dem Kohlensäuregehalte
Kv' nach der
gewöhnlichen Art berechnete (Gleichung 13a).
Dadurch, dass ein gewisser Prozentsatz Kohlenstoff zur Bildung von CO verwendet wurde, ist diese selbe Menge für die
Bildung von CO2
verloren gegangen, mithin hat sich die erforderliche Sauerstoffmenge Oe in Oe' geändert, Kv ist in Kv' übergegangen, ϕ in ϕ' und Gv in Gv' und es würde
festzustellen sein, ob diese Aenderungen von wesentlichem Einflusse auf die Höhe des
Wärmeverlustes, wie er sich lediglich aus dem festgestellten Kohlensäuregehalte
ergefen würde, sind.
Zu diesem Zwecke würde zunächst die durch den Kohlenoxydgehalt gebundene
Kohlenstoffmenge festzustellen sein. In 1 kg CO
sind
\frac{12}{12+16}=0,4286 kg Kohlenstoff
und demnach waren zur Bildung der oben genannten Gewichtsmenge
von CO erforderlich
C'_z=\frac{z}{100}\,\cdot\,1,2509\,\cdot\,0,4286=0,00536\,\cdot\,z kg Kohlenstoff
für 1 cbm der Heizgase und dieser Betrag ist also für die
Bildung von CO2
verloren; z ist hier in Prozent einzusetzen. Die ganze
für 1 kg des Brennstoffes verloren gegangene Kohlenstoffmenge beträgt mithin:
Cz = 0,00536 . z . Gv' . . . (34)
Es sei z.B. z = 2 % und die Rauchgasmenge = 20 cbm, so
würde sein
Cz = 0,00536 . 2 . 20 =
0,2144 kg pro 1 kg Brennstoff.
Enthielt z.B. die Kohle 0,8 kg Kohlenstoff, so würde zur Bildung von CO2 nur noch ca. 0,59
kg vorhanden gewesen sein und die Rauchgasmenge wird dementsprechend geringer werden
und ebenso würden die übrigen Grössen entsprechend andere Werte angenommen
haben.
Die theoretisch erforderliche Sauerstoffen engewürde jetzt betragen
Oe' = 2,667 (C – Cz) + 1,333 C + 8 H – O + S
oder mit dem Werte von Cz aus Gleichung (34) und etwas
vereinfacht:
Oe' = 2,667 C – 1,333 . 0,00536 . z .
Gv' + 8 H – O + S (35)
und diese Sauerstoffmenge würde um den Betrag
1,333 . 0,00536 . z . Gv'
kleiner sein, als diejenige bei der Verbrennung des gesamten
Kohlenstoffes der Kohle zu CO2.
Zur Ermittelung von Oe'
müsste nun Gv' bekannt
sein. Die Rauchgasmenge Gv' beträgt
G'_v=\frac{3,667}{1,9774}\,\cdot\,(C-C_z)+\frac{2,333}{1,2509}\,C_z
+\frac{O'_e}{1,4298}\,(\varphi'-1)+\frac{3,31\,\cdot\,O'_e}{1,2562}\,\cdot\,\varphi'
In dieser Gleichung sind unbekannt Cz, ϕ' und Oe'. Um letztere Grösse aus der Gleichung
zum Verschwinden zu bringen, setzt man nach Gleichung (35)
Oe' = (2,667 C + 8 H – O + S) – 1,333 . Cz = Oe – 1,333 Cz
d.h. der Klammerausdruck stellt nichts weiter dar, als
diejenige Sauerstoffmenge Oe, welche bei vollständiger Verbrennung
erforderlich sein würde. Hiermit würde sein:
Gv' = 1,854 (C – Cz) + 1,865 . Cz + 0,699 (Oe – 1,333 Cz) (ϕ' – 1) + 2,6349 (Oe – 1,333 Cz) . ϕ' . . . (36)
Ferner ist für vorliegenden Fall das Verhältnis des Kohlensäuregehaltes zu dem
Rauchgasvolumen
K'_v=\frac{1,854\,(C-C_z)}{G'_v} . . (37)
worin unbekannt ist Cz und ϕ', wenn
man sich den Wert Gv'
aus Gleichung (36) eingesetzt denkt.
Es war nun
Cz = 0,00536 . z . Gv'
Setzt man den Wert von Gv' aus Gleichung (36) in Gleichung (34) ein und löst nach Cz auf, so ergiebt
sich:
C_z=\frac{0,00536\,\cdot\,z\,[1,854\,C+0,699\,O_e\,(\varphi'-1)+2,6349\,\cdot\,O_e\,\cdot\,\varphi']}{1+0,00536\,\cdot\,z\,(4,444\,\varphi'-0,943)} (38)
Der Klammerausdruck des Zählers des Bruches der rechten Seite ist nichts anderes als
die Rauchgasmenge, welche entstehen würde, wenn der Brennstoff vollständig, jedoch
mit dem Luftüberschuss ϕ' verbrennt.
In Gleichung (38) ist nur noch ϕ' unbekannt und setzt
man zur Bestimmung dieser Grösse den eben gefundenen Wert von Cz in Gleichung (37)
für Kv' ein. Nach ϕ' aufgelöst erhält man eine Gleichung von der
Form:
ϕ' . P + M = 0
worin bedeutet
P = 3,33 . Kv' . Oe + 1,854 . 0,00536 . z . (3,33 Oe – 4,44 C)
und
M = – 1,854 C + Kv' (1,854 C – 0,699 Oe) + 1,854 . 0,00536 . z . [C (0,943 + 1,854) –
0,699 Oe]
Hieraus bestimmt sich dann das Verhältnis der zugeführten zu der theoretisch
erforderlich gewesenen Luftmenge zu
\varphi=\frac{1,854\,C-K'_v\,(1,854\,C-0,699\,O_e)-0,00994\,\cdot\,z\,\cdot\,(2,797\,C-0,699\,\cdot\,O_e)}{3,33\,\cdot\,K'_v\,\cdot\,O_e+0,00994\,\cdot\,z\,\cdot\,}(3,00\,O_e-4,44\,\cdot\,C) (39)
worin Oe den bekannten Wert
Oe = 2,667 C + 8 H – O + S
bedeutet.
Ist in den Abgasen kein Kohlenoxyd vorhanden, wird also z = 0, so geht Gleichung (39) über in die bereits abgeleitete
\varphi=\frac{1,854\,C-K_v\,(1,854\,C-0,699\,O_e)}{3,33\,K_v\,\cdot\,O_e}
was selbstverständlich auch der Fall sein musste.
Zur Ergänzung des Gesagten diene ein Beispiel:
Bei Verbrennung einer Kohlensorte von der Zusammensetzung der in Tabelle 4 unter II
(Gute Kohle) angegebenen, für welche also C = 0,793 und
Oe = 2,43 beträgt,
sei ermittelt worden Kv' = 12 %, sowie a) CO = 1 %; b) CO = 2 %; T – t betrage für beide Fälle = 250°.
Zu a) Sieht man zunächst von dem Einflusse des
Kohlenoxydgehaltes auf die entstehende Rauchgasmenge ab, so ergiebt sich
\varphi=\frac{1,854\,\cdot\,0,793-0,12\,\cdot\,(1,854\,\cdot\,0,793-0,699\,\cdot\,2,43)}{3,33\,\cdot\,O_e\,\cdot\,K'_v}
ϕ = 1,54.
Hiermit würde die entstehende Rauchgasmenge:
Gv = 1,854 . 0,793 +
Oe . (3,33 . ϕ – 0,699 . 2,43) = 12,08 cbm
ohne Berücksichtigung des Wasserdampfes.
Aus dieser Rauchgasmenge erhielte man den durch die Rauchgase selbst herbeigeführten
Verlust nach Gleichung (22) zu
Qv = [12,08 . 0,32 +
0,595 . (9 . 0,0513 + 0,0218)] . 250
Qv = 1038 W – E
oder 13,8 % des Heizwertes.
Ferner würde sich nach Gleichung (33) der Verlust durch Kohlenoxyd ergeben zu
Qz = 0,01 . 1,2509 .
12,08 . 2440 = 0,15 . 2,440 = 366 W – E
oder 4,86 % des Heizwertes.
Der Gesamtverlust durch die Abgase würde demnach betragen: 13,8 + 4,86 = 18,66 % des
Heizwertes.
Unter Berücksichtigung des Einflusses des Kohlenoxydgehaltes auf die Grösse des
Rauchgasvolumens, stellen sich die diesbezüglichen Verhältnisse wie folgt:
Das Verhältnis des zugeführten zu dem theoretisch erforderlich gewesenen Luftquantum
beträgt nach Gleichung (39)
\varphi'=\frac{1,854\,\cdot\,0,793-0,12\,\cdot\,(1,854\,\cdot\,0,793-0,699\,\cdot\,2,43)-0,00994\,\cdot\,1\,\cdot\,(2,797\,\cdot\,0,793-0,699\,\cdot\,2,43)}{3,33\,\cdot\,2,43\,\cdot\,0,12+0,00994\,\cdot\,1\,\cdot\,(3,33\,\cdot\,2,43-4,44\,\cdot\,0,793)}
ϕ' = 1,46.
Mit diesem Verhältnis ergiebt sich der durch den Kohlenoxydgehalt gebundene
Kohlenstoff für 1 kg Brennmaterial, nach Gleichung (38) zu:
C_z=\frac{0,00536\,\cdot\,1\,\cdot\,1[1,465+1,698\,(\varphi'-1)+6,4\,\varphi']}{1+0,00536\,\cdot\,1\,\cdot\,(4,44\,\varphi'-0,943)}
C_z=\frac{0,061}{1,031}=0,059\mbox{ kg}
und der Kohlenstoffgehalt, welcher zur Bildung von Kohlensäure
noch vorhanden war – unter der Annahme, dass andere Verluste nicht eingetreten seien
– würde betragen:
CK = 0,793 – 0,059 =
0,734 kg
für 1 kg Brennstoff.
Ferner bestimmt sich die entstandene Rauchgasmenge, wenn Gv' nach Gleichung (36) in etwas einfacherer
Form geschrieben wird.
Gv' = 1,854 C + Oe (3,33 ϕ' – 0,699) – Cz (4,44 ϕ' – 0,943) . . . . . . . (40)
zu
Gv' = 1,854 . 0,793 +
2,43 (3,33 . 1,46 – 0,699) – 0,059 . (4,44 . 1,46 – 0,943)
Gv' = 11,254 cbm.
Mit dieser Rauchgasmenge erhält man den durch die abziehenden Gase an sich
herbeigeführten Verlust zu:
Qv' = [11,254 . 0,32 +
0,595 . (9 . 0,0513 + 0,0218)] . 250
Qv' = (3,601 + 0,288) .
250 = 972 W – E
oder 12,9 % des Heizwertes.
Ferner ergiebt sich der Wärmeverlust durch Kohlenoxyd zu
Q'_z=\frac{C_z}{0,4286}\,\cdot\,2440=\frac{0,059}{0,4286}\,\cdot\,2440=341\,W-E
gleich 4,5 % des Heizwertes, oder aber nach Gleichung (33)
Qz' = 0,01 . 1,2509 .
11,254 . 2440 = 344 W – E
oder ebenfalls 4,5 % des Heizwertes.
Der Gesamtverlust beträgt mithin 12,9 + 4,5 = 17,4 % gegenüber 18,66 % ohne
Berücksichtigung des Einflusses des Kohlenoxydgehaltes auf die Rauchgasmenge.
Zu b) Analog dem Fall unter a) ist:
ϕ = 1,54
Gv = 12,08 cbm
Qv = 1038 W – E oder 13,8 % des
Heizwertes.
Ferner würde sich nach Gleichung (33) der Verlust durch Kohlenoxyd ergeben zu
Qz = 0,02 . 1,2509 .
12,08 . 2440 = 732 W – E
oder 9,72 % des Heizwertes.
Mit Berücksichtigung des Einflusses des Kohlenoxydgehaltes ergiebt sich
\varphi'=\frac{1,854\,\cdot\,0,793-0,12\,(1,854\,\cdot\,0,793-0,699\,\cdot\,2,43)-0,00994\,\cdot\,2\,\cdot\,(2,797\,\cdot\,0,793-0,699\,\cdot\,2,43)}{3,33\,\cdot\,2,43\,\cdot\,0,12+0,00994\,\cdot\,2\,\cdot\,(3,33\,\cdot\,2,43-4,44\,\cdot\,0,793)}
ϕ' = 1,39
Hiermit ergiebt sich der durch den Kohlenoxydgehalt gebundene Kohlenstoff
C_z=\frac{0,00536\,\cdot\,2\,\cdot\,[1,465+1,698\,(\varphi'-1)+6,4\,\varphi']}{1+0,00536\,\cdot\,2\,\cdot\,(4,44\,\varphi'-0,943)}
C_z=\frac{0,118}{1,055}=0,112\mbox{ kg}
für 1 kg Brennstoff und es beträgt demnach der für CO2 zur Verfügung
gewesene Kohlenstoff
CK = 0,793 – 0,112 =
0,681 kg
für 1 kg Brennstoff.
Ferner beträgt:
Gv' = 1,854 . 0,793 +
2,43 (3,33 . 1,39 – 0,699) – 0,112 (4,44 . 1,39 – 0,943)
Gv' = 10,44 cbm
Weiter ergiebt sich mit diesem Wert
Qv' = [10,44 . 0,32 +
0,595 (9 . 0,0513 + 0,0218)] . 250
Qv' = 907 W – E oder 12,0 % des
Heizwertes.
Der Wärmeverlust durch Kohlenoxyd beträgt:
Q'_z=\frac{0,112}{0,4286}\,\cdot\,2440=0,26\,\cdot\,2440=634\,W-E
gleich 8,4 % des Heizwertes, oder nach Gleichung (33)
Qv' = 0,02 . 1,2509 .
10,44 . 2440 = 0,263 . 2440 = ∾ 642 W – E
oder 8,5 % des Heizwertes.
Der Gesamtverlust beträgt mithin 12,0 + 8,5 = 20,5 % des Heizwertes, gegenüber 13,8 +
9,72 = 23,52 %, ohne Berücksichtigung des Einflusses des Kohlenoxydgehaltes auf die
Rauchgasmenge.
Wie aus einer Betrachtung der beiden vorstehenden Beispiele unter a und b hervorgeht, giebt
der Kohlensäuregehalt der Heizgase allein kein richtiges Bild mehr von der Grösse
des Wärmeverlustes, wenn Kohlenoxyd in den Abgasen vorhanden ist, denn es war:
Fall a)
Fall b)
Lediglich aus dem Kohlensäure-
gehalt festgestellter Wärmeverlust
13,8 %
13,8 %
Wirklicher Wärmeverlust mit Be-
rücksichtigung von CO
17,4 %
20,5 %
Differenz der Wärmeverluste
3,6 %
6,7 %
Es sind dies % vom wirklichen
Werte
20,7
32,6
d.h., die allein aus dem Kohlensäuregehalt festgestellten
Wärmeverluste differieren mit den wirklichen Werten, insbesondere bei höherem
Kohlenoxydgehalte, ganz wesentlich.
Ferner ergiebt sich aus den beiden gegebenen Beispielen, dass auch dann ein Fehler
bei Vorhandensein von CO in den Heizgasen begangen
werden kann, wenn keine Rücksicht auf den Einfluss des CO-Gehaltes auf die Rauchgasmenge genommen wird. Die diesbezüglichen Werte
waren:
Fall a)
Fall b)
Gesamtverlust ohne Rücksicht des
Einflusses von CO
18,66 %
23,52 %
Wirklicher Wärmeverlust
17,4 %
20,5 %
Differenz der Wärmeverluste
1,26 %
3,02 %
Es beträgt dies in % vom wirk-
lichen Werte
7,2
14,7
Auch dieser Fehler kann, bei höherem Kohlenoxydgehalte, nicht unbeträchtlich werden,
wie die Beispiele erweisen.
(Fortsetzung folgt.)