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Biblioteka Polifechniki Ktakowskiej

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.

Wert und Bestimmung des

Kohlensäuregehaltes der

Heizgase.

Anleitung zur Beurteilung der Vorgänge bei der Verbrennung und Anweisung zum Gebrauch der für die Untersuchung der Feuerungsgase benutzten Apparate auf grund der darin enthaltenen Kohlensäure von

Ingenieur A. Dosch Köln.

Mit 54 Abbildungen.

der

ß£fe®Uichen Arbeiten

BERLIN W. 66

Richard Dietze

(Verlag von Dinglers Polytechnischem Journal) 1903.

XXX c\l\a

KRAKÖW

nu.5

Vorrede.

Vorliegende Abhandlung ist durch den Wunsch entstanden, eine ausführliche Erörterung über die Verhältnisse zu bieten, auf grund deren die Beurteilung einer rationellen Verbrennung bei industriellen Feuerungsanlagen in erster Linie zu erfolgen hat.

Demzufolge soll das Buch insbesondere für Feuerungstechniker und solche, welche sich mit der Untersuchung von Feuerungsanlagen zu befassen haben, bestimmt sein; doch glaube ich, dass der Inhalt auch für Betriebsleiter grösserer Werke mit Dampfkesselbetrieb nicht ohne Interesse sein wird und ferner, dass die Schrift zum Gebrauch für Studierende technischer Hoch- und Mittelschulen geeignet sein dürfte.

Denjenigen Firmen, welche mich bei meinem Vorhaben in liebenswürdigster Weise durch Zusendungen unterstützten, spreche ich hierdurch nochmals meinen verbindlichsten Dank aus.

Köln, März 1903.

Der Verfasser.

Inhalt.

I.    Einleitung

II.    Gewichtsverhältnis der C0₂ zu den Heizgasen „

Verhältnis der zugeführten, zur theoretisch erforderlichen Luftmenge für reinen Kohlenstoff . . . . „ Gasgewicht bei Verbrennung von reinem Kohlenstoff' . „ Tabelle über Gewichtsverhältnis der C0₂ bei verschiedenem Luftüberschuss für reinen Kohlenstoff . „ Gewichtsverhältnis der Kohlensäure bei Verbrennung zusammengesetzter Brennstoffe ohne Luftüberschuss „ Gewichtsverhältnis der Kohlensäure bei Verbrennung zusammengesetzter Brennstoffe mit Luftüberschuss „ Gasgewicht bei Verbrennung zusammengesetzter Brennstoffe mit Luftüberschuss .........„

Gasvolumen bei Verbrennung reinen Kohlenstoffes mit

Luftüberschuss..............

Gasvolumen bei Verbrennung zusammengesetzter Brennstoffe mit Luftüberschuss ..........

Volumenverhältnis der C0₂ bei Verbrennung zusammengesetzter Brennstoffe mit Luftüberschuss .    ... „

Luftüberschusskoeffizient bei Verbrennung zusammengesetzter Brennstoffe............

Tabelle über Gasvolumen und Gewichtsverhältnis der C0₂ bei verschiedenem Luftüberschuss für verschieden

S.

ro

co co

co

■>*

Ol

00 OS

t-H

LO

co    ^

r—I    r-H r—1

Werte des Volumenverhältnisses des freien Sauerstoffes zum Gesamtvolumen der Rauchgase und zum Volumenverhältnis der C0₂.........

. S. 15

. „ 15 . „ 16 . „ 17 . „ 17

IY. Wert der Kohlensäurebestimmung . .

Ermittlung des Luftüberschusses.....

Theoretische Verbrennungsluftmenge .    .    .

Wärmeverlust durch die Abgase.....

. S. 19

Tabelle über die Wärmeverluste bei verschied. Luftüberschuss für verschied, zusammengesetzte Brennstoffe S. 18/19 Bestimmung des Wärme Verlustes durch die Abgase ohne Kenntnis der Zusammensetzung des Brennstoffes Spezifische Wärme der Heizgase für verschiedenen

ro io O

Kohlensäuregehalt............

Anderes Verfahren zur Bestimmung des Wärmeverlustes

durch die Abgase............

• „ 22 • „ 24

Tabelle über die spezifische Wärme bei Verbrennung verschieden zusammengesetzter Brennstoffe mit verschiedenem Luftüberschuss.......

Graphische Darstellung der Wärmeverluste .    .

Y. Beeinflussungen des Kohlensäuregehaltes . . „ 25

CO O CM C\1

1.    Einfluss des Unverbrannten in der Asche auf den Wärmeverlust durch die Abgase, die erforderliche Sauerstoffmenge, auf das Verhältnis der C0₂, den Luftüberschuss und die entstehende Rauchgasmenge „

Beispiel hierüber.............

2.    Einfluss des Kohlenoxydes auf den Wärmeverlust

„ 30 „ 33 „ 36

durch die Abgase, die theoretische Sauerstoffmenge, auf das Verhältnis der G().h den Luftüberschuss und die entstehende Rauchgasmenge.......

Beispiele hierüber .............

Zusammenstellung der Resultate........

3.    Einfluss des in den Rauchgasen enthaltenen Russes auf

den Wärmeverlust durch die Abgase, die theoretische Sauerstoffmenge, auf das Verhältnis der C0₂, den Luft-iiberschuss und die entstehende Rauchgasmenge .    . „ 36

„ 38 „ 40

Beispiele hierüber.............

Zusammenstellung der Resultate........

4.    Zusammentreffen der unter 1 bis 3 angeführten Verluste und Einfluss dieses Zusammentreffens auf den Wärmeverlust durch die Abgase, die theoretische Sauerstoffmenge, auf das Verhältnis der DOo, den Luftüberschuss und die entstehende Rauchgasmenge „ 41

Beispiele hierüber und Zusammenstellung der Resultate „ 43

YII

VI. Apparate zur Bestimmung der Kohlensäure s. 45

„ 45

a)    Allgemeines..............

b)    Apparate, auf der Gewichtszunahme der Rauchgase

durch die Kohlensäure beruhend......

1.    Die Arndt sehe Graswage.....

2.    Die Graswage von Lustodis .    . .

3.    Die Rauchgaswage von W. Dürr .    .

4.    Die hydrostatische Gaswage nach Krell-

Schnitze .............

„ 49 „ 50 „ 59 • „ 63

„ 64

5. DerRauchgas-AnalysatornachKrell-Schultze 67

c) Absorptionsapparate .    .    .

1. Gasbürette nach Bunte

„ 78 „ 78

„ 82 „ 86 „ 87 „ 89

2.    Apparat nach Orsat-Fischer

3.    Orsa t-Apparat nach Fuchs

4.    Apparat nach C. Schmitz .

5.    Apparat nach Arndt .    .    .

6.    Selbsttätig aufzeichnender Apparat nach Arndt „ 92

„ 96

d) Rauchgassammelapparate.........

Allgemeines.............

Rauchgassammelapparat von Wwe, Joh. Schumacher ...............

„ 96

„ 97 „ 98

VII. Schlussbemerkungen..........

Bestimmung des Luftüberschusses und des Gasvolumens aus dem Gehalt der Rauchgase an freiem Sauerstoff und an Stickstoff............

Beispiele über den Wert der abgeleiteten Gleichungen „ 100

„ 98

I. Einleitung.

Als Element, welches zur Erzeugung von Wärme in der Praxis zur Verfügung steht, kommt hauptsächlich Kohlenstoff in Betracht, da alle Brennstoffe zum weitaus grössten Teile aus diesem Elemente bestehen.

Die Erzeugung von Wärme geschieht durch die Verbindung genannten Elementes mit Sauerstoff derart, dass zunächst zu einem Teil C ein Teil 0 hinzutritt und bei ausreichendem Vorhandensein von Sauerstoff sich die entstandene Verbindung um ein weiteres Atom 0 vermehrt. Der Prozess geht dementsprechend nach der Formel vor sich

0+ G=GO CO + 0=C0.₂

Erstere Verbindung, Kohlenoxyd, wird also bei ungenügendem Vorhandensein, letztere, Kohlendioxyd oder Kohlensäure bei reichlichem Vorhandensein von Sauerstoff sich bilden.

Ausser Kohlenstoff, der den Hauptbestandteil aller verwendeten Brennstoffe bildet, kommen nur einige Avenige Elemente in Betracht, Avie Wasserstoff und ScliAvefel, die jedoch in den verAvendeten Materialien gewöhnlich in geringeren Mengen vorhanden sind.

Wenn irgend ein Brennmaterial unter Zuführung reinen Sauerstoffes verbrannt wird, so dürfen in den Verbrennungsgasen nur die Verbindungen der einzelnen Materialien, aveiche überhaupt brennbar sind, erscheinen, und zAA'ar diejenigen Verbindungen des Sauerstoffs, av eiche die grösste Wärmeentwicklung hervorrufen. Ebenso dürften, Avenn in einer industriellen Feuerungsanlage ohne Luftüberschuss gearbeitet Averden könnte, in den Rauchgasen nur vorhanden sein: Kohlensäure, sclnveflige Säure, Stickstoff und Wasserdampf.

Praktisch lässt sich nun eine Verbrennung nicht ohne Luftüberschuss leiten, so dass zu den erAvähnten Gasarten noch ein geAvisser Prozentsatz Stickstoff und ferner Sauerstoff hinzutreten Avird, Avelcher Prozentsatz jedoch bestimmte Grenzen nicht überschreiten soll.

Um nun ein Urteil über die Güte und Oekonomie der Verbrennung zu gewinnen, ist es erforderlich, die Rauchgase auf ihre Bestandteile hin zu untersuchen und insbesondere

geschehen. Vom

weil genauer — vorzuziehen; doch bietet die Anwendung desselben für die Praxis, gegenüber dem ersteren, wieder andere Nachteile. Die volumetrische Kohlensäure

den Prozentsatz derselben an Kohlenstoffverbindungen und hiervon wieder denjenigen von Kohlensäure festzustellen. Diese Bestimmung kann nun entweder durch Ermittlung der Gewichtszunahme der Rauchgase bei der Verbrennung oder aber volumetrisch — durch Absorption theoretischen Standpunkte aus betrachtet ist das letztere Verfahren

bestimmung ist mehr für zeitweise, diejenige, welche sich auf die Gewichtszunahme gründet, mehr für kontinuierliche Bestimmung im Gebrauch, doch findet neuerdings für letzteren Zweck auch die volumetrische Bestimmung Verwendung.

II. Gewichtsverhältnis der CO₂ zu den Heizgasen.

Bei vollkommener Verbrennung von Kohlenstoff zu Kohlensäure treten zu einem Volumenteil G zwei Volumen Sauerstoff hinzu; verbrennt daher 1 kg reiner Kohlenstoff ohne Luftüberschuss, so entstehen

.2 = 1 + 2,667 = 3,667 kg Kohlensäure.

In 1 kg atmosphärischer Luft befinden sich

Ol — 0,232 kg¹) Sauerstoff.

Um daher 1 kg Sauerstoff zuzuführen, müssten

= 4,31 kg Luft zugeführt werden.

Dement-

0L 0,232

sprechend müssten, bei einem Luftüberschuss von Kuli, zur Verbrennung von 1 kg reinem Kohlenstoff an Luft vorhanden sein:

bi

GO CO

Ol

= 2,667 . 4,31 == 11,493 kg .    . (1)

und an Rauchgasen würden entstehen, da zu dieser Verbrennungsluft noch 1 kg G hinzutritt:

Gg— 1 + 2,667 . 4,31 = 12,493 kg .    .    . (2)

J) Rach neueren Versuchen.

Sind nun C —- kg Kohlenstoff vorhanden, so wird das Gewicht der Verbrennungsgase

Gg = G + G . 2,667 + C . 2,667

~ÖL

oder

Gg=C[1 + 2,667 + 2,667 . 3,31] = 12,493 G . (3)

Das Gewichtsverhältnis der Kohlensäure zum Gesamtgewichte der entstehenden Heizgase würde dann betragen

C . (1 + 2,667)

Kg =

C (1 + 2,667 + 2,667 . 3,31)

_ 3,667 — 12,493

Dieses Verhältnis könnte nur dann diese Grösse erreichen, wenn reiner Kohlenstoff ohne Luftüberschuss verbrannt würde, würde also diesem Werte am nächsten kommen hei Verbrennung von Anthracit,

In der Praxis ist es nun nie möglich, eine Verbrennung derart zu leiten, dass der betreffende Körper ohne Luftüberschuss verbrannt werden kann; man muss hingegen stets einen gewissen Luftüberschuss zur Verfügung haben. Bezeichnet cp das Verhältnis des zugeführten Luftquantums zu dem theoretisch notwendigen, so wird das jetzt entstehende Gewicht der Verbrennungsgase sein:

Gg—C+G. 2,667 + G . 2,667 .(cp — 1)

Kohlensäure    freier Sauerstoff

= 0,293 .... (4)

\k ~

Stickstoff u. Argon

Gg — C (1 + 2,667 . 4,31 . cp) = C (1 + 11,493 cp)

Das Gewichtsverhältnis der Kohlensäure zum Gewichte der entstandenen Rauchgase würde also kleiner werden und betragen:

+ G . 2,667 .

l) . <P

G . (1 + 2,667)

3,667

G (1 + 11,493 cp)

. (5)

1 + 11,493 . q>

In nachstehender Tabelle 1 ist dieses Verhältnis für verschiedene Luftmengen angegeben.

Tabelle 1.

cp —

1,1

1,2

1,3

1,4

1,5

1,6

1,7

IG =

0,293

0,268

0,249

0,230

0,214

0,201

0,189

0,178

cp =

1,8

1,9

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

Tu =

0,169

0,160

0,153

0,103

0,077

0,062

0,052

0,044

Würde Kg bekannt sein, so liesse sich aus diesem Verhältnis die zugeführte Luftmenge zu der. theoretisch notwendigen berechnen; man würde erhalten

Le

= <P

3,667 — Kg

11,493 . Kg

• • (6)

giltig nur für Verbrennung reinen Kohlenstoffes.

Alle in der Praxis verwendeten Materialien bestehen nun nicht aus reinem Kohlenstoff, sondern sie setzen sich zusammen aus Kohlenstoff (C), Wasserstoff (H), Sauerstoff (0), Schwefel (S), Stickstoff (N), Wasser (W) und unverbrennbaren Rückständen (A).

Aus diesem Grunde setzen sich nun, selbst bei Verbrennung ohne Luftüberschuss, die Heizgase niemals aus Kg = 0,293 Gewichtsteilen Kohlensäure und Stickstoff zusammen, sondern es wird der Wert

Kg = 0,293

stets zu gross sein.

Unter Berücksichtigung der wirklichen Zusammensetzung eines Brennstoffes würden, wenn aller Kohlenstoff zu Kohlensäure ohne Luftüberschuss verbrennt, an Rauchgasen entstehen:

Gh

1. Bei Verbrennung des Kohlenstoffes:

Gg=C+ 2,667 C + 2,667 C - 1 ^

2. Bei Verbrennung des Wasserstoffes:

)+*(

8°

3. Bei Verbrennung des Schwefels:

(~k~

Gs = S -f S + S

Im ganzen ist daher an Luft erforderlich:

Lg

2,667 C + 2,667 C

Ol

2,667 C + 8 H - 0

Ol

Ol

Ol

Lg

Öl

(2,667 C + 8 H — 0 + S) (7)

Hierin bedeutet

0L

4,31 das Verhältnis der Luft

zum Sauerstoff, und der Klammerausdruck

2,QQ1 G + 8 H ~ 0 + S= Oe . .(8)

stellt die zur Verbrennung von einem Kilogramm eines bestimmten Brennstoffes erforderliche Sauerstoffmenge dar.

Wird nun das Material mit ^fächern Luftüberschusse verbrannt, so entstehen, analog dem Gesagten, an Rauchgasen:

1. Bei Verbrennung des Kohlenstoffes:

C -f 2,667 C + 2,667 C (<p — 1) + 2,667 ( Q - — l) . <p

Kohlensäure

freier Sauerstoff

Stickstoff u. Argon

2. Bei Verbrennung des Wasserstoffes:

o) + 8 (h - 2- o) (<p

-1)

Wasser

freier Sauerstoff

Stickstoff u. Argon

3. Bei Verbrennung des Schwefels:

schwefl. Säure

freier Sauerstoff

Stickstoff u. Argon

Die Summe der' Verbrennungsgase ergiebt: 3,667 C Kohlensäure

+ H + 8    0)

+ 2 S schweflige Säure

+ 2,667 C (<p — 1) + 8 (iT

+ S (y-

+ 2,667 C (

+ s (sr⁻¹

Wasser

o) (9-1)

Ol

1) freien Sauerstoff

i).<p + s(h

) (p Stickstoff u. Argon.

Hierzu tritt noch der Gehalt des Brennstoffes an hygroskopischem Wasser, sowie der Stickstoffgehalt desselben. Letzterer ist jedoch meist sehr gering¹), wird ferner bei chemischen Analysen überhaupt sehr selten festgestellt, so dass er wohl hier der Einfachheit wegen unbedenklich vernachlässigt werden kann. Mit Rücksicht ferner auf den im Brennstoff enthaltenen Sauerstoffgehalt 0 ergiebt sich das gesamte entstehende Gasgewicht zu:

3,667 C Kohlensäure + 9 H + W Wasserdampf -j- 2 S schweflige Säure

+ (<p — 1) (2,667 C + 8 H — O + S) freier Sauerstoö

) (2,667 C+8H--0 + S)

Stickstoff“ u. Argon.

+ ,,(^

Es war aber

2,667 0 + 8JT — 0 + S = Oe

und mit dieser Vereinfachung ergiebt sich das Gesamt-gewicht der durch Verbrennung von 1 kg entstehenden Rauchgase zu:

G = 3,667 C + (<p

GO,

1)0« +<p (~

)o

N u. Arg.

so₂

■ ■ (9)

Das Gewichts Verhältnis der Kohlensäure zu den Rauchgasen ergiebt sich mithin zu

Kg =

3,667 C

(10)

3,or>7 C \ -((f    1) (K-\ 3,31 .(p.Oe+9H+W+2S

Für die Rechnung ist es etwas praktischer, wenn diese Formel in die folgende übergeführt wird:

3,667 C

3,667 C + Oe (4,31 q> — 1) + 921-f TF + 2S

Um diese Gleichung für praktische Zwecke noch etwas zu vereinfachen, kann man ferner ohne grossen Fehler die Summe 9 H W + 2 S vernachlässigen. Der Fehler, den man hierdurch begeht, würde z. B. für einen Brennstoff, bestehend aus: C — 0,90, H = 0,03, 0 = 0,01. S = 0,01, A — 0,03, W — 0,02, sich berechnen zu

3,667.0,90

3,667.0,90 + ()e (4,31 . <(    • 1)9 // )- 1F + 2 S

3,667.0,90

"" 3,667 . 0,90 + Oe (4,31 q> — 1) und mit Oe — 2,64 und q> — 2 zu 3,3003    3,3003

23,727 “ 23,417

Kg =

(10 a)

= 0,139 — 0,140    — 0,001

d. h. der Fehler würde Vio Prozent betragen und zwar würde die vereinfachte Formel den Kohlensäuregehalt um diesen Betrag zu gross anzeigen. Für kleineren Kohlenstoffgehalt und grösseren Gehalt an hygroskopischem Wasser kann dieser Fehler allerdings wesentlich grösser werden, also diesen Betrag wesentlich überschreiten.

Kg =

3,667 . C

. (10b)

3,667 C + Oe (4,31 <p bestimmt sich ferner das Verhältnis cp der zugeführten Luftmenge zu der theoretisch notwendigen zu

1) • •

<P =

3,667 . C( 1 — Kg) + Oe.Kg

4,31 . Oe.Kg

■ • (11)

Es ist nun von Interesse, zu erfahren, in welcher Weise das Gewichtsverhältnis Kg der Kohlensäure zu dem Gesamtgewichte der Heizgase wechseln kann; zu diesem Zwecke sind in Tabelle 2 die Gewichtsverhältnisse für verschieden zusammengesetzte Brennstoffe bei einem wechselnden Verhältnisse der zugeführten Luftmenge zu der theoretisch erforderlichen, zusammengestellt.

Wie aus der Tabelle zu ersehen ist, hängt das Gewichtsverhältnis Kg der Kohlensäure zu dem Gesamtgewichte der Heizgase durchaus nicht so sehr von der Zusammensetzung des Brennstoffes und insbesondere nicht von dem Gehalte des Brennstoffes an Kohlenstoff ab, sondern es ist vielmehr das Verhältnis cp des zugeführten Luftquantums zu dem theoretisch notwendigen, welches die Grösse von Kg beeinflusst.

Von den Brennst off bestand! eilen, welche Kg beeinträchtigen, sind insbesondere Wasserstoff und Sauerstoff zu nennen. Der Einfluss macht sich in der, Art geltend, dass eine Zunahme des Gehaltes an H dieses Verhältnis verkleinert, eine Zunahme von 0 dagegen dasselbe vergrössert; d. h. also, der Einfluss ist umgekehrt von demjenigen auf die erforderliche Sauerstoffmenge Oe. Dass hingegen der Gehalt eines Brennstoffes an Kohlenstoff durchaus keinen Einfluss auf die Grösse Kg gewinnen kann, möge sich aus folgendem ergeben:

Es ist das Verhältnis der Kohlensäure zu den Heiz

gasen :

Kg

3,667 C

3,667 C+ 0~e(q> — 1) + 3,31 . q>.Oe + W+ V H+TS

Würde nun ein Brennstoff andere Bestandteile als Kohlenstoff und unverbrennbare Rückstände nicht enthalten, so würde die theoretisch erforderliche Sauerstoffmenge für alle Fälle sein:

Oe =■- 2,667 . C

und dementsprechend: Kg =

G . 3,667

C . 3,667 + G . 2,667 (tp — 1) + C . !2,667 . 3,31 . <p

3,667

3,667 + 2,667 (cp — 1) + 2,667 . 3,31 . cp

oo

40,0

45,0

50,0

60,0

70,0

80,0

90,0

100,0

JO JO JO

03    _** jf* 03    _0

o<

JO

oo

o>

05

_C>

~o ©

J-J JC —I    cn    05    _©

8    §    g    g

o    o    J©    "b

JO

C H 0 S A W

v. H. j v. H. v. H. v. H. ! y. H. v. H.

3109    1,087

3635    1,25

4082    1,39

5345    1,770

6596    2,147

7839    2,43

8137    2,640

8100    2,667

W—E\ 0e

Heiz-

wert

Theor.

Sauerstoff

menge

Kg = 0,293    0,201

Gg = 12,493 118,239

Kg = 0,266    0,181

Gg = 12,350 18,140

K₅ = 0,256    0,175

Gg = 11,430 16,673

=5 0,251    0,173

= 10,192 14,823

= 0,257    0,177

= 8,549 12,363

Kg = 0,266    0,185

Gg = 6,924    9,920

Kg = 0,266    0,187

Gr, = 6,324    9,018

Kg = 0,262    0,184

= 5,585    7,927

d)

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O tO    t\2 >£-    CXIH-⁴    —3    0’    i4^    i—¹    *a    03    O    tO    Cn 03

0,123    0,103

29,713 35,477

0,112    0,093

29,430 35,125

0,107    0,090

27,161 33,406

0,106    0,089

24,085 28,816

0,110    0,092

19,992 23,806

0,115    0,096

15,921 18,916

0,117    0,098

14,405 17,099

0,115 ! 0,097 12,612 114,955

0,088 | 0,077 41,223 | 46,969

0,081    0,070

40,819 46,520

0,076    0,066

38,650 43,890

0,076    0,066

33,447 38,078

0,079    0,069

27,621 31,435

0,083    0,074

21,911 24,907

0,085    0,075

19,793 22,486

0,083    0,074

17,297 19,640

Kohlensäuregehalt Kg und Gasgewicht Gg für:

1,0 ' 1,5 | 2,0 I 2,5 I 3,0 ¹ 3,5 ! 4,0

Tabelle 2.

0,062

58,462

0,057

57,910

0,054

54,382

0,054

47,339

0,056

39,064

0,059

30,989

0,060

27,874

0,060

24,224

5,0

also, da andere variable Grössen wie <p nicht mehr Vorkommen, nur noch mehr von dem Verhältnisse <p abhängig und Kg würde, solange <p konstant bleibt, ebenfalls konstant bleiben, gleichviel, welcher Kohlenstoff in der Kohle vorhanden ist. Das Verhältnis Kg würde betragen:

Kg =

3,667

1 + 11,493 . (p

Das Verhältnis <p der zugeführten Luftmenge zu der theoretisch notwendigen würde sich hieraus in einfacher Weise ergeben zu:

3,667 — Kg

⁹⁹    11,493 . Kg

Es würde dieses Verhältnis selbstverständlich nur für solche Kohlensorten annähernd richtige Werte ergeben können, die gasarm sind, also wenig Wasserstoff und Sauerstoff enthalten ; auch der Wassergehalt darf eine gewisse Grösse nicht überschreiten. Das nach vorstehender Formel berechnete Verhältnis q> würde immer zu gross erscheinen, wenn Kohlen mittlerer Zusammensetzung verbrannt werden.

Da in Tabelle 2 der Kohlenstoff, von 90% auf 40% fällt und dementsprechend, da der Heizwert in erster Linie von diesem abhängt, auch der Heizwert von 8137 Wi— E auf 3109 W—E, also um 5028 W—E gleich 61,7% des ursprünglichen Wertes fällt, so lässt sich mit Rücksicht auf die Werte Kg der Tabelle sagen, dass Kg im allgemeinen nicht abhängig ist vom Heizwerte des verbrannten Materials, wobei selbstverständlich als Brennstoff Kohlen vorausgesetzt sind.

III. Volumenverhältnis der C 0₂ zu den Heizgasen.

Da die gewöhnlichen Verfahren zur Bestimmung der Kohlensäure nicht das Gewichtsverhältnis der letzteren zum Gesamtgewichte der Heizgase feststellen, sondern das Volumen der Kohlensäure zu einem entsprechenden Volumen der Heizgase, und da man ferner aus diesem Grunde gewohnt ist, mit dem Volinnenverhäl tnis der Kohlensäure zu den Heizgasen zu rechnen, so ist es erforderlich, dieses Volumen Verhältnis hier näher festzustellen.

Bei Verbrennung von G = kg reinem Kohlenstoff ohne Luftüberschuss betrug das Gewicht der entstandenen Heizgase:

3,667 G +

CO,

. 2,667 . G

V u. Arg.

Um das Volumen dieser Gasmenge zu erhalten, sind die einzelnen Bestandteile durch die entsprechenden spezifischen Gewichte zu dividieren. Zu diesem Zwecke bezeichne im folgenden:

■?# = 1,9774 das spezifische Gewicht der Kohlensäure, sowie ferner

Sy = 1,2562 so = 1,4298

$Arg. — 1, < 80

die entsprechenden spezifischen Gewichte des Stickstoffs, Sauerstoffs und Argons; da die Luft ausser den 23,2 Ge-wichtsteilen Sauerstoff noch 75,6 Gewichtsteile Stickstoff und 1,2 Gewichtsteile Argon in 100 Gewichtsteilen enthält, so er-giebt sich das Gasvolumen, welches bei Verbrennung reinen Kohlenstoffes ohne Luft Überschuss entsteht, zu

75,6 76^8 '

Gv =

3,667 C

1,9774

3,31 . 2,667 . C 1,2562

1,2    3,31 . 2,667 . C

76'8 ‘

= 1,854 C + 6,914 . G + 0,077 . C und für 0=1 würde ein Gasvolumen entstehen von Go = 8,845 cbm

Für die Rechnung würde es allerdings wesentlich einfacher sein, anzunehmen, die Luft setze sich nur aus Sauerstoff und Stickstoff zusammen; das Gasvolumen würde unter dieser Annahme betragen

1,780

Gv =

3,667 C

3,31 . 2,667 . G

1,9774

1,2562

bei Verbrennung reinen Kohlenstoffes. Für C ~ 1 wäre Gv = 1,854 + 7,027 = 8,881 cbm

und der Fehler würde demnach 0,4 % ausmachen, um welchen Betrag für letzteren Fall das Gasvolumen zu gross erscheint. Wenn nun berücksichtigt wird, dass dieser Fehler für reinen Kohlenstoff am grössten ist, während er für alle Kohlensorten kleiner ausfällt und wenn man ferner bedenkt, dass das Gasvolumen auch noch von anderen Seiten beeinflusst wird, so dürfte es aus Gründen der Einfachheit wohl angebracht erscheinen, diesen Fehler mit in Kauf zu nehmen.

Es ist demnach, wenn reiner Kohlenstoff mit einem (p fachen Luftüberschuss verbrannt wird, die entstehende Gewichtsmenge an Rauchgasen

Gg = C . 3,667 + C. 2,667 {cp — 1) + <P (4,31 — 1). G. 2,667

Stickstoff

freier 0

Das entstehende Gasvolumen ergiebt sich hieraus zu:

8,827 1,2562

3,667

179774

+ 0.

2,667 . (cp — 1)

1,4298

und das Yolumenverhältnis der Kohlensäure zu dem Gesamtvolumen der Heizgase zu

Kv =

1,854

1,854 + 1,865 (cp

Setzt man cp = 1, so würde _ 1,854 v 8,881

1) -f q> . 7,0265

(12)

= 0,208 .    .    . (12 a)

Aus Gleichung (12) berechnet sich das Verhältnis cp der zugeführten zu der theoretisch .erforderlichen Luftmenge zu

<P =

1,854 + 0,011 Kv

8,89 Kv

Für einen Brennstoff, der aus G-Gewichtsteilen Kohlenstoff, H- Teilen Wasserstoff, 0- Teilen Sauerstoff, S- Teilen Schwefel mit W- Gewichtsteilen hygroskopischem Wasser besteht, während den Rest unverbrennbare Bestandteile ausmachen, betrug das Gasgewicht nach Gleichung (9)

Gg ~ 3,667 C -f- (<jp — 1) Oe -f- cp . 3,31 . Oe

co..

+ 9 H+ TF+2S

H.,0

so₂

Das Gasvolumen würde dementsprechend betragen

3,667 G , (<p—l)Oe ,9.3,31 . Oe 1,9774

Gv =

1,4298

1,2562

9 H+ W 0,8062

In den Heizgasen, wie sie in den Kohlensäurebestimmungsapparaten zur Verwendung kommen, erscheint nun meist der Wasserdampf nicht, oder wenigstens nur zu einem sehr kleinen Teile, ebenso wird ein Teil der schwefligen »Säure vom Wasser absorbiert sein, so dass zur Untersuchung in der Gasbürette- in Wirklichkeit nur ein Volumen zur Verfügung steht von

_L

2,899

a)

(13)

r) Alles auf 0° und 760

mm

gedacht.

Quecksilbersäule reduziert

ft =

3,667 C

(<P

1,9774

1,4298

1) Oe , V . 3,31 . Oe 1,2562

(13 a)

worin Oe den bekannten Wert hat.

Das Volumenverhältnis TU beträgt dann: 1,854 C

Kv =

1,854 C+.(q>— 1)

Oe

1,4298

+ q> . 3,31

Oe

1,2562

oder analog der Formel 10 a 1,854 C

Iu =

1,854 C + Oe (3,334 cp — 0,699) ' ‘

. (14 a)

Das Verhältnis cp der zugeführten zu der theoretisch notwendigen Luftmenge ergiebt sich hieraus zu:

1,854 C — Kv (1,854 0 — 0,699 Oe)

3,334 . Kv. Oe

• • (15)

Für eine mittlere Steinkohle z. B. von einer Zusammensetzung von C— 80,08, H= 3,68, 0 = 4,11, S — 1,49, W = 0,80 und A = 9,84, also einem HeizAverte von rund 7 500 TF — E Avürde sich (p ergeben zu:

1,854.0,8 — Ke (1,854.0,8 — 0,699.2,4)

3,334 . Kv . 2,4 1,483 — Kv (1,483 — 1,6776)

87002 . K,

Wollte man diese Formel noch weiter vereinfachen, so könnte man für Kv im Zähler einen mittleren Wert, etwa 10 °/₀ = 0,1 pro Einheit annehmen und es würde damit

<P ~

cp

1,483 + Kv . 0,1946

8,002 . Kv

1,483 + 0,0195 _ 0,188

8,002 . Kr

oder, wenn K, in Prozent gegeben ist:

18,8

cp = -

TU

<P =

Kv

• • (16)

Brauchbar ist diese Formel jedoch nur zur ungefähren Ermittlung von (p und für Steinkohlen mittlerer Qualität; für andere Kohlensorten ergiebt dieselbe etwas abweichende Werte von (p und kann der Felder bis zu etwa 5 °/₀ betragen.

In Tabelle 3 sind eine Anzahl verschieden zusammengesetzter Brennstoffe und die denselben entsprechenden Verhältnisse Kv für verschiedene Luftmengen zusammengestellt. Die Tabelle zeigt, dass auch auf die Werte von Kv, genau so wie auf diejenigen von Kg, der Heizwert der betreffenden

5,0

44,449

0,041

43,833 0,038    |

40,397 0,036    £

35,587 0,036    ;

29,384

0,038

23,127

0,040

21,309

0,039

18,042

0,040

SS SS SS SS SS SS SS SS

iß ©_ 0_0_ OJ.O_ -*t_©_ ^O, ->* ©_ 0_0_ -*.©.

irfcf o-cf of©" 00"cf co"o" od'o" 1 cf -ffö

©.

CO

55

Tabelle 3.

Kohlensäuregehalt Kv und Gasvolumen

3,5

3,0

31,111

S 2t 3.33 SS ßSs SS SS

O 00    !M__0    COO    >00    i-i ©    00    O    00

cf cf cf    qo' cf    -f cf    ©" cf    co cf    -+~ cf    cnT cf

CO    Ol    Ol    C'l    -1    -H    1—■

für

2,5

2,0

1,5

1,0

uO ec Ct' CO Ol CO CO Ol CO ec CO CO 01^0,

cocT ocT -*'

0,061

-h ec 03 go co -t- o ec co i'- co »o o coco ec>co 03^0^    co o[_ l^o i-^cq

r-T cT l>T cf ec'cf of cT cT cT

03

03

17,773

0,104

17,427

0,095

16,089

0,092

14,113

0,091

11,678

0,095

0,100

0,102

££ om SS

CO r—1

co cT

<e> h    ec 1—-1    »-O    1ec ▼—<    co r—*    »—*

«fcf    —Tcf    cf cf    <xfcf    «o cf    cf o’    >rf cf

53S SS SS SS SS SS SS 00

C0_01_ CO^r-H_ CO^-H^ C^i—^ I>^r-^

co cf co cf cf co' cf cf

>0 03    03 -H CO 03

-f cf -f cf erf cf

6 k stk ^k 6k 6k 6k 6k c^k

Theor.

Sauerstoff

menge

Oe

2,667

2,64

2,43

2,147

1,77

1,39

1,25

1,087

Heizwert W—E

8100

8137

7839

6596

5345

4082

3635

3109

v. H

co

o_ o_ rrC «-T

o__

ob

~c

01

co

V. H. V. H.

0,0

3,0

5,0

o‘z

8,0

7,0

10,0

Öl0I

0,0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

©_

©.

co

lO

o_ o_ of »ff

co

o    o

-ff    co

01

03

01

v. H.

100,0

90,0

80,0

70,0

60,0

50,0

45,0

40,0

Kohlensorte einen bedeutenden Einfluss nicht ausübt und dass-ein diesbezüglicher Einfluss insbesondere nur durch den Gehalt des Brennstoffes an flüchtigen Bestandteilen hervorgerufen wird.

Bemerkt möge noch sein, dass die in der Tabelle angegebenen Werte von Kv den in den Kohlensäureapparaten bestimmten Werten entsprechen, dass dieselben jedoch von den wirklichen Werten etwas ab weichen, da der Wasserdampf und die schweflige Säure in den Rauchgasmengen nicht berücksichtigt sind. Die Werte von Kv werden daher durchweg etwas zu gross sein und das Verhältnis go der zugeführten zu der theoretisch notwendigen Luftmenge wird sich hieraus durchweg etwas zu klein berechnen. Ausführlicheres hierüber möge weiter unten folgen.

Zunächst wird es interessieren, in welchem Verhältnisse die Werte der Gewichts- und der Volumenverhältnisse der Kohlensäure zu den Heizgasen, zu einander stehen.

Es ist

1,854 C

Kv =

und

Kg =

3,667 . C

demnach

Gg

1,854 C . Gg Kg ~ 3,667 C . G7

Kv

Gg

und da — sQ = dem spezifischen Gewichte der Rauch- '

(jT X)

gase ist, so ist

~ — 0,505 sg .    .    .    .    (17)

Es ist demnach

Kv = 0,505 . Kg . Sg

Kv .

Cz — 0,00536 . z . GV . . . (34)

q_v = 0,66

nvl

¹

) Meist unter 1 Prozent.

Kg =

Kv .

0,505 . sg

*9 =

Kv .

0,505 . Kg

wobei jedoch immer wieder darauf zu achten ist, das G0 auf 0° und 760 mm Barometerstand reduziert gedacht war.

Im Anschluss hieran wird es ferner noch interessieren, welche Werte das Verhältnis des freien Sauerstoffes zum Gesamtvolumen der Heizgase und insbesondere zum Volumenverhältnis K o annehmen kann, resp. in welchem Zusammenhange letzteres und ersteres stehen. Bezeichnet man das Volumen Verhältnis des freien Sauerstoffes zu dem Gesamtvolumen der Heizgase mit Oc dann ist

Oe ((p — 1)

0 v =    1,4298

Gv

und demnach ferner:

Oe (cp — 1)

1,854 0

1,4298 Gv

Gv

Ov + Kv =

Oe (cp — 1) + 2,551 C

1,4298 .Gv

• • (18)

Ov + Kv =

0,208 = 20,8 %

Für cp — 0 und reinen Kohlenstoff z. B. 1,854

8,881

Ferner würde sein für C = 0,60

cp — 3

Oe = 1,77

Gv = 17,579

= 0,2009 = 20,09%

Ov —FKv —

3,54 + 1,5306

25,23

und für

ist

0 = 0,45

cp — 4

Oe — 1,25 Gv — 17,032

Ov + Kv =

3,75 + 1,1479

24,85

0,201 == 20,1 %

Man erhält somit nach den vorstehenden Werten die Kegel, dass das Volumen des freien Sauerstoffes und der Kohlensäure, ausgedrückt in Prozent vom Gesamtvolumen, durchschnittlich die Zahl 20 erreicht.

IV. Wert der Kohlensäurebestimmung.

Wenn die abziehenden Heizgase einer industriellen Feuerungsanlage auf den Gehalt an Kohlensäure hin untersucht werden, so geschieht dies immer zu dem Zwecke, festzustellen, welche Menge überschüssiger Luft in den Abgasen vorhanden ist, um hieraus wiederum den durch die letzteren herbeigeführten Wärmeverlust bestimmen zu können.

Da nun die Höhe des Kohlensäuregehaltes einen Mass-stab für die Güte der A^erbrennung bietet, so ist es weiter gegeben, diese durch entsprechende Manipulationen zu beeinflussen, etwa durch Stellen des Rauchschiebers, durch

entsprechende Bemessung der Schütthöhe des Materials auf .dem Koste und anderes; insbesondere kann man an Hand von Kohlensäureversuchen den Wert einer Feuerungseinrichtung an sich beurteilen und eine gute Anlage von einer schlechten unterscheiden.

Es möge jedoch schon hier erwähnt sein, dass der Kohlensäuregehalt wohl die Wärmeverluste angiebt, die durch die abziehenden Gase herbeigeführt werden, dass aber ein hoher Kohlensäuregehalt nicht immer und unter allen Umständen eine gute Ausnutzung der Kohle überhaupt gewährleisten müsste. Es wird dies letztere insbesondere dann nicht der Fall sein, wenn der Brennstoff nicht mit der für ihn geeigneten Zugstärke verbrannt wird, wobei es also wahrscheinlich ist, dass einerseits der Brennstoff nicht in vollkommenem Masse durchbrennt, also noch brennbare Teile in der Schlacke enthalten sind, andererseits die Gase selbst noch brennbare Substanzen, wie festen Kohlenstoff in Form von Kuss, Kohlenoxyd, Kohlenwasserstoffverbindungen u. s. w. enthalten. Hieraus ergiebt sich schon theoretisch, was sich . in der Praxis durch Versuche als richtig erwiesen hat, dass der ökonomischste Kohlensäuregehalt nicht in unmittelbarer Nähe des Maximums, d. h. bei etwa 18,8% liegt, sondern dass der vorteilhaftesteKolilensäuregehalt bei etwa 14% liegt. Eine Feuerungsanlage, welche diesen Kohlensäuregehalt im Durchschnitt aufzuweisen hätte, würde als äusserst vorteilhaft arbeitend zu bezeichnen sein.

Wenn Verbrennungsgase zwecks Untersuchung entnommen werden, so wird im allgemeinen von Einfluss auf die Höhe des Gehaltes an Kohlensäure sein, an welcher Stelle der Heizkanäle diese Entnahme stattfand. Da diese Kaucli-gaszüge unter Umständen, beispielsweise bei Dampfkesseln, ziemlich lang sein können und die Wandungen dieser Züge teilweise wohl immer durch Mauerwerk gebildet werden, so kann es nicht ausbleiben, dass durch die Fugen desselben atmosphärische Luft in die Heizgase überströmt. Diese sog. feilsche Luft muss jedoch, indem sie sich mit den Heizgasen mischt, dieselbe Temperatur annehmen, wie die Gase selbst und es entsteht mithin in Wirklichkeit — abgesehen von anderen kleinen Nebenbeeinflussungen —- derselbe Wärme-verlust durch die Abgase, als wenn die durch das Mauerwerk zugeströmte Luftmenge mit durch die Feuerung .geleitet worden wäre. Diesen Verlust, welcher bei schlecht verfugtem Mauerwerk recht wesentlich werden kann, kann man nun in einfacherWeise dadurch feststellen, das man an verschiedenen Stellen der Heizkanäle Verbrennungsgase — möglichst zu gleicher Zeit — entnimmt und aus der Differenz des Kohlensäuregehaltes den Verlust berechnet, welcher von einem Entnahmepunkte zum anderen durch die durch die Mauerfugen zuströmende Luft entsteht.

Für die weitere Bestimmung der Wärme Verluste durch die abziehenden Gase auf Grund der darin enthaltenen Kohlensäuremenge sei zunächst angenommen, aller in einem Brennstoffe enthaltene Kohlenstoff verbrenne zu Kohlensäure, d. h. es seien in den Abgasen weder brennbare Gase, noch feste Kohlenstoffteile in Form von Russ vorhanden; ausserdem sei als selbstverständlich vorausgesetzt, dass die Asche nur wirklich unverbrennbare Teile enthalte.

Unter diesen Voraussetzungen bedarf ein kg eines Brennstoffes, der aus den verschiedenen Elementen und Substanzen von bekannter Bezeichnung zusammnngesetzt ist, eine Luftmenge (in kg) von

Ol

Ly = (2,667 .C+8.H-0 + S)

In cbm beträgt dies

Lv =

2,667 .C+8H+ S— 0

1,293

. 4,31

£„ = 3,333.(2,667 .C+ 8H+S— 0) = 3,333 . Oe .    (19)

Hierbei ist zu beachten, dass dieses Luftvolumen wohl in die Verbrennung eintritt, dass dasselbe jedoch nach der Verbrennung entsprechend reduziert ist, indem ein Teil Oe sich mit den verschiedenen Elementen des Brennstoffes verbunden hat und in diesen Verbindungen entsprechend kleinere Volumina einnimmt. Der Wert von Lv ist daher für die Verbrennungsgase selbst weniger wichtig, da natürlich nur das entstehende Bauchgasvolumen für die Wärmeverluste massgebend sein kann.

Tritt die Verbrennungsluft mit einer Temperatur von t° in die Verbrennung ein, und verlassen die Verbrennungsgase die Feuerung oder den Kessel mit T°, bezeichnet ferner c die spezifische Wärme der Heizgase, sowie c, diejenige des Wasserdampfes, so ist der Wärmeverlust in jedem Falle

Q» = (GoC + m.Cl)(T— t) .    (20)

Hierin ist unter Gv der Ausdruck

Gi -—- 1,854 G -j-

Qe (<P — 1)

so

Oe . 3,31 . <p

SN

sowie unter

SB =

0,806

verstanden, wobei das entstehende Volumen an schwefliger Säure vernachlässigt ist und ebenso ist auf den Wassergehalt der Verbrennungsluft keine Rücksicht genommen.

und es wird der Wärmeverlust durch die Abgase 9 H + W 0,806 '

1,854 . C

Kv

Es war nun

Kv —

1,854 C

Gv

Dementsprechend ist

Gv

1,854 . C

Kv

Qv'

Das Wärmequantum

3,31. o;

^1,854 C -j-

oiT+ir

1,2562

0,806

.ci (T-t) (23)

geht nun bei Verbrennung von 1 kg Brennstoff auf jeden Fall verloren, da das hierbei berücksichtigte Volumen dasjenige für cp = 1 ist, und es kann daher dieser Verlust als absoluter Verlust bezeichnet werden; derselbe ist natürlich für ein gegebenes Brennmaterial unveränderlich.

Der weiter durch überschüssige Verbrennungsluft herbeigeführte Wärme Verlust ist

Oe (q9 — 1)

Qv"

= c(

so

Oe (cp _ 1) . 3,31

Sy

(T - t)

Qv" = 3,33 . Oe . (cp — 1) . c . (T— t) und mit dem entsprechenden Werte von cp

.    (24)

Qv" — c . 3,33 . Oe 1,854(7—Kv. (1,854 C— 0,699 Oe)

3,33 . Oe . Iu

lW— t) (24 a)

Die Summe der Wärmeverluste Qv‘ und Qv“ muss natürlich den Gesamtverlust ()« ergeben.

Besteht z. B. eine Kohle aus C= 80,0; H= 4,0; 0 = 3,0; S = 1,0; A = 5,0 und W — 7,0%, so ist, wenn cp zu 2,0, und dementsprechend Kv = 9,2°/₀ = 0,092 angenommen, und ferner c = 0,32 und ci = 0,475 gewählt wird:

9 . 0,04 + 0,07 0.806

. 0,475^(270 — 20)

1,854 . 0,8 ” 0,092

wenn die Eintrittstemperatur zu 20° Celsius und die Abgastemperatur zu 270° Celsius vorausgesetzt wird.

Hieraus bestimmt sich Qv zu

Qv = (5,1584 + 0,2534) . 250 = co 1353 W— E

oder bei einem Heizwerte der betreffenden Kohlensorte von oo 7840 W — E, zu cno 17,1% des Heizwertes.

Qv —

. 0,32 +

Der absolute Verlust beträgt hierbei

Qv' = [(1,854(7 -j- 2,634 . 2,43) . 0,32 + 0,2534] . 250 = CO 694 W— E

oder 8,85% des Heizwertes.

Der Verlust, welcher durch überschüssige Verbrennungsluft herbeigeführt wird, berechnet sich zu

Qv“

0,32 . 3,333 . 2,43 . (2 — 1) . 250 = 648 W oder 8,26 % des Heizwertes.

In Tabelle 4 sind für 5 verschiedene Kohlensorten die 'WärmeVerluste bei den verschiedensten Luftmengen, resp. dem verschiedensten Kohlensäuregehalt berechnet. Zunächst fällt auf, dass, obwohl der Heizwert der in Betracht gezogenen Brennstotfsorten stark wechselt und Unterschiede bis zu etwa 45% aufweist, der absolute Verlust, in Prozenten vom Heizwerte, fast dieselbe Grösse ergiebt und im Mittel etwa 9,5% beträgt, wenn die Temperaturdifferenz T—t zu 250° Celsius angenommen wird. Ferner ergiebt die Tabelle, dass auch der Gesamtverlust verhältnismässig geringe Abweichungen — selbst bei einem 5 fachen Luftüberschusse — aufweist, so dass gesagt werden kann, dass die in den Heizgasen festgestellte Kohlensäuremenge einen direkten Massstab zur Beurteilung des Wärmeverlustes in einer Feuerungsanlage bietet.

Es wird nun wünschenswert sein, für die Praxis einen allgemeinen Ueberschlagswert zu haben, ohne dass man erst die Zusammensetzung und den Heizwert des betreffenden Brennstoffes zu wissen nötig hätte. Wie nun die Tabelle erweist, ist der Wärmeverlust sowohl, als auch der Kohlensäuregehalt, von der Zusammensetzung und dem Heizwerte der Kohle in sehr untergeordnetem und für mittlere Verhältnisse in kaum merkbarem Masse abhängig. Der AVärme-verlust selbst ist daher, wenn man von den kleinen Beeinflussungen durch die Zusammensetzung des Brennstoffes absieht, demnach nur abhängig von der Temperaturdifferenz T — t und von dem Luftüberschuss resp. dem Kohlensäuregehalte. Bedeutet daher qv den Verlust in Prozenten des Heizwertes, so ist

Kv

worin e einen noch zu bestimmenden Koeffizienten darstellt. Durch Einsetzen entsprechender Werte aus der Tabelle 4 erhält man angenähert im Mittel

. 0,66    .    . \    (25)

T — t

Kv

Hinsichtlich der Tabelle 4 möge noch bemerkt sein, dass zu deren Berechnung eine spezifische Wärme der Verbrennungsgase von 0,32 und für den entstehenden Wasserdampf eine solche von 0,48 angenommen wurde; die Temperaturdifferenz (T — t) ist zu 250° C. gewählt. Im Grasvolumen Gv ist nur das Volumen der entstehenden Kohlensäure, des freien Sauerstoffes und des Stickstoffes enthalten, während das Volumen des entstehenden Wasserdampfes hierin vernachlässigt ist. Die Summe beider wird durch das Volumen Gv dargestellt. Eine Vergleichung der beiden Volumina Gv und Gv' zeigt zugleich, dass der durch Vernachlässigung des Wasserdampfes für cp entstehende Fehler für kleinen Luftüberschuss und insbesondere für hohen Wasserstoffgehalt, wohl ziemlich wesentlich werden kann, dass dieser Fehler jedoch für grösseren Luftüberschuss rasch abnimmt. Ferner ist aus der Tabelle zu ersehen, dass das Volumen der in die Verbrennung eintretenden Luft immer etwas grösser ist, als das Volumen Gv, während dasjenige Gv nur um weniges höher ist, als das erstgenannte; sämtliche Volumen sind natürlich auf 0° und 760 mm Barometerstand reduziert gedacht.

Es erübrigt hier ferner noch, darauf hinzuweisen, dass die spezifische Wärme c pro 1 cbm der Heizgase nicht konstant 0,32 ist, sondern dass c von der Zusammensetzung der Heizgase, und da diese wieder von dem Kohlensäuregehalt beeinflusst wird, von diesem abhängt. Bezeichnen c = 0,2164, cQ = 0,2175 und — 0,2438

die spezifischen Wärmen für bezw. 1 kg Kohlensäure, Sauerstoff und Stickstoff, so beträgt die spezifische Wärme für 1 cbm der Heizgase

Oe

_ 3,667 . C. 0,2164 + Oe.(C — 1). 0,2175 + 0« .3,31.0.0,2438 c _ _

• (C-

1,854 0 + —

(26)

1) +    . 3,31 . <p

S N

Wie die Formel 26 zeigt, ist die spezifische Wärme der Heizgase also abhängig sowohl von der Zusammensetzung der letzteren selbst, d. li. von dem Kohlensäuregehalt, als auch von der Zusammensetzung des zur Verbrennung gebrachten Brennstoffes. Um Aufschluss über die Grösse des Fehlers, der durch Annahme eines konstanten Wertes von c in der Tabelle enthalten ist, zu bekommen, diene nachstehende Tabelle 5. Es sind in dieser die in Tabelle 4 angeführten 5 Koblensorten in der Reihenfolge, wie sie in dieser letzteren enthalten waren, aufgeführt und die denselben für verschiedenen Kohlensäuregehalt resp. verschiedenen Luftüberschuss entsprechenden Werte von c angegeben.

Wie die Tabelle erkennen lässt, ändert sich die Grösse von c mit der Grösse des Kohlensäuregehaltes und zwar in

v. H.

v. H.

v. H.

y. H.

y. H.

v. H.

cp

89,27

4,41

2,74

1,25 |    1,63 !    0,70

Hw = 8438 W — E Qv'= 774 W — E — 9,17% Oe = 2,72 kg

I. Sehr gute Kohle.

O™ JJü    J—¹■

'o'o'o'o'cVco o

79,27

5,13

10,36 |    0,63 I 2,43 j 2,18

Hw = 7533 W— E Qv' = 701 W— E = 9,2% Oe = 2,43 kg

II. Gute Kohle.

68,67 I 4,57 | 10,80 j 0,80 | 11,23

3,93

Tabelle 4.

o_o_o_o_o_

rH i-H r—i 04 CO tO

Lv

Gv

cbm

cbm

Gcv'

cbm

Tu

Gesamtverlust

v. H.

Qv

W—E

v. H. des Heizwertes

Verlust durch überschüssige Luft Qi"

W—E Heizwertes

18,11

27,17

36,23

45,28

C2_co_o_oo

24,64

32,73*

40,82

GO O ^ CO Ol C O

gcT rjT of cT ccT r*T co~

r—I rH rH

774

955

1136

1498

2215

2948

3672

h co ^ t> o4_o^o_ cf r-T co" i>-~ o co

r-l r-l H (M CO ^

•<1

181

362

724

1448

2172

2896

I 7h CO_CO_r-^OO^I_ cY -V ocT i ~ xo

HtMCO

GO 04 r-H rH r-H

W ^ C) o ~V] ”bs *co "co "4- "co "co

701

862

1016

1348

1995

2642

3290

04^

of r-T co t^f co icf crf

H iH H M CO

162

k—-r

1941

2589

tOMH

Y-'oo 'IVcc'cw'H

Hw = 6492 W—E

Qv' — 625 W — E — 9,6 %

Oe = 2,169 kg

III. Mittelgute Kohle.

o_o5_>o_o_o_o_o_

i-H r—i T—I O l CO ^8 lO

21,98

29,20

36,42

18,2

625

14,5

12,0

770

914

CO^ GO^    co^

of r—T -^T ocT i>T cd* *cf

rH r-t rH (M CO ^

145

289

578

1155

1733

2301

I CM 00 «o C^_

cf -Vcd G oo~«rf

58,01    4,42 | 12,02 j 4,87    13,31

7,37

= 5623 W — E = 560 W— E — 9,9% = 1,829 kg

IY. Weniger gute Kohle.

oj^io_o_o_o_o_

*-H r-H r—I 04 CO ^8 O

lO^cOOiOOtO CO OGO t"

CO* N O (M O O H rH r-C4 CO

CoVosiMOOiOrt rH t—I 04 CO

6,71

8,33

9,92

13,09

19,44

25,79

32,14

iO 05 lO O t'Ci rt I - CO r-T CO lO Ttf CO

go a Cf

m GO O

1070

1578

2086

2594

C^04^i0_

ofCvf    cf cxT t>»~ co"

T—i rH H Cd CO ^

127

254

508

1016

1524

2032

cf W af cd [- ccf i—I Ot CO

47,78 !    3,83 ! 10,92 | 5,24 j 22,05 : 10,18

Hw = 4655 W — E berechnet Hw = 4710 W — E kalorim. bestimmt Qv' = 465,5 W—E Oe = 1,56

V. Geringwertige Kohle,

o_oi^o_o_o^o_o_ —T r-T r-T -cf cd⁻ iß"

4,99

6,23

7,59

10,19

15,38

20,57

25.76

O CO CO O »o

21,12

26,13

<N 1>. !>■ cc co_ tV - V r-T cd' io W co

465

564

674

882

1296

1712

2127

CO L* L*

o cf H cd W scT Y

?—i i—i t—i i—i (M CO ^

104

208

415

830

1245

1660

I ⁰³ ■'*1

C I rjT 00 tV ccf lO hHCO

m

m

■

.

der Weise, dass bei Ju — 1 die spezifische Wärme für 1 cbm der Heizgase den kleinsten Wert aufweist und mit zunehmendem Kohlensäuregehalte steigt. Die angenommene Grösse von 0,32 erreicht c bei etwa 10—11% Kohlensäure und es sind dementsprechend die in der Tabelle 4 berechneten Wärmeverluste für kleineren Luftüberschuss als ca. 1,5 etwas zu klein, diejenigen für einen grösseren Luftüberschuss als den genannten, etwas zu gross; doch ist der Fehler im allgemeinen, da Kv bei einer ordnungsgemäss arbeitenden Feuerungsanlage wenigstens 8% betragen soll, selten aber mehr als 13—14% beträgt, nicht sehr bedeutend, da bei den angegebenen Werten von Kv die Luft überschussmenge zu der theoretisch erforderlichen Luftmenge nur zwischen 2,3 und 1,4 im Mittel wechselt.

Wie ferner noch aus der Tabelle 5 hervorgeht, übt die Zusammensetzung des Brennstoffes einen mehr untergeordneten Einfluss auf die Grösse von c, einen Einfluss, der wohl mit Rücksicht auf Einfachheit der Rechnung im allgemeinen vernachlässigt werden kann. In der letzten Spalte der Tabelle 5 sind daher die Mittelwerte von c, welche sich aus dieser bestimmen, angegeben.

Der Arollständigkeit wegen möge hier noch auf ein Verfahren¹) hingewiesen werden, welches gleichfalls — wie dies bei Formel (25) der Fall ist -— gestattet, ohne Kenntnis sowohl des Heizwertes wie der Zusammensetzung eines Brennstoffes auf den Wärmeverlust durch die Abgase zu schliessen; dieses Verfahren stützt sich ebenfalls auf den Kohlensäuregehalt der Heizgase, indem es Kv benutzt, die Anfangstemperatur 1\ und mit dieser dann den Wärme-verlust zu bestimmen.

Wird 1 cbm Kohlensäure durch Verbrennung von reinem Kohlenstoff (0,536 kg) in Sauerstoff oder in atmosphärischer Luft erzeugt, so werden 4343 W —E entwickelt (s. a. a. Orte). Enthält ein Heizgas 1% C 0₂, so sind bei seiner Bildung auf 1 cbm Rauchgas 43,43 W — E erzeugt worden; entsprechend sind, wenn x = % C 0₂ vorhanden sind, x . 43,43 W — E frei geworden. Diese Wärmemenge hat das Verbrennungsgas auf eine bestimmte Temperatur Tx erhitzt, die sich in einfacher Weise berechnen lässt, wenn man die aus dem Kohlensäuregehalt berechnete Wärmemenge W durch die Wärmekapazität von 1 cbm Rauchgas (c) dividiert. W

Der Ausdruck Tx = —²) stellt die sog. Anfangstemperatur Tl dar, welche allerdings in Wirklichkeit nicht erreicht

x) Bunte: Zur Beurteilung der Leistung von Dampfkesseln, Zeitschrift des Vereins deutscher Ingenieure. 1900, S. 673.

²) Die Bezeichnungen sind den in vorliegender Abhandlung gewählten entsprechend umgeändert.

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Kv Sehr gute Kohle

I.

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Gute Kohle

II.

III.

Mittelgute Kohle I Weniger gute Kohle I Geringwertige Kohle

‘AI

y.

Tabelle 5.

von

Mittelwert

wird; es kommt dies für den vorliegenden Zweck jedoch nicht in betracht, da hier lediglich dazu dient, die erzeugte Wärmemenge mit der Abgangstemperatur der Heizgase in einfache Beziehung zu setzen und den Wärmeverlust zu bestimmen. Kennt man die Temperaturdifferenz der abziehenden Gase gegenüber der in die Verbrennung ein-

unmittelbar

T—t

tretenden Luft T — t, so giebt der Bruch ₇,—

¹1

das Verhältnis des Wärmeverlustes durch die entweichenden Heizgase zu der entwickelten Wärme an.

Zur Erleichterung der Rechnung sind am angegebenen Orte für 1 bis 16% C 0₂ die Wärmekapazitäten c und die Anfangstemperaturen % berechnet und zwar für die Verbrennung von reinem Kohlenstoff und für eine bestimmte Sorte Steinkohle. Die verschiedenen natürlichen Brennstoffe zeigen jedoch inbezug auf 1\ nur verhältnismässig geringe Abweichungen von einander, so dass die dort für Steinkohlen gegebenen Werte in der Tabelle auch für andere Kohlensorten benutzt werden können.

Um sowohl den praktischen Wert des soeben angedeuteten Verfahrens, als auch, in Ergänzung des weiter oben Gesagten, die praktische Verwendbarkeit der Formel (25) zu zeigen, sei in Tabelle 6 eine Zusammenstellung praktisch ausgeführter Leistungsversuche an Dampfkesseln gegeben.¹) Die Tabelle zeigt, dass beide Näherungsverfahren brauchbare Ueberschlagswerte für die Praxis geben, doch ist zu bemerken,

der un-

T—t

dass in der Formel für den Wärmeverlust

Ti

mittelbare Zusammenhang der Grösse desselben mit dem Kohlensäuregehalte der Heizgase nicht mehr erkennbar ist, wie dies bei Gleichung (25) der Fall ist. Für die Praxis ist wohl letztere Formel, weil einerseits ebenso einfach wie die erstere und weil sie andererseits die Abhängigkeit des Wärmeverlustes von dem C 0₂- Gehalte direkt erkennen lässt, vorzuziehen. Für Steinkohlen (Ruhrkohlen), wie sie in den Versuchen I bis VH der Tabelle benutzt wurden, er-giebt dieselbe sogar noch etwas genauere Werte und für Braunkohlen oder überhaupt gasreiche Kohlensorten könnte ja der Koeffizient 0,66 entsprechend kleiner genommen werden, wie dies weiter oben bereits angedeutet wurde. Es würde dies also für die Versuche a, b und c der Tabelle 6 der Fall sein müssen, welche von der preussischen Rauchverliütungs-

x) Bericht über Leistungsversuche an Dampfkesseln der elektrotechnischen Ausstellung zu Frankfurt a. M.; die Werte von

T und j, sind der Abhandlung von Bunte a. a. 0. entnommen.

kommission¹) vorgenommen und bei denen mit schlesischer Steinkohle (a und b) und mit böhmischer Braunkohle (c) geheizt wurde.

Tabelle 6.

Temperatur- Kohlensäure-Ueberschuss gehalt der Versuch der Heizgase Heizgase

T—t pCt. C0₂

Anfangs- Wärmeverlust der Heizgase temperatur aus dem

CO-2- Gehalt T—t 1 T i

Berechnet

Ti

0,66 .

imLeistungs-T— t    versuch

XV gefunden

III

IV

VI

VII

O    -fl    r-H    co    O    CO    CO    co

CO    CO    O    co    CO    CO    i-H    t—H    r-H

CM    CM    CO    CM    CM    CM    CM    CM    CM

I—* t—i

CO O

JO JO CO J—1 *00 'go "Vj "co 4c

1830

1306

1512

1527

1655

1940

o_

cd' cT oo"

1383

1620

1291

CD_ ©_    i—>-H_    CC_    C55_    to h    t-

7 «nT    o~    7    7    co"    7 cd~    <rT

r“H CM    CI    t—!    i-H    r-H    t—( r-H    t-H

O CD^ ^ i CO^ CO^ ccT c<T o"    t>T    |>    co co*    CO    t>T

r-H CM CM    r—I    r—(    r-H    I r-H    r—I    t-H

16,07

22,62

20,82

17,71

17,73

13,52

h r>» co

rti »o 05

in~ <7 io

Die Formel (25) bietet nun auch die Möglichkeit, den Wärmeverlust qv, da derselbe nur von der Temperaturdifferenz T—t und von dem C 0₂- Gehalt K» abhängig ist,

-f?

VD

■*

Wärmeverlust in °/₀ vom Heizwert.

;7

7~7

„zi

7/7

H/L

V//Z

74

mm

ii

■100

777

-4

:=

ZOO

300

H00

500

600

Temperaturdifferenz T—t in Celsiusgraden.

Fig. i.

graphisch darzustellen und ist dies in den Figuren 1 und 2 geschehen. In Fig. 1 sind die Temperaturdifferenzen T — t

als Abeissen aufgetragen, während für die Vierte von K u— 1, 2 u. s. w. bis 17 vom Nullpunkte 0 aus Strahlen gezogen sind; die Schnittpunkte dieser Strahlen mit den entsprechenden Temperaturdifferenzen geben die Wärmeverluste als Ordi-. naten an.

Kohlensäuregehalt in Volumenprozent.

S ui J ui -4

SS

f-A> *500* &-/t*400a

$~/t*300° Tst'zoo* 2Vt *100°

iO

■10

30

40

50

Wärmeverlust in % des Heizwertes. Fig. 2.

In Fig. 2 sind die Werte von Rv als Ordinaten auf-getragen und die daraus berechneten Wärmeverluste bei einer bestimmten Temperaturdifferenz als Abeissen angegeben. Es ergeben sich hieraus die bezeichnten Temperaturkurven.

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 als Wasserstoff können andere Verbindungen eingehen; der Kohlenstoff kann weiter überhaupt nicht vollständig verbrennen, sondern entweder in der Asche Zurückbleiben oder als Kuss entweichen. Durch alle diese Vor-

2«

gänge, 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 G-ase, wie 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 a

dass also ^qq • A den gesamten, in der Aschen- und Schlackenmenge enthaltenen Kohlenstoff in kg darstellt, so würde auf 1 kg Kohle ein Betrag hiervon entfallen, von

(27)

Cl = JL A

A 100 • B

wenn mit B diejenige Gewichtsmenge an Brennstoff bezeichnet wird, welche während derselben Zeit verbrannt wurde, während welcher sich das Gewicht A an Un verbrennlichem ergab.

Ohne Rücksicht darauf, dass das Kohlenstoffgewicht Cj. auch auf die Menge der entstehenden Heizgase einen gewissen Einfluss ausübt, würde sich der Verlust für 1 kg Kohle ergeben zu:

Mit diesem Verhältnis wird ferner die entstehende Ttauchgasmenge

Gv‘ = 1,854 (C — CA)

+ (Oe — 2,667 Ca) (3,33 . cp' — 0,699) .    .    .    (29)

Das Verhältnis des entstandenen Kohlensäurevolumens zu dem Gesamtvolumen der entstandenen Heizgase beträgt ohne Rücksicht auf Wasserdampf

Kv‘ =

1,854 (0- CA)

Gv‘

(30)

1,854 (C - Ca)

1,854 (C — Ca) + (Oe

Qa = 8100

' 100

Durch die abziehenden Heizgase würde, wenn ein Einfluss von Ca auf die entstehende Menge derselben nicht angenommen würde, ein Verlust entstehen, von

.1,854 C

A7

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 Avird:

a)    Die erforderliche Sauerstoffmenge:

Oe = 2,667 (C — CA) + 8 H — 0 + S

b)    Das Verhältnis der zugeführten, zu der theoretisch erforderlichen Luftmenge

Ql' IV

9 H+ W

0,806

■ 0.48J

cp' ---

1,854 (C — Ca) — Ä7 [1,854 (C — CA)

— 0,699 «Je — 2,667 CA) j

(28)

Kv‘ (3,38 . Oe — 8,88 CA)

2,667 CA) (3,33 cp• — 0,699)

c) Der Verlust, Avelcher lediglich durch die Abgase herbeigeführt Avird, Avürde betragen:

Qv' — J"

1,854 (C — CA)

Kv‘

9H+ W 0,806 ⁻

0,48j(T-

(31)

oder, Avenn das Gasvolumen Gv‘ bekannt ist

Qv

Gv'. c

9 H+ W

0,806

.0,48 . (T—t)

Der gesamte Verlust, Avelcher durch unverbrannte Teile in der Asche und durch die Abgase herbeigeführt Avird, Avürde also nicht sein

sondern

a

= 8100 . -T7T

Qy — Qa H⁻ QJ

A . n,854 C Kj

1,854 CÄ

KJ

+ 0,595 (9 H + W) .(T—t),

würde also um den Betrag 1,854 Ca RV

und mit dem entsprechenden Werte von Ca, um den Betrag

1,854

KJ

iS

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:

8100 —

1>854

c(T—t) J . . (31a)

Qgi~~ 100 • B '

und ist derselbe, abgesehen von der Grösse des Prozentsatzes a, abhängig von dem Verhältnis der entstandenen Schlacke und Asche zur verbrannten Brennstoifmenge, 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,¹) festgestellte Prozentsatz an Unverbrennlichem war thatsächlich noch etwas grösser fest-

KJ

J) Dessen Werte jedoch, aus Gründen praktischer Rechnung, etwas abgeändert sind.

gestellt worden, als angegeben. Es wurde allerdings auch ein äusserst sclüackenhaltiges Material verfeuert, auch mochte wohl der Rost eine für das verwendete Material zu grosse Luftspalte aufweisen.

Beispiel: Bei einem Verdampfungsversuch seien fest-gestellt: C= 65,0; H= 1,85; 0 = 4,0; £=0,75; TT =5,20, demnach berechneter Heizwert Hw = 5644 TU — 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, q = 0,48. Die bei dem Versuche erhaltene Schlacke habe 20,0 °/₀ Unverbranntes ergeben. Hieraus bestimmt sich der Kohlenstoffgehalt in der Asche zu

CA =

0,058 kg

20    640

1ÖÖ ' 2200 — pro 1 kg Brennstoff.

Der Verlust durch die Heizgase würde, ohne Rücksicht auf das Unverbrannte, betragen

Qv w

. 0,32

' 1,854.0,65

0,08

9 . 0,0185 + 0,052

0,806

. 0,48)

. 250

Qvu>= 1237 W — E = 22 % des Heizwertes.

Der Verlust durch Unverbranntes würde ohne Rücksicht auf die entstehende kleinere Rauchgasmenge sein:

8100.0,058 = co 470 TU— E

Qa - 8100 . Ga

oder oo 8,3 % des Heizwertes und dementsprechend würde, unter der genannten Vernachlässigung der Gesamtverlust betragen

Qa

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

. 0,32 . 250 = 107 TU — E

1,854 . Ga 0,08

oder co 1,9 % des Heizwertes zu gross, beträgt mithin nur 20,1 o/o des Heizwertes, so dass der Gesamtverlust beträgt

Qg‘ = 20,1 + 8,3 = 28,4 0/o.

Würde man nun das Unverbrannte in der Asclie 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 °/₀ 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. C0₂ festgestellt sein. Wird das Gewicht von 1 cbm Kohlenoxyd ss= 1,2509 angenommen und sind £ pCt. Volumenprozente vorhanden, so stellt diese Menge ein Gewicht an

. 1,2509 kg für 1 cbm der Heizgase, und es

g

100

C0 dar von:. ^

würde z. B. für jedes cbm der Heizgase, durch den Kohlen-oxydgehalt z, da 1 kg CO, wenn es zu C0₂ verbrennt 2440 W—E entwickelt, verloren gehen, ein Wärmebetrag von

1.2509

100

. 2440 W — E .    .    (32)

Für l°/₀ Kohlenoxyd würde z. B. für 1 cbm Heizgas verloren gehen eine Wärmemenge von

. 1,2509 . 2440 = 30,5 FF— E

100

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

JOO

. 1,2509 . 2440 Gv' .    (33)

worin GV die für diesen Fall entstandene Gasmenge darstellt, und welche eine andere ist, als die aus dem Kohlensäuregehalte Ki nach der gewöhnlichen Art berechnete (Gleichung 13a).

Dadurch, dass ein gewisser Prozentsatz Kohlenstoff zur Bildung von GO verwendet wurde, ist diese selbe Menge für die Bildung von CÖ₂ verloren gegangen, mithin hat sich die erforderliche Sauerstoffmenge Oe in 0/ geändert, K, ist in Kv' übergegangen, q> in <0 und Gv in GV und es würde festzustellen sein, ob diese Aenderungen von wesentlichem Einflüsse auf die Höhe des Wärmeverlustes, wie er sich lediglich aus dem festgestellten Kohlensäuregehalte ergeben würde, sind.

Zu diesem Zwecke würde zunächst die durch den Kohlenoxydgehalt gebundene Kohlenstoffmenge festzustellen sein. In 1 kg CO sind

= 0,4286 kg Kohlenstoff

12

12 + 16

und demnach waren zur Bildung der oben genannten Gewichtsmenge von CO erforderlich

100

. 1,2509.0,4286

0,00536 . 0 kg Kohlenstoff

für 1 cbm der Heizgase und dieser Betrag ist -also für die Bildung von C0₂ verloren; 0 ist hier in Prozent einzusetzen. Die ganze für 1 kg des Brennstoffes verloren gegangene Kohlenstoffmenge beträgt mithin:

¹

) Zeitschrift des Vereins für Gewerbefleiss 1894 S. 232.

Cz — 0,00536 . z . GV .    .    .    (34)

Es sei z. B. z — 2⁰ ₀ und die Rauchgasmenge = 20 cbm, so würde sein

Cs = 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 C0₂ 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 Sauerstoffmenge würde jetzt betragen

Oe‘ = 2,667 (C — Cs) + 1,333 Cs + 8 H — 0 + S

oder mit dem Werte von Cz aus Gleichung (34) und etwas vereinfacht:

1,333.0,00536.2 . GV + 8 H — 0 + S (35)

Oe — 2,667 C und diese Sauerstoffmenge würde um den Betrag 1,333 . 0,00536 . z . Gv⁴

Ferner ist für vorliegenden Fall das Verhältnis des Kohlensäuregehaltes zu dem Rauchgasvolumen

Ä7 =

• • (37)

kleiner sein, als diejenige bei der Verbrennung des gesamten Kohlenstoffes der Kohle zu C0.₂.

Zur Ermittelung von Oe' müsste nun GV bekannt sein. Die Rauchgasmenge GV beträgt

3,667 1,9774 •

GV

(C-G) +

2,333

1,2509

C,

3,31 . Oe'

1,2562

In dieser Gleichung sind unbekannt Gs, <p' und Oe‘. Um letztere Grösse aus der Gleichung zum Verschwinden zu bringen, setzt man nach Gleichung (35)

Oe — (2,667 C+8H- O + S)— 1,333 . C,

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. C₃ + 0,699 (Oe—1,333 CB) (<f‘ -1) + 2,6349 (Oe ~ 1,333 Cs). <p'    .    .    . (36)

Oe'

1,4298

(P- l) +

. (p‘

Oe— 1,333 C₃

1,854 (C — CB)

Gv'

worin unbekannt ist Cz und +, wenn man sich den Wert Gv aus Gleichung (36) eingesetzt denkt.

Es war nun

Gz = 0,00536 .z.Gv'

Setzt man den Wert von GV aus Gleichung (36) in Gleichung (34) ein und löst nach G₃ auf, so ergiebt sich:

Cs

0,00536. z[l,854C+0,699 0++—1) + 2,6349. <+.+]

1 + 0,00536 . * (4,444 <p' — 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 + verbrennt.

In Gleichung (38) ist nur noch q>‘ unbekannt und setzt man zur Bestimmung dieser Grösse den eben gefundenen Wert von C₂ in Gleichung (37) für Kv¹ ein. Nach <p' aufgelöst erhält man eine Gleichung von der Form:

q>' .P + M=0

worin bedeutet

P = 3,33 . Kv' . Oe + 1,854.0,00536 . 0 . (3,33 Oe — 4,44 G)

M= — 1,854 C + KJ (1,854 G — 0,699 Oe)

und

+ 1,854 . 0,00536 . z . [C (0,943 + 1,854) — 0,699 Oe]

Hieraus bestimmt sich dann das Verhältnis der zu

geführten zu der theoretisch erforderlich gewesenen Luft-rnenge zu

q>‘ =

1,854 C — KJ (1,854 C — 0,699 Oe) - • 0,0099 1 . 0 . (2,797 0— 0,699 . Qe)

(39)

3,33 . KJ . Oe + 0,00994.0 . (3,33 0C

4,44 . C)

worin Oe den bekannten Wert

Oe = 2,667 C + SH — 0 + &

bedeutet.

Ist in den Abgasen kein Kohlenoxyd vorhanden, wird also z = 0, so geht Gleichung (39) über in die bereits abgeleitete

cp =

1,854 C — Kv (1,854 C — 0,699 Oe)

3,33 Kv. Oe

■ 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 KJ — 12%, sowie a) CO = 1%; b) CO — 2%; T — t betrage für beide Fälle = 250°.

Zu a) Sieht man zunächst von dem Einflüsse des Kohlenoxydgehaltes auf die entstehende Kauchgasmenge ab, so er-giebt sich

1,854.0,793 — 0,12 . (1,854 . 0,793

0,699 . 2,43)

3,33 . Oe . KJ

(p = 1,54.

Hiermit würde die entstehende Rauchgasmenge:

0,699.2,43) = 12,08 cbm

Gv = 1,854.0,793+ Oe . (3,33 .<30

ohne Berücksichtigung des Wasserdampfes.

Aus dieser Rauchgasmenge erhielte man den durch die Rauchgase selbst herbeigeführten Verlust nach Gleichung (22) zu

Qi

[12,08.0,32 + 0,595 . (9 . 0,0513 + 0,0218)] . 250 <+ = 1038 W—E

oder 13,8% des Heizwertes.

Ferner würde sich nach Gleichung (33) der Verlust durch Kohlenoxyd ergeben zu

Q₂ = 0,01.1,2509 . 12,08.2440 = 0,15.2440 = 366 W oder 4,86% des Heizwertes.

Der Gesamt Verlust durch die Abgase würde demnach betragen: 13,8 -f- 4,86 = 38,66% 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)

cp‘ —

1,854.0,793 — 0,12 . (1,854 . 0,793 — 0,699 . 2,43) — 0,00994 . 1 7(2/797 . 0,793 — 0,699 , 2,43)

3,33.2,43.0,12 + 0,00994 . 1 . (3,33.2,43 cp' = 1,46

4,44 . 0,793)

Mit diesem Verhältnis ergiebt sich der durch den Kohlenoxydgehalt gebundene Kohlenstoff für 1 kg Brennmaterial, nach Gleichung (38) zu:

0,00536 . 1 . [1,465 + 1,698 (cp' — 1) + 6,4 cp']

G- =

1 + 0,00536 . 1 . (4,44 cp' — 0,943)

0,061 1,031

und der Kohlenstoffgehalt, welcher zur Bildung von Kohlensäure noch vorhanden war — unter der Annahme, dass andere Verluste nicht eingetreten seien — würde betragen:

C₃ =

0,059 kg

Gk — 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.

G ' = 1,854 C + Oe (3,33 qf — 0,699) — C₃ (4,44 cp' — 0,943) .    .

• • (40)

zu

Gv¹ = 1,854 . 0,793 + 2,43 (3,33.1,46 — 0,699)

— 0,059 . (4,44 . 1,46 — 0,943)

Gv¹ = 11,254 cbm.

Mit dieser Rauchgasmenge erhält man den durch die abziehenden Gase an sich herbeigeführten Verlust zu:

Q/ == [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 derWärmeverlust durch Kohlenoxyd zu

Q*

Cz

. 2440 = A

0,059

. 2440 = 341 W — E

0,4286

gleich 4,5 % des Heizwertes, oder aber nach Gleichung (33) QJ = 0,01 . 1,2509 . 11,254 . 2440 = 344 W — E oder ebenfalls 4,5% des Heizwertes.

0,4286

Der Gesamt Verlust beträgt mithin 12,9 -f 4,5 = 17,4% gegenüber 18,66% ohne Berücksichtigung des Einflusses des Kohlenoxydgehaltes auf die Bauchgasmenge.

Zu b) Analog dem' Fall unter a) ist:

V = 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

cp' =

1,854.0,793 — 0,12 (1,854 . 0,793 — 0,699 . 2,43) — 0,00994 . 2 . (2,797 . 0,793 — 0,699 . 2,43) 3,33 . 2,43.0,12 + 0,00994.2 . (3,33.2.43 — 4,44.0,793) cp' = 1,39

Hiermit ergiebt sich der durch den Kohlenoxydgehalt gebundene Kohlenstoff

Gz =

0,00536 . 2 . [1,465 + 1,698 (cp' — 1) + 6,4 cp']

1 + 0,00536 . 2 . (4,44 cp' — 0,943)

Cz =

= 0,112 kg

0,118 1,055

für 1 kg Brennstoff und es beträgt demnach der für C (G 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:

QV =

. 2440 = 0,26 . 2440 = 634 W — E

0,112

0,4286

gleich 8,4% des Heizwertes, oder nach Gleichung (33) QJ = 0,02 . 1,2509 . 10,44 . 2440 = 0,263 . 2440 = oq 642 TF — E oder 8,5 % des Heizwertes.

Der Gesamtverlust beträgt mithin 12,0 -f- 8,5 = 20,5% des Heizwertes, gegenüber 13,8 + 9,72 — 23,52%, ohne Berücksichtigung des Einflusses des Kohlenoxydgehaltes auf die Rauchgasmenge.

Fall a)

Fall b)

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 vorbanden ist, denn es war:

Lediglich aus dem Kohlensäure- | gehalt festgestellter Wärmeverlust j

Wirklicher Wärmeverlust mit Be- j rücksichtigung von C 0

Differenz der Wärmeverluste

Es sind dies % vom wirklichen \

Werte    J

d. h., die allein aus dem Kohlen Säuregehalt festgestellten Wärmeverluste differieren mit den wirklichen Werten, insbesondere bei höherem Kohlenox\'dgehalte, ganz wesentlich.

Ferner ergiebt sich aus den beiden gegebenen Beispielen, dass auch dann ein Fehler bei Vorhandensein von C 0 in den Heizgasen begangen werden kann, wenn keine Rücksicht auf den Einfluss des OO-Gehaltes auf die Rauchgasmenge genommen wird. Die diesbezüglichen Werte waren:

Fall a) Fall b)

13,8 o/o

13,8 %

17,4 O/o

20,5 o/o

3,6 O/o

6,7 O/o

20,7

32,6

18,66 O/o 23,52 0/₀

Gesamtverlust ohne Rücksicht des I Einflusses von C 0

Wirklicher Wärmeverlust

Differenz der Wärmeverluste

17,4 O/o

'    l,26 0/o

20,5 o/o 3,02 O/o

Es beträgt dies in % vom wirk- | liehen Werte

7,2

14,7

Auch dieser Fehler kann, bei höherem Kohlenoxydgehalte, nicht unbeträchtlich werden, wie die Beispiele erweisen.

3. Aehnlich stellen sich die Verhältnisse, wenn in den Heizgasen fester Kohlenstoff in Form von Russ vorhanden ist; von anderen Beimengungen sei zunächst abgesehen.

Würde in 1 cbm Rauchgas r = kg Russ festgestellt worden sein, so wäre bei der Verbrennung eines kg Brennstoffes durch Russ verloren gegangen ein Gewicht von

Cr — r . Gv

wenn mit Gv die jetzt entstandene Rauchgasmenge bezeichnet wird. Die Grössen von Oe, <P und Gv werden sich wiederum, wie unter 2., in Oe, <f‘ und Gv verwandelt haben und es würde sein:

oder

Oe' == 2,667 (C — Cr) + 8H — 0 + S

Oe' = Oe — 2,667 .Cr ...    (41)

Das Rauchgasvolumen würde, auf 0° Cels. und 760 mm Barometerstand reduziert gedacht, betragen

Oe' (cp' — 1) , cf' Oe' . 3,31 1,4298

und mit dem Werte von Oe‘ aus Gleichung (41)

Gv' = 1,854 (C — Cr) + 0,699 . (Oe — 2,667 Cr) (<<P' — 1) + 2,634 . cp' (Oe — 2,667 Cr)

Gv' =

3,677

1,9774

(C - Cr) +

1,2562

Gv' = 1,854 C + Oe (3,33 . cp' — 0,699)

— Cr (8,88 . cp' — 0,011).....(42)

Ferner ist das Verhältnis des Kohlensäuregehaltes zu dem Rauchgasvolumen

Kv —

1,854 (C — Cr)

Gv

• • (43)

worin Gv‘ den Wert aus Gleichung (42) hat und worin noch unbekannt ist GV und cp'

Es war nun

Cr — r. Gv'

Setzt man den Wert von Gv aus Gleichung (42) ein und löst nach Cr auf, so ergiebt sich

r . [1,854 C + Oe (3,33 . cp' — 0,699)]

1 "+r"(8^88 . <P' — 0,011)

Der Klammerausdruck des Zählers stellt wiederum diejenige Rauchgasmenge dar, welche entstände, wenn der Brennstoff vollständig, jedoch mit dem Luftüberschuss cp' verbrennen würde.

In Gleichung (44) ist nur noch cp' unbekannt. Um diese Grösse zu ermitteln, setzt man den Wert von Cr aus Gleich. (44) in Gleich. (43) für Kv' ein. ‘Nach cp' aufgelöst, erhält man, wie unter 2., eine Gleichung von der Form:

cp' . R + N = 0

Cr =

.    .    (44)

worin bedeutet:

B = 3,33 . Oe . Iu' + 1,854 . r (3,33 . Oe

und

8,88 C)

0,699 Oe)

N= — 1,854 C + Kv' (1,854 C + 1,854 r [C (1,854 + 0,011) — 0,699 Oe]

Hieraus bestimmt sich dann das Verhältnis der zugeführten der theoretisch erforderlich gewesenen Luftmenge zu:

1,854 G — IQ (1,854 G — 0,699 Oe)

— 1,854 . r (1,865 . G — 0,699 Oe)

3,33 . Oe . A7 + 1,854 . r (3,33 Oe = 8,88 G)

zu

<P' =

(45)

worin Oe den bekannten Wert für vollständige Verbrennung bedeutet.

Ist in den Abgasen kein Russ vorhanden, würde also r = 0, so geht die- Gleich. (45) für qf in diejenige für <p bei vollständiger Verbrennung über.

Der Wärmeverlust durch Russ allein beträgt, unter der Annahme, dass das festgestellte Russgewicht reiner Kohlenstoff sei,

Qr' — r . Gc‘ . 8100    .    .    .    (46)

Um Vergleichswerte zu erhalten, seien wieder zwei Beispiele gegeben:

Es werde, wie unter 2., eine Kohle wie unter II, Tabelle 4 verbrannt; demnach G — 0,793, Oe = 2,43. Es sei ermittelt: Kv‘ = 10 °/₀, T—t = 250°, sowie a) r = 0,005 kg; b) r = 0,002 kg per 1 cbm der Heizgase.

Setzt man zunächst einen Einfluss des Russgehaltes auf die entstehende Rauchgasmenge nicht voraus, so ist

(p =

1,854 . 0,793 — 0,10 . (1,854 . 0,793 — 0,699 . 2,43) 3,33 . 0.1U . 2,43 (p = 1,84

Hiermit würde die entstehende Rauchgasmenge Gv 1,854 . 0,793 + 0,10 . (3,33 . 1,84 — 0,699)

Gv — 14,655 cbm

ohne Berücksichtigung des entstehenden Wasserdampfes.

Hiermit würde der durch die Rauchgase an sich herbeigeführte Verlust

Qv = [14,655 . 0,32 + 0,595 (9 . 0,0513 + 0,0218) ] . 250 Qv = 1244 W — E

oder 16,5 % des Heizwertes.

Ferner würde sich der Verlust durch Russ nach Gleichung (46) ergeben zu

Qr = 0,005 . 14,655 . 8100 = 594 W— E oder 7,88 % des Heizwertes.

Unter Berücksichtigung, dass der Russgehalt einen Einfluss auf die entstehende Rauchgasmenge gewinnt, stellen sich die wirklichen Verhältnisse etwas anders. Es ist nach Gleichung (45)

Cr

<P' =

1,854.0,793

0,10 . (1,854.0,793

0,699 . 2,43)

- 1,854 . 0,005 (1,865 . 0,793 — 0,699 . 2,43)

3,33 . 2,43 . 0,10 + 1,854 . 0,005 . (3,33 . 2,43

|— 8,88.0,793)

<p‘ = 1,82

Mit diesem Verhältnis ergiebt sich der durch den Russ verlorene Kohlenstoffgehalt pro 1 kg Brennstoff, zu

0,005 . [1,854.0,793 + 2,43 . (3,33 . 1,82 — 0,699)] 1 + 0,005 . (8,88 . 1,82 — 0,011)

Cr = 0,067 kg pro 1 kg Brennstoff,

und der Kohlenstoffgehalt, welcher zur Bildung von Kohlensäure noch zur Verfügung war, betrug

CK = 0,793 — 0,067 = 0,726 kg

pro 1 kg Brennstoff.

Ferner bestimmt sich die entstandene Rauchgasmenge nach Gleichung (42)

GV = 1,854.0,793 + 2,43 (3,33 . 1,82 — 0,699)

— 0,067 (8,88 . 1,82 — 0,011)

Gv — 13,413 cbm

Mit dieser Rauchgasmenge erhält man den durch die Rauchgase an sich herbeigeführten Verlust zu

Qv' = [13,413 . 0,32 + 0,595 (9 . 0,0513 + 0,0218)] . 250 Qv = 1145 W — E

oder 15,2 % des Heizwertes.

Ferner ergiebt sich der Wärmeverlust durch Russ zu

QrJ = 0,005 . 13,413 . 8100 = 0,067 . 8100 = 543 W—E oder 7,2 % des Heizwertes.

Der Gesamtverlust beträgt mithin 15,2 -j- 7,2 = 22,4 % des Heizwertes, gegenüber 16,5 + 7,88 = 24,38 °/₀, wenn der Einfluss des Russgehaltes auf die Rauchgasmenge nicht berücksichtigt wird.

Zu b.)

Es ist wie unter a)

9 = 1,84;

Gv = 14,655 cbm.

Der Verlust durch die Rauchgase an sich, ohne Rücksicht auf den Einfluss des Russgehaltes auf die Rauchgasmenge:

= [14,655 . 0,32 + 0,288] 250 = 1244 W — E oder 16,5 °/₀ des Heizwertes.

Der Verlust durch den Russgehalt Qr = r . Gv . 8100 = 0,002 . 14,655 . 8100 = 237 W — E oder 3,15% des Heizwertes.

Wird der Einfluss des Russgehaltes auf die Rauchgasmenge berücksichtigt, so ergiebt sich:

9>' =

1,854.0,793 — 0,10 (1,854 . 0,793 — 0,699 . 2,43) j 1— 1,854.0,002 . (1,865 . 0,793    0,699 . 2,43)

3,33.2,43.0,10 + 1,854.0,002. (3,33.2,43 — 8,88.0,793)

<p' = 1,83

Hiermit wird die Russmenge

Cr'

0,002 . [1,465 + 2,43 . (3,33 . 1,83 — 0,699)]

1 + 0,002 . (8,88 . 1,83 — 0,011)

Cr = 0,0282 kg pro 1 kg Brennstoff.

Die zur Bildung von C0₂ zur Verfügung gewesene Kohlenstoffmenge beträgt demnach

CK

0,793 — 0,0282 = 0,7648 kg

Ferner beträgt die entstandene Rauchgasmenge

Gv' = 1,854.0793 + 2,43 (3,33 . 1,183 — 0,699)

— 0,0282 . (8,88 . 1,83 — 0,011)

Gv' = 14,12 cbm

Hiermit ergiebt sich der Wärmeverlust durch die Rauchgase an sich

Qv' = [14,12 . 0,32 + 0,288] . 250 = 1202 W—E oder 15,9% des Heizwertes.

Der Wärmeverlust durch Russ ist

Qr' = 0,002 . 14,12 . 8100 = 228 W—E gleich 3,03 %, oder

Qr' = Cr' . 8100 = 0,0282 . 8100 = 228 W — E

Der gesamte Verlust durch Russ und Rauchgase beträgt mithin 15,9 + 3,03 = 18,93% gegenüber einem Verlust von 16,5    3,15 = 19,65% ohne Rücksicht auf den Einfluss des

Russgehaltes.

Man erhält mithin folgende Zusammenstellung, welche darthut, dass die Bestimmung des Kohlensäuregehaltes nicht genügt, wenn Russ in den Heizgasen vorhanden ist.

Fall a) Fall b) •

16,5%    16,5% >

Lediglich aus dem Kohlensäuregehalt festgestellter Wärmeverlust

Dass ferner bei grösserem Bussgehalte auch Bücksicht auf den Einfluss desselben auf die entstehende Bauchgasmenge genommen werden muss, um Fehler zu vermeiden, erweist nachstehende Zusammenstellung

Fall a) Fall b)

24,38 %    19,65%

Wirklicher Wärmeverlust mit Berücksichtigung von Buss

Fall a) 22,40/o

Fall b) 18,93 O/o

Differenz der Wärmeverluste

5,90/o

2,43%

Es sind dies °/₀ vom wirklichen Werte

26,3

12,8

Gesamtverlust ohne Bücksicht des Einflusses von Cr

Wirklicher Wärmeverlust Differenz der Wärmeverluste

Es beträgt dies % vom wirklichen | Werte

22,40/0    18,930/o

l,980/o    0,720/0

8,8

3,8

4. Es erübrigt hier noch, kurz den Fall zu untersuchen, in welchem alle unter 1 bis 3 angegebenen Verluste Zusammentreffen. Mit Bezug auf die daselbst gewählten Bezeichnungen würde zunächst die erforderliche Sauerstoffmenge sein:

Oe‘= 2,667(0 — Ca —C, — Cr) +8H — 0 + S+ 1,333 . Cs Hierin ist

a %

¹    100 ‘ B

kann also stets als bekannt vorausgesetzt werden;

Cr = r . Gv" a = 0,00536 .z.Gv"

wenn mit GV" das jetzt entstandene Gasvolumen bezeichnet wird.

Hieraus ist

Gr

Cz 0,00536 s r . Cz

0,00536 . z 0,00536 . z .Cr

Cr =

(47)

Cz =

Das entstehende Rauchgasvolumen würde mit der obigen Grösse von Oe“

(48)

Gv" = 1,854 (C + [Oe — 2,667 (GÄ + Cr) -

CA — Gr) + 0,011 G,

1,38 . CB] (3,33 ({>“ —0,699)

Setzt man einen der Werte vonCr oder C₂ aus Gleichung (47) in diese Gleichung ein und löst nach einer dieser Grössen auf, so erhält man:

Ga) + (3,33 cp" !

Gr =

r. [1,854 . (C j— 0,699) (Oe — 2,667 . CA)]

1 + 1,854 r — 0,011 . 0,00536 . z + (3,33 . <p“ |— 0,699) (2,667 . r + 1,33 . 0,00536 z)

und

(49)

0,00536 . z [1,854 (C — Ca) + (3,33 cp“ \ |— 0,699) (Oe — 2,6677X0]

1 + 1,854 r — 0,011 . 0,00536 . 0 + (3,33 <p" | — 0,699) (2,667 . r -j- 1,33 . 0,00536 z)

woi'in die Grösse 0,011 . 0,00536 . z, weil verhältnismässig Mein, vernachlässigt werden kann.

Das Verhältnis der Kohlensäure zu dem entstandenen Rauchgasvolumen beträgt jetzt

Kv“=

■ • (50)

1,854 (C — GÄ — Gr — Ge)

Gv"

Setzt man die Werte von Gr und C* aus Gleichung (49) in Gleichung (50) ein, so ergiebt sich das Verhältnis der zugeführten zu der theoretisch erforderlichen Luftmenge zu:

<p" =

[l,854 (G - GÄ) - Kv { 1,854 (G - Ca)

— 0,699 (Oe — 2,667 Ga)}

— 1,854 r. (1,865 C — 0,699 Oe)

— 1,854.0,00536 z {2,797 (C — CA)

— 0,699 (Oe — 2,667 CÄ) }J :

Jv„(3,33 . Oe — 8,88 GA) + 1,854 r . (3,33. Oe — 8,88 G)

+ 1,854.0,00536 . 2 .{ 3,33 . Oe — 4,44( C+ CA)} (51)

Aus dieser allgemeinen Formel für <p" ergiebt sich das Verhältnis <p für andere Fälle, wenn nicht alle hier angenommenen Bestandteile in den Heizgasen oder in der zurückbleibenden Schlacke festgestellt werden, in einfacher Weise, indem die nicht vorhandenen Grössen Null gesetzt werden.

Da hier alle unter 1 bis 3 erwähnten Verluste Zusammentreffen, so wird selbstverständlich auch der Unterschied zwischen dem Wärmeverluste, wie er sich lediglich aus dem Kohlensäuregehalte bestimmen würde und dem wirklichen Wärmeverluste um so auffallender in die Erscheinung treten.

Um ein ungefähres Bild über die diesbezüglichen Verhältnisse zu erhalten, sei nachstehend ein Beispiel gegeben: Eine Kohlensorte habe folgende Zusammensetzung: U=60%; H = 4,0 %;    0=1,0 ö/₀; #=3,0%; ÄB =

14,0%; W 7,0%. Ha (berechnet) = 5618 W—E; die erforderliche Sauerstoffmenge aus der Zusammensetzung 0e = 1.83. Von dieser Kohlensorte seien während einer gewissen Zeit B = 3000 kg verfeuert worden; während derselben Zeit erhielt man A = 467 kg Asche und Schlacke auf dem Roste. Ferner sei festgestellt worden: der in der Asche und Schlacke enthaltene Kohlenstoff a = 10%; Kv = 8 %, 0 = 1,0 %, r = 0,0025 kg, sowie T— t — 250°.

Die nach den vorstehend gegebenen Formeln berechneten Werte sind nachstehend zusammengestellt. Die Folgerungen, welche aus den Resultaten zu ziehen sind, sind im allgemeinen dieselben, wie sie bereits unter 1 bis 3 angegeben waren: Sobald nicht der gesamte in dem Brennstoffe enthaltene Kohlenstoff zu Kohlensäure verbrennt, genügt die Kenntnis der Grösse vonKv allein nich t mehr zur Ermittelung des wirklichen Wärmeverlustes und ebensowenig zur Ermittelung der wirklichen Bauchgasmenge; jener würde zu klein, diese zu gross erhalten.

Zusammenstellung der Ergebnisse bei Vorhandensein von Unverbranntem in der Asche, sowie Kohlenoxyd und Russ in den Heizgasen.

Grössen-

fcezeichnung

a) Verhältnisse h) Verhältnisse ohne Berück- mitBerücksich-| sichtigung des ^igung des Em-Einflusses von tjusses ron Ca, bezeichnung Ca, Cr und Gz Cr und U aut auf die Rauch- die Rauchgasmenge

' Wirkl. Verhältnisse

Wert-

gasmenge

Verhältnis der zugeführt, zu der theoretisch erforderlichen Luftmenge

Inder Asche u. Schlacke enthaltener Kohlenstoff pro IkgBrennstoff

(P =

2,31

2,08

Ca =

kg

0,0155

0,0155

Grössen

bezeichnung

i a) Verhältnisse I ohne Beriick-| sichtigung des i    j Einflusses von

bezeichnung | qa, ,q imd q,

■ auf die Rauchgasmenge

Wert-

b) Verhältnisse mit Berücksichtigung des Einflusses von C-\ O und O auf die Rauchgasmenge

Wirkl. Verhältnisse

Dur ch Russ für die Verbrennung verloren. Kohlenstoff pro 1 kg Brennstoff

DurchKohlen-oxyd gebundener Kohlen-• Stoff pro 1 kg d.Brennstoffes

Für die Verbrennung wirklich vor- ₍.r handenerKoh-Lenstoff pro 1kg Brennstoff

Entstehendes I Rauchgas- Gv — volumen |

Lediglich aus dem Kohlensäuregehalte Qu = berechneter Wärmeverlust,

Wärmeverlust durch Cli . . Qa =

Wärme Verlust durch Cb ... Qb =

W ärmeverlust durch Cr . . . Qr — Gesamter

Wärme Verlust Qg =

Cr —

Cb =

kg

kg

kg

cbm

% von Hw

0,0347

0,0275

0,112

0,088

0,44

13,9

1175

20,9

123

0,469

11,0

942

16,8

123

/ TV - E 1 °/o von Hw ■

( TV— E

l % von Hw

( W-E \ l 0/o von Hw

/ TV — E X 0/o von Hw

Auf Grund der vorstehend erhaltenen Ergebnisse wird nun die Frage entstehen, oh die Bestimmung des Kohlensäuregehaltes der Rauchgase allein von demjenigen Werte, wie dies für gewöhnlich angenommen und behauptet wird, sei. Im allgemeinen muss dies bejaht werden; denn es darf nicht vergessen werden, dass alle die angeführten Verluste, wie durch Unverbranntes in der Asche, Kohlenoxyd und

2,2 .

634

11,3

502

9,0

281

223

5,0

3,9

2213

39,4

1790

31,8

Russ, bei einer ordnungsgemäss und gut arbeitenden Feuerungsanlage nicht Vorkommen sollen. Andererseits muss dem freilich entgegengehalten werden, dass wohl bei wenigen Feuerungen aller Kohlenstoff zu Kohlensäure verbrennt, sondern, dass ein gewisser, wenn auch nach Art und Bedienung der Feuerung sehr verschiedener Betrag desselben verloren geht. Immerhin muss jedoch im Auge behalten werden, dass dieser Betrag im allgemeinen nicht zu bedeutend ist, und dass für viele Fälle so genaue Rauchgasuntersuchungen, wie sie liier angenommen waren, nicht durchgeführt werden können so dass eben die Kenntnis des Kohlensäuregehaltes allein dasjenige Mittel bleibt, welches schnell und an Hand von guten, bequem zu handhabenden Apparaten einen meist richtigen Aufschluss über das Arbeiten einer Feuerungsanlage giebt.

aus verschiedenen Gründen —

VI. Apparate zur Bestimmung der Kohlensäure.

a) Allgemeines.

Für die Untersuchung der Rauchgase auf ihre Zusammensetzung müssen während der Zeit, während welcher die Güte der Feuerungsanlage ermittelt werden soll, Proben der Verbrennungsprodukte entnommen werden. Zu diesem Zwecke führt man durch die Umgrenzungsmauern der Feuerzüge an denjenigen Stellen, an welchen die Ermittelung stattfinden soll, Rohre aus Glas, Porzellan oder Eisen, welch letzteres jedoch weniger zu empfehlen ist, bis in das Innere der Rauchgaskanäle. Im allgemeinen lässt man die Rohrenden nach innen etwas vorstehen, doch ist dies, wenn die Entnahmestelle sehr nahe dem Feuer, etwa im ersten Zuge liegt, nicht zu empfehlen. Bei einer so hohen Temperatur, wie sie hier unter Umständen herrscht, ist es nicht ausgeschlossen, dass das ins Innere ragende Rohrende und mit ihm der in demselben abgelagerte Russ glühend wird, wodurch die Zusammensetzung der Rauchgase in der Art beeinflusst werden kann, dass sich Kohlenoxyd bildet. Hierdurch wird die durch das Rohr passierende Rauchgasmenge eine andere Zusammensetzung zeigen, als diejenige der wirklichen Verbrennungsgase. Es ist daher für solche Fälle besser, das Entnahmerohr, welches selbstverständlich sorgfältig in das Mauerwerk einzudichten ist und für Reinigung leicht zugängig sein muss, mit dem Mauerwerk innen bündig abschneiden zu lassen.

Es kann nun nicht gleichgiltig sein, an welcher Stelle man die Rauchgase entnimmt, da dieselben beispielsweise unmittelbar hinter dein Rost im allgemeinen eine andere Zusammensetzung aufweisen werden, als im Fuchs. Insbesondere wird dies bei solchen Anlagen zutreffend sein, bei welchen die Umschliessungswände der Feuerzüge ganz oder teilweise durch Mauerwerk gebildet werden, dessen Fugen wohl nicht immer so sorgfältig ausgeführt werden, dass sie für Luft undurchlässig sind. Hat man daher die Verbrennungsprodukte an zwei solchen von einander entfernt liegenden Entnahmestellen untersucht, so lässt sich aus den Resultaten beurteilen, wieviel atmosphärische Luft (falsche Luft) auf dem Wege von der einen zur anderen »Stelle in die Heizgase übergetreten ist und es lässt sich hieraus der Wärmeverlust¹) berechnen, welcher durch Eintritt der falschen, nicht zur Verbrennung erforderlich gewesenen Luft herbeigeführt wurde; ferner ist man in der Lage aus dem Kohlensäuregehalte direkt hinter dem Feuer, wo also die Verbrennung eben beendet ist, den Luftüberschuss bei dieser selbst, festzustellen.

Bezeichnet z. B. Kv‘ den Kohlensäuregehalt an der Entnahmestelle I, Kv" denjenigen an der Entnahmestelle II, so würden die entsprechenden Wärmeverluste durch die Abgase angenähert sein

q_o — 0,66

T‘ — t

Ä7

qv" — 0,66

T“ — t K"

wenn T' resp. T" diejenige Temperaturdifferenz darstellt, welche entstanden wäre, wenn die Gase auch beim Verlassen des Kessels den an den Stellen I oder II ermittelten Kohlensäuregehalt aufgewiesen und sich nicht infolge von zuströmender kalter Luft, sondern nur infolge der Wärmeabgabe an den Kesselinhalt auf diese Temperatur abgekühlt hätten. Lag die Entnahmestelle am Ende des Kessels, so stellt die Grösse von Q," den Wärmeverlust durch die Abgase und die Temperatur T" die Abgastemperatur dar.

Der wahrscheinliche Wert der Temperatur T‘ würde, wenn keine Abkühlung durch hinzutretende kalte Luft eingetreten wäre, grösser ausgefallen sein, als die ermittelte Abgastemperatur T. Die rechnerische Ermittelung derselben dürfte wohl von untergeordneter Bedeutung sein und ist daher hier davon abgesehen. Roh angenähert würde man T‘ gleich der Abgastemperatur T setzen können, so dass man also erhält:

0 In Prozent des Heizwertes.

q_v = 0,66

Kv‘

qv“ = 0,66

ÄV'

demnach beträgt der Wärmeverlust, welcher durch hinzutretende falsche Luft entstanden ist, angenähert

qv f = 0,66 . (T— t)

Würde z. B. ermittelt: Kv‘ — 13°/₀, Kv“ — 8% (am Ende des Kessels), sowie T — t = 250°/o, so würde sein

qvf= 0,66 . 250 .

(r-Ä)

qv f = cv 7,9% des Heizwertes.

Man sieht hieraus, welch grosser Wert auf eine gute Einmauerung der Dampfkessel zu legen ist.

Die Entnahme der Verhrennungsprodukte kann nun entweder kontinuierlich oder zeitweise geschehen und hiernach unterscheidet man die Apparate in solche, welche den Kohlensäuregehalt fortlaufend und in solche, welche denselben nur nach jedesmaliger Füllung in gewissen Zeitabschnitten festzustellen gestatten.

Die ersteren gründen sich auf die Gewichtszunahme der Yolumeneinheit durch die entstehende Kohlensäure, die letzteren auf die Absorption der Kohlensäure oder anderer Gasarten durch bestimmte Absorptionsmitte].

vorausgesetzt, dass die Angaben an und

Es muss nun ohne weiteres anerkannt werden, dass eine fortlaufende Orientierung über die Höhe des Kohlensäuregehaltes ein weit genaueres Bild von dem Arbeiten einer Feuerung giebt

für sich genau sind — als wenn nur eine zeitweise Feststellung möglich ist, bei welchem letzteren Arerfahren man nicht immer die Gewissheit hat, einen wirklichen Mittelwert zu erhalten. Der Wunsch, jeden Augenblick die Höhe des Kohlensäuregehaltes feststellen zu können, um durch das erhaltene Resultat eine Handhabe zu besitzen, durch entsprechende Bedienung des Feuers und überhaupt der Anlage, auf die Höhe des Kohlensäuregehaltes und damit auf die Güte der Verbrennung einwirken zu können, führte zur Konstruktion verschiedener derartiger Apparate. Dieselben gestatten, durch einen Zeiger oder dergleichen auch einem Nichtfachmanne den Kohlensäuregehalt, welcher vollständig selbstthätig angezeigt wird, jederzeit abzulesen. So kann sich auch der Heizer durch einen Blick auf den Apparat von

dem Stande des Feuers und dem Arbeiten seiner Anlage überzeugen und es ist ihm mithin die Möglichkeit gegeben, bei sinkendem Kohlensäuregehalte die entsprechenden Vorkehrungen zu treffen, um denselben wieder zu heben.

Ferner ist es durch besondere Vorrichtungen bei derartigen Apparaten möglich, den Kohlensäuregehalt selbst-thät-ig aufzuzeichnen, so dass man hierdurch in der Lage ist, die Thätigkeit des Heizers zu kontrollieren, auch ohne dass letzterer persönlich überwacht zu werden braucht.

Es muss nun bemerkt werden, dass Apparate, wie sie hier ins Auge gefasst sind, verhältnismässig hohe Anlagekosten erfordern, und dass auch die Anbringung selbst mit ziemlichen Zeitverlusten verknüpft ist, so dass dieselben nur da am Platze sein können, wo man die Absicht hat, sie andauernd zu verwenden. Durch die unter Umständen ziemlich lange Zuleitung und durch die meist grosse Kompliziertheit derartiger Apparate kann ferner die Genauigkeit der Angaben nicht unwesentlich leiden.

neben bequemer

Handelt es sich daher darum, den Kohlensäuregehalt möglichst genau und nur während einer gewissen Zeit zu bestimmen, so sind Apparate für kontinuierliche Anzeige nicht am Platze und man wird dann vorteilhaft zu der zweiten Art übergehen. Da diese jedoch den Kohlensäuregehalt nur in gewissen Zeitabschnitten anzeigen, so musste man bestrebt sein, den Vorteil grösserer Genauigkeit mit demjenigen kontinuierlicher Angabe Transportfähigkeit des Apparates — zu vereinigen. Zur Erreichung dieses Zieles führen zwei Wege:

Entweder saugt man während der ganzen Versuchszeit ein kontinuierliches Gasvolumen in einen oder mehrere genügend grosse Behälter und untersucht diese Rauchgasmenge erst später im Laboratorium; oder man benützt mehrere einzelne Apparate, so dass immer einer derselben zur Untersuchung steht, während ein anderer gefüllt wird. Welches von beiden Verfahren anzuwenden ist, dürfte sich aus den einzelnen Fällen wohl von selbst ergeben.

Für Untersuchungen, bei welchen es nicht auf äusserste Genauigkeit ankommt, und für welche ausgedehnte Hilfsmittel und Hilfskräfte nicht zur Verfügung stehen, genügt es, wenn die Rauchgase in gewissen, möglichst kurz zu wählenden Zeitabschnitten untersucht werden, da sich ja immerhin die Zusammensetzung der Rauchgase nicht allzu rasch ändert. Um den Mittelwert aus den Untersuchungen zu erhalten, würden sämtliche Werte zu addieren und die Summe durch die Anzahl zu dividieren sein. Derartige Apparate können natürlich nur in der Hand Sachkundiger zur Ermittelung des Kohlensäuregehaltes dienen.

Im nachstehenden möge nun eine Uebersicht über die zur Bestimmung der Kohlensäure der Heizgase benutzten und in der Praxis schon zum Teil zur Einführung gebrachten Apparate folgen. Eingeteilt wurden dieselben hier darnach, ob sie das Gewichtsverhältnis (Kg) oder das Volumen Verhältnis (Kv) der Kohlensäure zu den Heizgasen direkt messen. In beiden Fällen zeigt jedoch der Apparat den Kohlensäuregehalt in Volumenprozenten an, da die Skala der ersteren Art ebenfalls dementsprechend festgestellt und eingeteilt wurde.

b) Apparate, auf der Gewichtszunahme der Rauchgase durch die Kohlensäure beruhend.

Bei diesen Apparaten wird ein kontinuierlicher Strom Verbrennungsprodukte durch den Apparat geleitet und die Gewichtszunahme der im Apparate eingeschlossenen Rauchgasmenge gegenüber derselben Menge gewöhnlicher atmosphärischer Luft bestimmt. Man ist mithin in der Lage, jeden Augenblick den Gehalt der Gase an Kohlensäure abzulesen.

Werden die Volumina der Rauchgase resp. der Luft, die gegeneinander verglichen werden sollen und welche der Einfachheit wegen stets als gleich angenommen werden, mit v bezeichnet, bedeuten ferner und sf, die spezifischen Gewichte der Luft und der Abgase, so ist das Gewicht der Luft

dasjenige der Gase

SL

V.sa

mithin beträgt die Gewichtsdifferenz bei 0° C.

Sn = v K ~ V

Da die Luft immer die Temperatur im Kesselhause hat, die verhältnismässig wenig schwankt, so kann sl als gleichbleibend vorausgesetzt werden.

Das spezifische Gewicht der Abgase beträgt bei 0°

-, bei £° dagegen

Cr,

*9 =

Gg

Gv

273 + t

273

Demnach beträgt die Gewichtsdifferenz bei t°

9d‘ =

v(

Gg

Gv

273 + t

— sL

Es betrug nun

und

Gg = 3,667 C + Oe (4,31 . <p — 1)

Gv —-

1,854 C

IG

Mit diesen Werten wird

9d‘

= „(

[3,667 . C + Oe. . (4,31 cp — 1)] Kv

1,854 . C .

273 + t

— SL

273

Hieraus ergiebt sich

(gD‘ + v . sl) • 1,854 0 .

273 + t

273

!)] . v

[3,667 0 + Oe (4,31 cp

Die Gewichtsdifferenz gtf würde abhängig sein ausser von dem Volumen v, von der Zusammensetzung des betreffenden Brennstoffes, von dem Verhältnis cp, sowie von der Temperatur t der Bauchgase, welche in den Apparat eintreten.

Da auf diese Temperatur bei den Messungen an sich keine Rücksicht genommen wird, die Messskala des Apparates vielmehr nur für eine bestimmte Temperatur gilt, so liegt hierin ohne Zweifel eine Fehlerquelle. Um hieraus sich ergebende Fehler zu vermeiden, ist es daher erforderlich, die Gase mit möglichst niedriger Temperatur in den Apparat treten zu lassen, sowie letzteren vor Wärmestrahlen zu schützen. Die Apparate dürfen also nicht zu nahe dem Kessel hängen und ebenso dürfen sie Sonnenstrahlen nicht ausgesetzt sein.

1. Die Arndtsche Gaswage.¹)

Die Arische Gaswage oder das Oekonometer besteht zunächst aus dem Oekonometergehäuse 1 (Fig. 3), welches an einem gut belichteten Orte so aufgehängt werden soll, dass es vom Heizerstande aus gut sichtbar, sowie vor direkter Wärmestrahlung der Feuerung und auch vor direkter Einwirkung der Sonnenstrahlen geschützt ist. Selbstverständlich muss die Aufhängung eine entsprechend solide sein.

Der Hauptteil des Apparates ist die eigentliche Wage, welche aus dem Wagebalken 2 (Fig. 4), dem Wiegegefäss 3 und dem Kompensationsgefäss 4 besteht. Diese beiden Ge-fässe, welche in unbelastetem Zustande genau gleich schwer sein müssen, sind mittels empfindlicher Pfannen und Schneiden

an dem Wagebalken aufgehängt. Das untere offene Ende des Wiegegefässes 3 ist in einen Hals 5 ausgezogen und kann

sich frei in dem Glasstutzen 6 bewegen, welcher auf dem Brettchen 7 aufsitzt und den seitlichen kleinen Stutzen 8 besitzt. Ueber letzteren ist der Schlauch 9 gestülpt und durch diesen steht Stutzen 8 mit der Gas-ableitung in Ver-? bindung, die weiter durch eine mittels Kautschukpfropfens 10 in der Gehäusewand eingedichtete

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Fig. 3.

Oekonometergeliäuse zur Gaswage von Arndt.

Glasröhre 11 hergestellt wird (Fig. 3).

In den Glasstutzen 6 ist das Steigrohr 12 eingeschmolzen, welches am oberen Ende mit einer kugelförmigen Erweiterung

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Fig. 4.

Arndts Rauchgaswage.    *

versehen ist und in das Innere des Wiegegefässes hineinragt.

An dem Umfange der Erweiterung befinden sich kleine Oeffnungen, durch welche das Gas austreten kann.

Das Steigrohr 12 steht am unteren, aus dem Glasstutzen herausragenden Ende durch Gummischlauch 13 und Glasrohr 14 (Fig. 3) mit der Gaszuleitung in Verbindung. Diese letztere wird ebenfalls durch ein mittels Kautschukpfropfens in die Gehäusewand eingedichtetes Glasrohr hergestellt.

Um den ganzen Apparat und insbesondere die eigentliche Wage vor Staub und anderen Beeinflussungen zu schützen, muss das Gehäuse entsprechend verschlossen werden. Dies geschieht mittels der Glasscheibe 16, Gummidichtung 17, Deckel 18 (Fig. 5) und Schrauben 19 (Fig. 4) in der Weise, dass der schmälere Teil der Gummidichtung zwischen Glas-

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Fig. 5.

Kastenverschluss.

Fig. G.

Strahlapparat.

scheibe und Kasten, der breitere Teil zwischen Glasscheibe und Deckel zu liegen kommt, da letzterer tveniger eben ist, als die gehobelte Kastenschlussfläche.

Die Zu- und Ableitung der Gase geschieht durch eine Rohrleitung aus sorgfältig gerade gerichteten, " weiten Gasrohren, welche von den Gasentnahmestellen nach dem Apparate und von diesem nach dem Fuchse zurückführen. Vor dem Verlegen müssen die Rohre sorgfältig untersucht werden; ob sie vollständig rein sind. Die Verbindung der einzelnen Rohrstücke kann entweder durch sorgfältig mit Hanf und Mennige abgedichtete Muffen, oder durch Schlauchstücke erfolgen. Die Rohre müssen mit etwas Neigung verlegt werden, damit dem sich bildenden Wasser Gelegenheit geboten ist, abzulaufen.

Das Ansaugen der Gase selbst wird durch einen kleinen Luftstrahlapparat (Fig. 6) bewerkstelligt, welcher durch den natürlichen Kesselzug selbst bethätigt wird, indem durch die Düse 20 und das ³/₄ Zoll weite Rohr 21 ein kontinuierlicher Luftstrom infolge der Zugwirkung des Schornsteines streicht, welche seinerseits wieder eine saugende Wirkung auf die Gase im Ableitungsrohr 22 ausübt, welch letzteres nach dem Apparate führt. Die saugende Wirkung im Rohr 22 wird dadurch hervorgerufen, dass infolge des durch die Düse 20 gehenden Luftstrahles in der Kammer k eine Luft Verdünnung erzeugt wird, welche bewirkt, dass die Rauchgase in ununterbrochenem Strome zirkulieren.

Zur weiteren Vervollständigung und zum ordnungsgemässen Arbeiten des Apparates sind in das Gaszuströmrohr noch verschiedene kleine Reben-Apparate eingeschaltet.

Kurz vor der Vereinigung der beiden nach zwei verschiedenen Gasentnahmestellen führenden Rohre 23 und 24 (Fig. 7), deren Verbindung durch das U-Stück 25 hergestellt

15

SA,

vom ^.wcitorv

QoiMnbnodvmo~

Fig. 7.

Nebenapparate im Gaszuströmrolir.

wird, ist ein Wassersack 26 angebracht, welcher von vornherein mit Wasser gefüllt wird und alles aus den Rohren 23 und 24 kommende Wasser aufnimmt und überlaufen lässt.

mit

Das Gasentnahmerohr selbst ist durch Fig. 8 dargestellt und besteht aus einem ³/₄ Zoll weiten Rohrstück 27, welches am besten aus Glas oder Porzellan besteht. Um dasselbe zeitweise von Russ und Flugasche reinigen zu können, erhält es am oberen herausragenden Ende einen abnehmbaren Verschlussstopfen 28. Die Verbindung zwischen Entnahmerohr und Gaszuleitung geschieht durch Muffe 29, in welche der Verschlussstopfen 28 mittels Kautschukringes 30 eingedichtet ist. Auf dichtes Einsetzen des Stopfens 28 und des Gasentnahmerohres in das Mauerwerk mittels Lehm oder dergl. ist besonders zu achten. Die Entnahmeröhren müssen ferner soweit in die Feuerzüge eingeführt werden Ausnahme der unmittelbar hinter dem Feuer befindlichen —, dass die Rohrmündung möglichst mitten im Gasstrom liegt (vergl. Fig. 8 und 9); keinesfalls dürfen die Röhren an einer Stelle angebracht werden, an welcher die Ablagerung von Flugasche zu befürchten ist.

Bei dem Gasentnahmerohr 31 (Fig. 9) am Kesselende im Fuchs, ist darauf zu achten, dass infolge der Schieberstellung der Gasstrom vor dem Schieber dieser nahezu geschlossen ist — eine Richtung nach abwärts annimmt; man führt deshalb dieses Rohr in einer entsprechenden Entfernung E vom Schieber S, in den Fuchs ein.

Um alle Unreinigkeiten und etwa noch in den Rauchgasen enthaltenes Wasser aus denselben zu entfernen, müssen die Gase mehrere Filter (32, 33, 34, 35, Fig. 7) mit darunter liegenden Wassersäcken passieren. In den Filtern 32, 33 und 34 befindet sich lose Watte (vergl. Fig. 10), während in dem vierten Filter 35 Chlorcalcium in Stücken von 10 bis 15 mm Korn-

resp.

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Fig. 8.

Gasentnahmen) lir.

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Fig. 9.

Anordnung des Gasentnahmerohres im Fuchs.

grosse eingebracht wird und dazu dient, alles in den Gasen etwa noch enthaltene Wasser aufzunehmen und festzuhalten.

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Fig. 10. Wattefilter.

Die Watte in den Filtern 32, 33 und 34 sowohl als auch das Chlorcalcium müssen von Zeit zu Zeit erneuert werden.

Eine wesentliche Bedingung für richtiges Funktionieren der Gaswage ist das Vorhandensein von reiner atmosphärischer Luft im Oekonometerkasten. Um dies zu erreichen, ist rechts oben im Kasten eine Oeffnung vorgesehen, welche mittels des Kautschukpfropfens 36 verschlossen ist (Fig. 11). Letzterer ist durchbohrt und in der Oeffnung befindet sich eine mit der Spitze nach innen gekehrte, teilweise mit Watte gefüllte Glasdüse. Durch dieselbe strömt beim Funktionieren des Apparates immer, eine geringe Menge Luft, welche mit den Heizgasen durch Stutzen 10 wieder abgesogen wird und mithin ein Uebertreten Heizgasen in den Oekonometerraum verhindert.

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Fig. li.

Neben Dichtheit der Gaszuleitung ist ferner ein Haupterfordernis für ein richtiges Anzeigen des Apparates, dass die Rauchgase mit nicht zu grosser Geschwindigkeit durch die Leitungen gehen, d. h. dass sie langsam in das Wiege-gefäss eintreten, also keine blasende Wirkung auf dasselbe ausüben. Es ist dies sehr einfach dadurch kontrollierbar, dass man gewöhnliche Luft durch den Apparat saugt, indem man die Leitung etwa an dem U-Rohr 25 (Fig. 7) unterbricht und dass sich dann der Zeiger der Wage auf den Nullpunkt der Skala einstellen muss.

Ist dies nicht der Fall, so ist die Geschwindigkeit des zuströmenden Gases zu gross und muss dann ein künstlicher Leitungswiderstand in das Gaszuleitungsrohr eingeschaltet werden. Hierzu setzt man an beliebigen Stellen eine entsprechende Anzahl düsenartig zugespitzter Glasröhrchen und zwar mit der Spitze gegen den Gasstrom, in die Absaugeleitung ein (Fig. 12), bis der Zeiger sowohl bei Nichtbetrieb des Gebläses, als auch wenn dasselbe nur gewöhnliche Luft saugt, ruhig auf depi Nullpunkt stehen bleibt.

Zur Untersuchung auf Dichtheit der Gasleitung dient der Zugmesser 37 (Fig. 11) in der Weise, dass man die

Lufteinlassdiise 36 mit dem Finger schliesst und die Schläuche dicht bei den Entnahmeröhren 23 bezw. 24 (Fig. 7) mittels der vorgesehenen Quetschhähne abquetscht, sowie ebenso

Fig. 12.

Widerstandsdüse.

Schlauch 22 bei dein Strahlapparat, während im übrigen die Leitung ohne Unterbrechung bleibt. Sobald hierauf die vorher vom Schornsteinzug angesaugte Wassersäule im Zugmesser stehen bleibt, ist die Anlage dicht; andernfalls muss sie nachgedichtet werden.

Um die Wage ausbalancieren, resp. auf den Nullpunkt der Skala einstellen zu können, ist an dem unteren Ende des Kompensationskörpers 4 (Fig. 4) ein Schälchen 38 zur Aufnahme von Ausgleichsgewichten aufgehangen. Die Schneiden der Wage sind aus Stahl und vergoldet, die Pfannen der Schneiden dagegen sind aus Achat gefertigt, um sowohl eine möglichst grosse Empfindlichkeit inbezug auf Gewichtsunterschiede, als auch eine möglichst grosse Widerstandsfähigkeit gegenüber den Einflüssen der Rauchgase zu erhalten.

Die Wirkungsweise des Apparates dürfte nach dem vorstehenden unschwer zu erkennen sein. Da das Wiege-gefäss 3 (Fig. 4) an dem Wagebalken gut ausbalanciert ist, so wird dasselbe, da es rings von reiner atmosphärischer Luft umgeben ist, einen Auftrieb erleiden oder es wird sinken, je nachdem ein leichteres oder schwereres Gas in das Gefäss strömt. Die im Wiegegefässe eingeschlossene und durch dasselbe zirkulierende Rauchgasmenge ist nun stets schwerer als das nahezu gleich grosse VolumenJ) atmosphärischer Luft, welches es umgiebt und diese Gewichtsdifferenz ward sich durch Sinken des Gefässes anzeigen. Da hier ein und dasselbe Gefäss zum Abwiegen beider in Vergleich zu ziehender Volumina benutzt wird, so kann das Kompensationsgefäss von beliebiger Gestalt sein; in der That wrerden diese Kompensationskörper neuerdings aus einem massiven Glasstabe hergestellt.

v) Wird die Wandstärke des Wiegegefässes berücksichtigt, so ergiebt sich für die atmosphärische Luft ein dieser Stärke entsprechendes grösseres Volumen. Kompensiert scheint dieser Fehler dadurch zu werden, dass im Innern des Apparates eine gewisse Luftverdünnung hergestellt werden kann.

Wie man aus der Beschreibung des Apparates ferner ersieht, müssen — wie dies allerdings bei anderen Apparaten, welche gleichfalls das Gewicht der Heizgase zur Kohlensäurebestimmung verwenden — eine ganze Reihe Bedingungen erfüllt sein, wenn der Apparat den thatsächlichen Verhältnissen entsprechende Angaben liefern soll. Es lässt sich daher sagen, dass diese und ähnliche Vorrichtungen wohl da angebracht sind, wo dieselben sorgfältig behandelt und äusserst sauber instand gehalten werden. Sie werden aber in diesem Falle ihren Zweck auch erfüllen. In Betrieben jedoch, in welchen diesen Bedingungen nicht entsprochen werden kann, dürfte der Apparat, so sinnreich derselbe auch ausgedacht sein mag, nicht angebracht erscheinen. Dies wird natürlich für alle derartigen Apparate zutretfen.

Die Angaben werden im übrigen, wie bei allen auf gleicher Basis beruhenden Vorrichtungen, bei stark schwefelhaltiger Kohle durch das Vorhandensein des mit ziemlich grossem spezifischen Gewichte behafteten Schwefeldioxyds etwas zu gross ausfallen.

Der Apparat in der vorbeschriebenen Konstruktion zeigt den Kohlensäuregehalt wohl fortlaufend an, die Angaben müssten jedoch, wenn man ein Bild des gesamten Verlaufes haben wollte, in kurzen Zeitabschnitten einzeln niedergeschrieben werden. In den meisten Fällen, z. B. zur Beurteilung der Thätigkeit des Heizers genügt es jedoch, wenn man Aufschluss über den Durchschnittskohlensäuregehalt während einiger Stunden erhält und diese Probe beliebig oft wiederholen kann. Diesem Zwecke soll das sogen. Eauchgas-mischgefäss dienen, welches den Wert der Rauchgas wage wesentlich erhöht. Mit Hilfe dieses Rauchgasmischgefässes können seitens des aufsichtführenden Beamten in gewissen Zeitabschnitten Aufzeichnungen über die durch einen bestimmten Heizer erzielten Feuerungsresultate gewonnen werden, welche Feststellung ferner noch den Wert hat, dass der Heizer sich unter steter Kontrolle weiss und daher bemüht bleibt, mit Hilfe des Oekonometers nur beste Resultate zu erzielen. Einen weiteren Nutzen bietet das Rauchgas-mischgefäss in Verbindung mit einem zweiten Strahlapparat dadurch, dass durch die Wirkung des letzteren etwa die doppelte Menge Rauchgase gegen sonst bis in die unmittelbare Nähe des Oekonometers gesaugt wird. Die Gase gehen deshalb mit doppelter Geschwindigkeit bis fast zum Apparate, wodurch ein ungefähr doppelt so rasches Anzeigen aller Aenderungen in der Feuerung erzielt wird.

Die allgemeine Gestaltung des Rauchgasmischgefässes geht bei seiner Einfachheit ohne weiteres aus Fig. 13 hervor. Der Apparat wird mit den Schlauchstutzen g und li am besten unmittelbar unter der Gaswage in die Leitung zu

dieser eingeschaltet, so dass die Gase bei geöffnetem Hahn b direkt zur Wage gehen. Es ist bei Anbringung des Misch-gefässes erforderlich, einen zweiten Strahlapparat anzuwenden, welcher durch Rohrleitung mit dem Schlauchstutzen i in Verbindung gesetzt wird. Dieser zweite Strahlapparat B saugt bei geöffneten Hähnen a und d und bei geschlossenem Hahn c eine gewisse Menge Gase durch den ca. 20 1 fassenden Sammelbehälter A, welcher sich in etwa 1 bis 2 Stunden füllt. Die Gase mischen sich darin vollständig und stellen den Durchschnitt während der angegebenen Zeit dar. Der direkte Gasdurchgang zum Oekonometer und das Sammeln im Behälter findet also, wenn alle Hähne ausser c geöffnet werden, gleichzeitig statt.

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Fig-. 13.

Kann man nun bei der erstmaligen Ingebrauchnahme nach etwa zwei Stunden annehmen, dass alle Luft aus dem Behälter entfernt ist, so braucht man nur, um den Durchschnittskohlensäuregehalt zu ermitteln, die Hähne b und d zu scliliessen und c zu öffnen, wodurch der direkte Durchgang gesperrt wird und nur noch Gase aus dem Sammelbehälter zum Oekonometer gelangen können. Das letztere zeigt den Durchschnittsgehalt dann nach 1 bis 2 Minuten an.

Zur Beobachtung des Gasdurchganges sind am Sammel-gefäss Schauglasröhrchen e und f angebracht, welche, wie in Fig. 13 angedeutet, mit einem dünnflüssigen Oel zu füllen sind. An der unteren Schlauchverbindung giesst man erst etwas Wasser ein, da Oel den Gummi angreift. Der Oel-spiegel ist durch Verschieben des Glasstabes l im Schlauch k einstellbar und entsprechend der Figur zu justieren, so dass alle Gase den Oelspiegel passieren- müssen; etwa 60 bis 100 Blasen in der Minute entsprechen dem richtigen Durchgang. Die Regulierung erfolgt durch die Drosselhähnchen m und n, doch ist darauf zu achten, dass die Wage nicht durch zu starke Strömung beeinflusst wird (vergl. weiter oben). Hat man sich von dem richtigen Gasdurchgang vergewissert, so kann man durch Herabziehen des Glasstabes l den Durchgang ganz freigeben. Das Oel kann event. durch Glj-zerin ersetzt werden, welches weniger rasch verdunstet, sich aber leicht verdickt und dann den Gasdurchgang erschwert.

2. Die Gaswage von Custodis.¹)

Auf ähnlichem Prinzipe wie die Arische Gas wage beruht diejenige von A. Custodis. Letztere besteht aus einem gusseisernen Gehäuse (Fig. 14, Taf.), welches vorn durch zwei mit Glasscheiben versehene Deckel verschlossen ist. In dem Gehäuse befinden sich drei von einander getrennte Kammern. In der oberen Kammer befindet sich ein mit grösster Genauigkeit hergestellter AVagebalken, welcher mit seiner mittleren Schneide auf einer an der Rückwand des Gehäuses befestigten Pfanne balanciert. An den beiden äusseren Schneiden des Wagebalkens sind in Gehängen Drähte aufgehängt, welche durch die Decken der beiden unteren Kammern hindurchgehen, und an ihrem unteren Ende zwei Glaskugeln r und l von genau gleichen Volumen so tragen, dass diese frei in den Kammern schweben.

Wenn die drei Kammern mit atmosphärischer Luft gefüllt sind, zeigt ein am Wagebalken befestigter Zeiger auf Kuli einer Skala; die letztere ist mittels einer von der Aussen-seite des oberen Gehäuses drehbaren Spindel verstellbar angeordnet, so dass eine Einstellung des Zeigers erfolgen kann, ohne dass die Deckel geöffnet werden.

Durch die rechte untere Kammer können nun durch den unteren Boden (siehe Fig. 15, Taf.) Rauchgase gesogen werden und die Kugel r wird einen, der Höhe des Kohlensäuregehaltes dieser Gase entsprechenden Auftrieb erfahren. Dieser letztere überträgt sich auf den Wagebalken und Zeiger, so dass letzterer den Kohlensäuregehalt der Gase, wenn die Skala dementsprechend eingeteilt wurde, an dieser unmittelbar an-z ei gen wird. Es wird dies, da dieRauchgase die untere Kammer in ununterbrochenem Strome durchstreichen, stetig der Fall sein, und es lässt sich daher jede Schwankung im Kohlensäuregehalte sofort ablesen; man kann mithin die Feu rung dementsprechend bedienen.

J) Ausgeführt von Alphons Custodis, Düsseldorf.

Barometer- und Temperaturschwankungen der Aussenluft haben keinen Einfluss auf die Richtigkeit der Angaben, da die beiden Kugeln genau gleiches Volumen habenund infolgedessen durch derartige Schwankungen in gleicher Weise beeinflusst werden, so dass sich die Einflüsse gegenseitig auf-lieben. Dagegen ist zu bemerken, dass selbstverständlich die Temperatur der in die Kammer tretenden Rauchgase von wesentlichem Einflüsse auf die Richtigkeit der Angaben sein kann; es ist daher Bedingung, dass die Rauchgase mit annähernd der Aussenluft gleicher Temperatur in den Apparat gelangen.

Die mittels der chemischen Analysen vielfachen an-gestellten Gegenproben sollen stets in Uebereinstimmung mit den Angaben des Apparates gestanden haben.

Um stete Kontrolle über die Thätigkeit des Heizers ausüben zu können, ohne dass derselbe unmittelbar beaufsichtigt wird, werden die Apparate mit einer Schreibvorrichtung zur selbstthätigen Aufzeichnung des Kohlensäuregehaltes in gewissen Zeitabschnitten, versehen.

ohne dass Er-

Zur Aufnahme dieser Vorrichtung ist über der oberen Kammer ein weiteres Gehäuse angebracht (Eig. 15, Taf.). Der Zeiger hat nach oben eine Verlängerung erhalten, welche in dieses Gehäuse hineinragt und an der Spitze mit einem Schreibstift versehen ist. Mittels eines durch ein Uhrwerk bethätigten Exzenters wird dieser Schreibstift in periodischen Zwischenräumen für einen Augenblick langsam schütterungen oder seitliche Schwankungen des Zeigers entstehen, an eine rotierende Papierrolle angedrückt und auf dieser die jeweilige Zeigerstellung in Form eines Diagramms markiert.

Durch entsprechende Umänderung dieser Vorrichtung ist es ferner möglich, den Apparat mit Eernregistrierung zu versehen. Es geschieht dies auf elektrischem Wege und ist zu diesem Zwecke die Zeigerverlängerung nicht mit Schreibstift versehen, sondern sie wird durch Umdrehung des Exzenters mit elektrischen Kontakten in Berührung gebracht; hierdurch wird die in beliebiger Entfernung aufgestellte Schreibvorrichtung (Eig. 16) in Thätigkeit gesetzt.

In welchem Masse durch sachgemässe Benutzung der Gaswage eine Verbesserung des Schürens und damit Erhöhung der Nutzwirkung des Kessels erzielt werden kann, möge z. B. aus nachstehender Tabelle hervorgehen, die seitens der Königlichen Berginspektion in Neunkirchen aufgestellt ist, und zwar auf Grund von Heizversuchen, welche mit und ohne Benutzung einer Gaswage durch geführt wurden. Wie aus der Tabelle¹) ersichtlich, sind die Dampf kosten in dem einen

[) Dem Prospekt der die Apparate ausführenden Firma entnommen; in der Tabelle sind dort für die Dampf kosten und erzielte

öl

Falle von M. 1,09 auf 0,77, in dem anderen von M. 1,09 auf M. 0,84 für 1000 kg Dampf gefallen, wodurch im ersten Falle «ine Ersparnis von 28,9 v. H., im letzteren eine solche von 23,3 v. H. erreicht wurde.

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Fig. 16.

Fernregistrierung zur Rauchgaswage von Custodis.

In Diagramm I—IV (Fig. 17—20, Taf.) seien schliesslich die während einer gewissen Zeit festgestellten Höhen des Kohlensäuregehaltes gegeben und zwar stellen die Diagramme I und Hl den Verlauf ohne Rauchgaswage, Diagramme II und IV denjenigen mit Rauchgaswage dar. Die Höhe des C 0.₂ Gehaltes ist ohne Anwendung des Apparates eine äusserst wechselnde (I und III), während sie hei Benutzung der Gaswage während der ganzen Versuchszeit auf annähernd

Ersparnis die eingeklaminerten Zahlen angegeben, während ich bei Nachrechnung der AVerte die über den eingeklammerten Zahlen stehenden Werte erhalten habe. Es dürfte daher wohl ein Rechenfehler oder sonstiges Versehen vorliegen. Bezeichne z und k die Verdampfungsziffer und die Dampf kosten ohne Gaswage, z₁ und k1 die entsprechenden Werte bei Anwendung des Apparates, so ist die

Ersparnis entweder E — 100 |1 Hier also E = ( 1 —

: = 28,9 v. H. im ersten und E

— 23,3 v. H. im zweiten Falle. Vergl. des Verfassers Aufsatz in Dingl. Journal 1901 S. 230 u. ff.

) oder E

Prozent.

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6,42

. 100

.100

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I709

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KD

. 100

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Kohlenverbrauch

Kessel-

System

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Kohle uü.nd„-qT Heizfläche

suchs

kg Wasser

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qm

Kohlen- Dampfpreis für preis für Ersparnis 1000 kg 1000 kg

v. H.

kg

Heizfläche Rostfläche m.

M.

Stein-

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K.essel

Corn

wall-

Kessel

Hilft Hilft

CD ¹    (V, • CD CD •    CD • CD

4,57    7,70    1,68    64    5,00    1,09

28,9

(23,0)

23,3

(20,7)

derselben Höhe verbleibt. Zu bemerken ist noch, dass bei Diagramm I Zweifel darüber nicht unberechtigt erscheinen, ob der Kohlensäuregehalt an einzelnen Stellen nicht durch andere Beimengungen der Rauchgase, etwa schweflige Säure, beeinflusst wurde, denn an einer Stelle erhält der Kohlensäuregehalt einen Wert (15,7 v. H.), wie er in der Praxis wohl nur in äusserst seltenen Fällen erreicht werden dürfte.

Vergleicht man die mit und ohne Apparat an denselben Kesseln erhaltenen Diagramme (I und II, III und IV), so ergeben sich die Wärmeverluste, welche in den einzelnen Fällen durch die Abgase herbeigeführt wurden, wenn sich der mittlere Kohlensäuregehalt bestimmt für

I 9,8 v. H.

11=10,2 „

III

IV 12,8    .,

und wenn man ferner den Temperaturunterschied T — t in allen Fällen zu 250° annimmt, zu etwa:

250

9,8

. 0,66

16,8 v. H. des Heizwertes

«n

250

. 0,66

16,1 v. H. des Heizwertes

in

8,2

.0,66 = 20,1 v. H. des Heizwertes

«IV

250

0,66 = 12,9 v. H. des Heizwertes

12,8 '

Der Unterschied würde im ersten Falle q — qu

—    16,1    0,7 v. H., im zweiten Falle q

—    12,9 = 7,2 v. H. des Heizwertes betragen, wenn in allen

16,8

IV

20,1

Fällen Kohlen gleicher Beschaffenheit verfeuert wurden, ihr Heizwert also als gleich vorausgesetzt werden kann.¹)

3. Die Rauchgaswage von W. Dürr.² 3)

Auf ähnlichem Prinzip, wie der vorbesehriebene Apparat, beruht das Dasymeter von TU. Dürr.

Der Apparat besteht in der Hauptsache ebenfalls aus einer sehr empfindlichen Wage, welche sich in einem luftdicht verschlossenen, nach vorn mit einer Glasscheibe versehenen gusseisernen Kasten befindet. Der eine Wagebalken trägt die hermetisch verschlossene Glaskugel o (Fig.21,Taf.) von etwa 2 1 Inhalt, der andere ein entsprechendes Gegengewicht, . an welchem sich der Kompensator c befindet. Derselbe besteht aus einer Uförmig gebogenen Glasröhre, welche teilweise mit Quecksilber gefüllt ist. Das eine Ende der Glasröhre ist offen, während in dem anderen, zugeschmolzenen Ende sich atmosphärische Luft befindet, welche den Einflüssen des wechselnden Barometerstandes und der Temperatur ebenso ausgesetzt ist, als die Luft oder die Gase in dem Kasten. Steigt oder fällt die Dichte der Gase infolge von Temperaturoder Luftdruckveränderungen, so ändert in analoger Weise sich auch das Volumen der eingeschlossenen Luft und es tritt eine dieser Veränderung entsprechende Quecksilbermenge nach der einen oder anderen Seite und verschiebt den Schwerpunkt der Wage, wodurch die auf die Kugel einwirkenden störenden Einflüsse der Temperatur oder des Barometerstandes mit vollkommen genügender Genauigkeit kompensiert werden sollen. Ohne Anwendung dieser Vorrichtung würde der Apparat genaue Angaben nicht liefern.

Zur genauen Einregulierung der Empfindlichkeit und des Gleichgewichtes der Wage dienen die beiden Stellschrauben m und n.

Um allen etwaigen Einflüssen der Rauchgase auf die Bestandteile der Wage vorzubeugen, sowie zur Erzielung grosser Dauerhaftigkeit sind die Wagebalkenschneiden und Pfannen aus Edelsteinen hergestellt und die Metallteile der Wage vergoldet oder verplatiniert, ausserdem noch durch einen säurebeständigen Lacküberzug geschützt.

Der Apparat ist in der Kegel noch mit einem Zugmesser ausgerüstet, welcher dem Heizer die gleichzeitige Beobachtung der Zugstärke gestattet..

Der Apparat arbeitet in folgender Weise: zuges.

Der Luftstrahlapparat S saugt die zu untersuchenden Gase durch das in der Regel bis in die Mitte des Querschnittes des Fuchses hineinragende Rohr e an, und zwar geschieht dies infolge der saugenden Wirkung des Schornstein-Die Gase treten zunächst in die mit Baumwollwatte

präparierten Filter (Fig.22,Taf.), wosievonRuss und Flugasche gereinigt werden; alsdann durchströmen sie ununterbrochen den Kasten des Apparates. Bei reiner Luft im Kasten spielt der Zeiger auf Kuli der Skala ein. Umgiebt jedoch die Kugel o eine spezifisch schwerere Gasart, wie sie die Heizgase sind, so erleidet die Glaskugel einen Auftrieb. Die inbetracht kommenden Grössen sind nun derart gewählt, dass ein Volumenprozent Kohlensäure im Gas einem Ausschlag der Zeigerspitze von einem Teilstrich an der Skala entspricht. Es kann somit auch bei diesem Apparat der jeweilige Kohlensäuregehalt der denselben durchstreichenden Gase unmittelbar abgelesen werden.

Die mittels der chemischen Analyse vielfach angestellten Gegenproben sollen auch bei wechselnder Temperatur und verschiedener Spannung der zu untersuchenden Gase stets mit den Angaben des Apparates übereingestimmt haben.

Da hier alle Teile des Apparates von Rauchgasen umgeben werden, so ist nicht zu verkennen, dass die Abnutzung dieser Teile, wenn dieselben nicht besonders gut geschützt oder wenn der Schutzüberzug beschädigt ist, eine verhältnismässig grosse werden kann; auch können die beweglichen Teile, wenn die Wattefilter nicht stets gut in Ordnung gehalten werden, leicht verschmutzen, wodurch natürlich die Genauigkeit der Angaben nicht unwesentlich beeinflusst werden kann.¹)

4. Die hydrostatische Gaswage nach Krell- Schnitze.²)

Die bisher behandelten Apparate ermittelten den Kohlensäuregehalt auf die Art, dass ein bestimmtes Volumen an Rauchgasen gegenüber dem gleichen Volumen atmosphärischer Luft gewogen wurden. Wenn dieses Verfahren an sich nun auch ebenfalls bei der Gaswage nach Krell Anwendung findet, so unterscheidet sich letztere doch dadurch von den vorbesprochenen Apparaten, dass bei ihr zwei Gassäulen (Luft und Rauchgase) von verhältnismässig grossei- Länge gegeneinander gewogen werden; ferner sind hier ausser der Sperrflüssigkeit _alle beweglichen Teile vermieden.

r) Wie mir der Erfinder mitteilt, ist sein Apparat an vielen Stellen mit bestem Erfolge eingeführt gewesen. Er hat jedoch die Fabrikation des Dasymeters als nicht lohnend aufgegeben, da sich auch insofern Unzuträglichkeiten einstellten, als der Erfinder zur Inbetriebsetzung jedes neu aufgestellten Apparates persönlich an Ort und Stelle anwesend sein musste.

²) G. W. Schnitze, Berlin SW.

Der Apparat besteht in der Hauptsache aus dem Standrohr A und dem Manometer B (Fig. 23).

Das Standrohr A ist eine starkwandige Messingröhre von etwa 20 mm lichter Weite und 2 m Höhe. An dem

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Fig. 26.

Fig. 24.

-c

Fig. 25.

Fig. 27.

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Fig. 23.

Hydrostatische Gaswage nach Krell-Schultze.

oberen und unteren Ende des Rohres befinden sich die Hähne a und#, welche durch die Stange c mit einander gekuppelt sind, so dass sie also gleichzeitig ihre Stellung ändern müssen. Die Hähne a und b haben die aus den Fig. 24—27 ersichtlichen Bohrungen. Bei Hochstellung der Stange korrespondieren die Bohrungen Fig. 24 und 25 mit einander, hei Tiefstellung die Bohrungen Fig. 26 und 27. Stehen die Hähne a und b nach Fig. 24 und 25, so werden, AvennHahn a mit einer Quetschpumpe (Beschreibung siehe unter den Absorptionsapparaten) und Hahn b mit dem Gasentnahmerohr in Verbindung gebracht wird, oder umgekehrt, die Rauchgase angesogen. Werden nun die Hähne a und b in die Stellungen Fig. 26 und Fig. 27 gebracht, so Avird nun-

mehr das untere Ende des Standrohres in Verbindung mit einem äusserst empfindlichen Manometer gebracht, während A nach oben etwas geöffnet ist, also in Verbindung mit der atmosphärischen Luft steht. Die Flüssigkeit in dem Manometer steht also einerseits unter dem atmosphärischen Drucke, andererseits unter dem atmosphärischen Drucke plus dem Drucke einer Rauchgassäule von dem Volumen des Standrohres, minus dem Drucke einer Luftsäule von demselben Volumen. Wird der Atmosphärendruck mit A, der Druck der Rauchgassäule mit gr, derjenige der Luftsäule mit gi bezeichnet, so ist der Gewichtsunterschied, welcher auf das Manometer einwirkt, demnach

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(A — gL V g,:) — A

9r — gL

d. h. es werden hier zwei Gassäulen (Rauchgase und Luft) gegeneinander abgewogen.

Da die Grösse des Gewichtsunterschiedes an und für sich keine bedeutende sein kann, so muss das verwendete Manometer ein äusserst empfindliches sein. Um hier alle beweglichen Teile zu vermeiden, geschieht die Messung auf hydrostatischem

schräg

400

gelegt und mit reinem Alkohol von 0,8 spezifischem Gewicht gefüllt. Die Skala ist derart angefertigt, dass jeder Teilstrich unmittelbar 1 v. H. Kohlensäure angiebt (genaueres hierüber siehe unter 5).

Wege. Das Messrohr r ist in einer Neigung von

je nach Umständen — Die Handhabung des Apparates kann eine äusserst einfache genannt werden, die Bestimmung geht äusserst rasch von statten und bedarf insbesondere keiner

Mit dem beschriebenen Apparate kann man nach jedesmaligem Ansaugen von Gasen in das Standrohr A, den Kohlensäuregehalt durch Umschalten der Hähne unmittelbar ablesen und man muss anerkennen, dass, wenn die Angaben mit denjenigen der chemischen Analyse übereinstimmen — wofür im übrigen von dem Verfertiger der Apparate Gewähr übernommen wird — der Apparat zu empfehlen sein wird und geeignet sein dürfte, die chemische Analyse, welche für die Praxis in mancher Hinsicht Mängel resp. Unbequemlichkeiten bietet, teilweise oder ganz zu ersetzen.

besonderen Einübung. Der Kohlensäuregehalt wird in etwa einer Minute nach Füllung des Standrohres angezeigt und kann die Bestimmung daher beliebig oft erfolgen.

Bei der betriebsfertigen Aufstellung solcher Apparate ist insbesondere darauf zu achten, dass sie nach jeder Richtung hin genau wagerecht stehen, wozu zwei senkrecht zu einander stehende Wasserwagen dienen.

5. Der Bauchgas-Analysator nach Krell-Schnitze.¹)

Um den vorbeschriebenen Apparat, welcher nur nach jedesmaligem Ansaugen der Verbrennungsprodukte ein Ablesen des Kohlensäuregehaltes gestattet, auch für stetige Anzeige

geeignet zu machen, musste seine Konstruktion entsprechend abgeändert werden.

Der geänderte Apparat besteht in der Hauptsache ebenfalls aus Manometer B und dem Rohrsystem A (Fig. 28), nur dass bei ihm statt der einen Standröhre deren zwei zur Anwendung gelangt sind und zwar wird durch eine dieser Röhren gewöhnliche Luft, durch die andere Rauchgas angesaugt und der Gewichtsunterschied dieser beiden Gasarten wird auf das Manometer übertragen und von demselben angezeigt.

Die beiden, in einem Blechmantel liegenden Standröhren a und h von etwa 30 mm 1. W. undl,75mHöhe, vereinigen sich an ihrem oberen Ende bei x, woselbst ein halbzölliges Gasrohr g ansetzt, welches zunächst senkrecht nach unten und dann weiter zum

Saugeapparate führt (vergleiche auch Fig. 29, Taf.). Rohr g trägt ein kleines Reguliermanometer j und den Absperrhahn h; ersterer dient zur Einregulierung des Saugeapparates, letzterer zum Absperren der Saugeleitung. Die Röhren a und b sind an ihrem unteren Teile mit den Hähnen f, l und v, beziehungweise e, Ic und w versehen. Die Hähne f und v, bezw. e und w sind nach hinten gerichtet, während die Drei-

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Fig. 28.

Schema des Eauchgasanalysators nach Krell-Schultze.

*) Gr. A. Schnitze, Berlin SW.

weghähne l und Je seitwärts in a und b eimnünden und zwecks gleichzeitigen Einstellen durch eine Hahnstange gekuppelt sind.

Setzt man den Saugeapparat (Fig. 31, S. 69) in Thätig-keit, so treten durch die von den Kesselzügen kommende Leitung d und den Hahn f die Rauchgase in das Standrohr a ein, während durchHahn e Luft einzieht. Beide Gasarten gehen nach oben und bei x durch g ab. Auf diese Weise entstehen zwei Gassäulen von gleichem Durchmesser und gleicher Höhe H, deren Gewichtsunterschied um so grösser wird, je mehr Kohlensäure die Rauchgase enthalten. Da das Gewicht der Luftsäule in b stets gleichbleibt, dasjenige der Gassäule in a aber hauptsächlich von dem Kohlensäuregehalte abhängt, so kann der vorhandene Gewichtsunterschied unmittelbar zur Bestimmung des Kohlensäuregehaltes benutzt werden.

Zu diesem Zwecke sind die beiden Gassäulen bei l und Je durch feste Leitungen n und m mit dem Differenzialmanometer B verbunden. Dasselbe besteht aus der gusseisernen Grundplatte o mit der angegossenen Dose q (siehe auch Fig. 30, Taf.), in deren Wandung fest gelagert und in bestimmtem Neigungswinkel gebracht, das starkwandige Glasrohr r (Fig. 28) liegt, welches an seinem Ende nochmals gestützt und in seiner Lage unverrückbar gehalten wird. Mit Hilfe der Stellschrauben p, sowie der beiden Wasserwagen s und t wird das Manometer und mit ihm das Messrohr in genau wagerechte Lage gebracht, in welcher es verbleibt. In die Dose giesst man bei i die aus reinem Alkohol bestehende, intensiv gefärbte Messflüssigkeit, bis dieselbe den Nullpunkt der neben dem Messrohr liegenden Skala berührt.

Sind nun die beiden Gassäulen a und b in Verbindung mit der Dose und dem Messrohr gebracht, so wird das Manometer durch Ansteigen der Flüssigkeit im Messrohr den Gewichtsunterschied der beiden Gassäulen und mithin, da die Skala dementsprechend angefertigt ist, den Kohlensäuregehalt der Heizgase unmittelbar anzeigen. Da die Rauchgase ununterbrochen durch den Apparat gesogen werden, so macht sich der stets wechselnde Kohlensäuregehalt an dem sich entsprechend ändernden Stand der Flüssigkeit bemerkbar, so dass der jeweilige C0₂-Gehalt in jedem Augenblick ermittelt werden kann.

Die an dem Messrohr anliegende Holzskala hat eine ungleiche, durch die Abweichungen des Messrohres von der genau geraden Form bedingte Teilung, wobei jedes Teilstrich-

intervall

400

Teilungen am Messrohr werden durch eine Kompensationsskala auf eine gleichförmige, gleichwertige Teilung übertragen, an welcher der die Kohlensäureteilung tragende Schieber gleitet. Der letztere hat in dem Teilungszwischenraum

mm Wassersäule entspricht. Diese ungleichen

zwischen 0% und 1% bei 0,6% einen durchgehenden Teilstrich, den korrigierten Nullpunkt, welcher anstatt des be-zeichneten Nullpunktes der Schieberskala bei den Messungen auf den Nullpunkt des Mikromanometers, bezw. auf den Meniscus der Sperrflüssigkeit eingestellt werden muss. Es soll durch diese Korrektion dem Einfluss des grösseren Feuchtigkeitsgehaltes der Verbrennungsprodukte gegenüber der atmosphärischen Luft Rechnung getragen werden, da hier das Wasser durch besondere Apparate nicht ausgeschieden wird. Jedoch ist am unteren Ende des Stand-ii rohres a (Fig. 28) ein Wasser-| Verschluss 2 vorgesehen, wel-^SJIP eher den Zweck hat, das ¥ w sich während des Durch-Tt³    ganges der Rauchgase durch

|    den Apparat ausscheidende

Wasser abzuleiten.

Die Verbindungsleitungen m und n haben in u und ux eingeschaltete kleine Gefässe, welche reinen Alkohol enthalten und durch Gummistopfen verschlossen sind. Der Alkohol verhindert durch eigenes Verdunsten dasjenige der Sperrflüssigkeit.

Der Gasanalysator soll mit seiner Grundpatte auf einer festen Unterlage in einer Höhe von etwa 0,8 m über dem Boden aufgestellt werden, wobei zugleich darauf zu achten ist, dass der Apparat von strahlender Wärme u. s. w. nicht beeinflusst wird. Die Ent

fernung von der Gasentnahme-steile soll zwar nicht unnötig gross genommen werden, doch ist es, wenn anderen Bedin-

Fig. 31.

Sauge-Vorriclitung für den Fall, dass die Absaugung mit Druckwasser erfolgt, gungen nicht. entsprochen

werden kann, vorzuziehen, die Gaszuleitung zu verlängern; 10 m und etwas mehr ist noch zulässig.

Der Strahlapparat (Sauge-Vorrichtung, Fig. 31), soll möglichst dicht am Gasanalysator aufgestellt werden, damit eine Einregulierung der zuströmenden Gasmenge erfolgen kann, ohne dass der Beobachter genötigt ist, seine Stellung

vor dem Apparate zu verändern. Bisher sind zum Ansaugen der Rauchgase unmittelbar durch den Schornsteinzug be-thätigte Apparate verwendet worden. Da dieselben jedoch sehr den Witterungseinflüssen unterworfen sind, so kommen für vorliegenden Fall Strahlapparate zur Anwendung, welche durch Wasser betrieben werden; nötigenfalls kann das Ansaugen auch mit Dampf bewerkstelligt werden und werden für diesen Fall besondere Apparate geliefert.

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b Für gewöhnlich wird für den Betrieb des Saugers ein Wasserdruck von nicht unter 2 Atm. in Aussicht genommen

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Fig. 32.

Gasentnahmevorrichtung und Gasfilter.

und soll der zur Verfügung stehende Druck ein möglichst gleichmässiger sein, so dass es am besten ist, die Wassers Zuleitung an ein Hochwasserreservoir, von anderen Leitungen unabhängig, anzuschliessen. Das Wasserablaufrohr wird nach einem Wasserablaufkanal oder der Kondenswasser-Cysterne geführt, in welch letzterem Falle ein Wasserverlust vermieden wird.

Bevor der Apparat in Benutzung genommen wird, muss die Rohrleitung auf Dichtheit geprüft werden, was in der Weise geschieht, dass man alle Hähne -bis auf l (Fig. 28)

schliesst, auch die Verbindung zwischen Grasentnahmerohr und Wattefilter absperrt und dann mit dein Munde durch den Wasserverschluss z eine Wassersäule von 100—150 mm im Manometer j ansaugt. Ist die Leitung dicht, so muss j auf diesen Stand verbleiben.

Bei Inbetriebsetzung des Apparates wird zunächst das den Wasserzuschuss regelnde Ventil (oder Hahn) behutsam

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Fig. 33.

Diagramm V. Ergebnis olme Verwendung des Gasanalysators.

geöffnet, bis das Manometer j einen Unterdrück von 150 mm oder , mehr zeigt. Sodann wird das Ventil h am Gasanalysator nach und nach so weit beigedreht, bis das Manometer nur

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Fig. 34.

Diagramm VI. Ergebnis mit Verwendung des Gasanalysators.

noch 100 mm zeigt. Alsdann wird der Hahn f für die Gaszuleitung vollständig geöffnet und Hahn e für den Luftzufluss vollständig geschlossen, welcher nebst dem Hahn h bisher offen war, während alle anderen Hähne geschlossen waren.

Das Manometer j wird, nachdem e geschlossen ist,

eine geringere Unterpressung als 100 mm zeigen, und zwar um so weniger, je weniger Widerstände in dem Gaszuleitungs-rqhr vorhanden sind.

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Fig. 35.

Ansicht der Fundament- und Niveauplatte mit Mikromanometer.

Wenn an der Gasentnahmestelle kein Unterdrück (Zug) vorhanden sein würde, so brauchte nur der Hahn f nach und nach so weit geschlossen zu werden, bis das Manometer j auf 100 mm zeigt. Wird jetzt der Lufthahn e ganz geöffnet, so fällt das Manometer auf 25—30 mm Zug herab und es gehen nun durch die beiden Standrohre a und b gleiche Mengen von Gasen.

Wenn aber an der Entnahmestelle der Verbrennungsprodukte, wie es gewöhnlich der Fall, ein Unterdrück (Zug) vorhanden ist, so muss die Einregulierung des Hahnes f in der oben beschriebenen Weise nicht auf 100 mm Unterdrück im Manometer j, sondern auf 100 mm, weniger dem Vierfachen des an der Gasentnahmestelle herrschenden Unterdruckes geschehen, so dass, wenn dieser Unterdrück z. B. 7 mm beträgt, der Hahn f auf

100 — 4.7 = 72 mm

Unterdrück im Manometer einreguliert werden muss. Die Feststellung des an der Gasentnahmestelle herrschenden

Unterdruckes kann in einfacher, leicht erkennbarer Weise durch das Manometer j selbst bestimmt werden.

In neuerer Zeit geschieht die Einregulierung nicht mehr nach der eben beschriebenen, etwas umständlichen Weise, sondern wesentlich einfacher. Mit Bezug auf Fig. 28 gestaltet sich die neuerdings übliche Art der Einregulierung wie folgt:

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Fig. 36.

Aufsicht auf das Mikromanometer und die Registrier-Kamera.

Nachdem der Apparat nach Vorschrift in Betrieb gesetzt wurde, beobachtet man den Stand der Sperrflüssigkeit im Messrohr des Mikromanometers. In einem Zeitpunkt, in welchem die Flüssigkeit bei annähernd gleich bleibendem Kohlensäuregehalte fast stillsteht, schliesst man gleichzeitig Hahn h und f. Hierdurch bekommt man ruhende Grassäulen, da jetzt weder die Absaugevorrichtung, noch der Zug im Kessel irgend welche Einwirkung ausüben können. War nun vorher in dem einen oder anderen der beiden Standrohre Saugwirkung vorhanden, so wird sich jetzt die Flüssigkeit etwas nach rechts oder links verschieben, ehe sie ins Gleichgewicht kommt. War z. B. vorher Saugwirkung in dem

Da in den Standröhren a und b ein Unterdrück von 20 mm und mehr herrscht, der ganze Ausschlag des Mikromanometers aber nur ¹/₂ mm beträgt, so ist es notwendig, dass bei der Verbindung der Mikromanometerschenkel mit den Standröhren durch Umlegen der Hebelstange für die Hähne k und l nach rechts, diese beiden Hähne gleichzeitig öffnen. Es wird dies dadurch erreicht, dass die gegenseitige Lage der Hähne durch Verschiebung des Hebelen des auf der Verbindungsstange, wofür kleine Stellschrauben vorgesehen sind, reguliert werden kann.

Luftrohr b vorhanden, so wird die Flüssigkeit nach Schluss der beiden Hähne h und f nach rechts zurückgehen, war Saugwirkung im Rauchgasrohr a vorhanden, so wird sie nach links ansteigen; in ersterem Falle zeigte der Apparat vorher zu viel, in letzterem zu wenig C0₂ an. Um diese etwa vorhandenen unrichtigen Angaben zu beseitigen, verändert man die Oeffnung des kleinen Messingplättchens, welches in dem Lufteinlasshahn e liegt. Bei einer Oeffnung des Flättchens von 0,7 mm Durchmesser, wie sie bei Anlieferung des Apparates vorgesehen ist, wird durchweg eine Saugwirkung im Luftrohr b entstehen, die Flüssigkeit also etwas nach links heraufgezogen werden, resp. beim Schliessen der Hähne nach rechts zurückgehen. Um diese Erscheinung zu beseitigen, erweitert man mit Hilfe einer dünnen Reibahle die Bohrung im Messingplättchen etwas, probiert durch Schliessen der Hähne h und f wieder und fährt so fort, bis die Flüssigkeit an demselben Punkt stehen bleibt, gleichviel, ob mit ruhenden oder mit bewegten Gassäulen gearbeitet wird, resp. ob die Hähne h und f offen sind oder geschlossen werden.

Das gleichzeitige Schliessen von h und f ist unbedingt erforderlich.

Ist der Apparat einmal einreguliert, so braucht die beschriebene Einregulierung nicht wieder vorgenommen zu werden.

Es möge noch bemerkt sein, dass eine Trocknung der Verbrennungsprodukte durch Chlorkalcium bei diesem Apparate nicht erforderlich ist. Selbstverständlich müssen aber die Verbrennungsprodukte von Russ und Flugasche gereinigt werden, ehe sie in den Apparat gelangen; für diesen Zweck dient der Wattefilter (Fig. 32), bei welchem sowohl vor dem Eintritt der Gase als nach dem Verlassen desselben je ein Wasserabscheider angeordnet wird.

In welcher Weise sich der Gehalt der Rauchgase bei Verwendung des Rauchgas-Analysators gegenüber einem Betrieb ohne Benutzung desselben ändern kann, lassen die Diagramme V und VI (Fig. 33 u. 34) erkennen, von welchen das erstere ohne Verwendung des Apparates, das letztere unter Benutzung desselben erhalten wurde. Aus den Diagrammen bestimmte icli den mittleren Kohlensäuregehalt zu 9,4% ohne Benutzung, und zu 12,6°/o mit Benutzung des Apparates. Nimmt man die mittlere Abgastemperatur wiederum zu 250° an, so ergiebt sich der Verlust durch die Abgase im ersten Falle (für Diagramm V)

17,5 % des Heizwertes

250

qv = 0,66 .

9,4

13,09 °/o des Heizwertes.

und im zweiten Falle (für Diagramm VI) 250

qv 0,66

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Der vorbeschriebene Apparat zeigt den Kohlensäuregehalt wohl kontinuierlich an, giebt jedoch in der besprochenen Konstruktion kein zusammenhängendes Bild von der Höhe des Kohlensäuregehaltes zu bestimmten Zeiten, es sei denn, dass der Stand des Mikromanometers fortlaufend niedergeschrieben werde.

Um bei dem Gasanalysator eine selbstthätige Aufzeichnung zu erreichen, wird derselbe in Verbindung mit einer elektrischen Glühlampe gebracht, die den jeweiligen Stand der Sperrflüssigkeit im Mikromanometer in bestimmten Zeitabschnitten auf lichtempfindlichem Papier, welches in einer Dunkelkammer, der sogen. Registrierkamera, der Zeit entsprechend fortbewegt wird, markiert.

Bei dieser Anordnung ist der gesamte Apparat auf der Fundamentplatte F (Fig. 35), einer starken kreuzförmigen Fisenplatte untergebracht; das Rohrsystem ist gegenüber dem gewöhnlichen Apparate nicht verschieden. Zur Aufnahme des Gewindezapfens des Rohrsystems ist die Platte F mit dem Loch 1 versehen und wird das Rohr mittels Mutter von unten festgeschraubt. Auf der Fläche der Fundamentplatte befinden sich drei Versenkungen, in welche der Stift 2 und die beiden Stellschrauben 3 und 4 der sogen. Niveauplatte V passen. Die beiden Löcher 15 und 16 in letzterer

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dienen zur Aufnahme der beiden Ständer 13 und 14, welche das Mikromanom eter tragen. DieStell-schrauben ,3 un(j 4 dienen zur

Fig. 38. Kamera.

genau wagerechten Einstellung des gesamten Apparatesund insbesondere des Mikromanometers.

Das Mikromanometer selbst ist ähnlich dem bereits beschriebenen und besteht aus der horizontalen, schmalen Platte 5 mit angegossener, oben durch aufgeschraubtem Deckel fest-verschlossener Dose 6 (s. Fig. 35 und 36, sowie Gesamtansicht des Apparates, Fig. 37), welche zum Schutze

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teil

Fig. 39.

Schlitzzylinder.

Kamera.

gegen schroffe Temperaturschwankungen mit Filz umkleidet ist. In dem Deckel befindet sich die winkelförmige Schlauchtülle 7, unten im Boden die mit 'feinem Gewinde versehene starke Regulierschraube 8. In dieDose ist linksseitig das stark-wrandige Glasmessrohr 9 fest eingedichtet und in dem kleinen Rohrträger 10 gelagert. Links am Ende und vorn ist die Platte 5 winkelförmig nach unten gekröpft zur Aufnahme der Quer wasserwage 11 und der Längswasserwage 12. Die Befestigungsschrauben der Wasserwagen sind zum Schutz gegen unbefugtes Verstellen mit starken Winkelbügeln versehen, deren Schrauben verplombt sind.

Das Glasmessrohr 9 hat eine aus schwarzen Strichen hergestellte Teilung, deren Nullpunkt rechts liegt und welche nach links bis 16 % Kohlensäure fortschreitet. Das Innere des Messrohres ist bis zum Nullpunkte mit reinem Alkohol gefüllt, welcher intensiv gefärbt und daher für weisses Licht undurchlässig ist.

Bei 17 steht der Lampenträger 18 mit an dem oberen Ende horizontal befestigter Glühlampe 19. Unter derselben ist ein kleiner Asbestschirm (Fig. 37, Taf.) mit Schlitz befestigt, durch welchen das Lampenlicht in den hinter dem Messrohr 9 im Winkel von 45° befestigten runden Spiegel 20 fällt. Dieser wirft das Licht horizontal durch das Messrohr und die Blende 21 in die Registrierkamera (Fig. 36 und 37, Taf.).

Dieselbe besteht in der Hauptsache aus der Messingtrommel 28 (Fig. 38 und 39), welche durch ein Uhrwerk in 12 Stunden einmal herumgedreht wird. Ueber die Trommel passt lose der sogen. Schlitzzylinder 29 (Fig. 39), welcher an seinem Umfange 240 Schlitze von 0,5 mm Breite und 65 mm Länge besitzt ; die Schlitze sind 2 mm von einander entfernt. Von 20 zu 20 Schlitzen fortschreitend stehen die durchbrochenen Zahlen 1—12, entsprechend einer zwölfständigen Schicht. Seitlich am Schlitzzylinder und parallel mit dein Boden der Trommel 28 befindet sich der etwa 20 mm breite Zeitring 30 mit Einteilung von Viertelstunden. Neben der Klappenöffnung sitzt aussen an dem Gehäuse die im Scharnier bewegliche kleine Pfeil marke 32, mit deren Hilfe man den Schlitzzylinder resp. Trommel 28 auf eine bestimmte Anfangszeit einstellen kann. Das Aufziehen des Uhrwerks geschieht dadurch, dass man bei geöffneter Deckelklappe 23 (Fig. 39) gegen die Messingtrommel 28 drückt und letztere in der Richtung des auf derselben eingravierten Pfeiles dreht.

Die Befestigung der Kamera auf der Niveauplatte (Fig. 35) geschieht mittels der beiden Stifte 23 und 24. Die kreisrunde Verschlussklappe 25 (Fig. 39), welche ein Einbringen des Schlitzzylinders ermöglicht, ist am Rande mit Falz versehen, so dass das Innere des Gehäuses vollkommen gegen Eindringen von Licht abgeschlossen ist.

Zwischen Messingtrommel und Schlitzzylinder wird bei Inbetriebsetzung des Apparates entsprechend zugeschnittenes, lichtempfindliches Papier gebracht, und auf demselben wird die jeweilige Stellung der Sperrflüssigkeit im Mikromano-meter durch einen mittels des Winkel Spiegels 20 in die Registrierkamera geworfenen Lichtstrahles aufgezeichnet. Man erhält daher nach Einbringen des lichtempfindlichen Papieres in eine entsprechende Fixierflüssigkeit ein Diagramm, wie es durch Diagramm VII (Fig. 40, Taf.) dargestellt wird. Das Auswechseln der Papierstreifen in dem Schlitzzylinder kann nach jeder Arbeitsschicht geschehen.

Zur Vervollständigung der Einrichtung resp. zur Entwicklung der Diagramme würden dementsprechend noch einige kleinere Apparate, wie Dunkelkammer - Lampe mit rotem Zylinder, ein Kasten zur Aufbewahrung des lichtempfindlichen Papiers und einige weitere kleinere Gegenstände erforderlich sein.

Wenn das in Fig. 40, (Taf.) dargestellte Diagramm auch vollständig genügt, den Verlauf der Verbrennung zu beurteilen und den Durchschnittskohlensäuregehalt festzustellen, so ist es doch als eine wesentliche, weitere Vervollkommnung des Rauchgasanalysators anzuerkennen, dass die.Firma G. A. Schultze die Registrierkamera in neuester Zeit so abänderte, dass letztere eine ununterbrochene Kurve über den Verlauf des 00₂-Gehaltes liefert. In Diagramm VIII (Fig. 41, Taf.) ist eine solche Aufzeichnung dargestellt, wie sie an einem Kessel des Magdeburger Vereins für Dampfkesselbetrieb zu Magdeburg erhalten wurde.

Wie in Diagramm VII (Fig. 40, Taf.) wird auch hier der Kohlensäuregehalt durch die weisse Fläche dargestellt. Besonders beachtenswert ist- in Fig. 41, Taf., wie scharf die Aenderungen im Feuerraum im Diagramm zum Ausdruck

kommen; insbesondere lässt sich jedes Oeffnen der Feuerthüre dem Diagramm durch Sinken des Kohlensäuregehaltes

aus

erkennen.

c. Absorptionsapparate.

Statt den Prozentgehalt der Heizgase an Kohlensäure durch deren Gewichtszunahme zu bestimmen, ist es in der Regel einfacher, einen Teil der Gase in ein Gefäss von bekanntem Volumen einzusaugen und die darin enthaltene Kohlensäure durch eine Absorptionsflüssigkeit (Kalilauge) zu absorbieren. Man erhält hierbei unmittelbar das Volumenverhältnis der Kohlensäure zu den Heizgasen. Es ist jedoch bei den in Rede stehenden Apparaten weiter gegeben, ausser der Kohlensäure auch den Gehalt der Gase an anderen Bestandteilen, wie insbesondere Kohlenoxyd und Wasserstoff, sowie ferner Sauerstoff zu bestimmen. Von welchem Einfluss die beiden ersteren Gasarten auf die Ergebnisse sein können, ist weiter oben ausgeführt und es lässt sich sagen, dass die Absorptionsapparate genauere Untersuchungen der Feuerungsgase auszuführen gestatten, als diejenigen, welche nur den Kohlensäuregehalt anzugeben vermögen.

Zweck des vorliegenden Aufsatzes kann es natürlich nicht sein, etwa alle für diesen Zweck konstruierten Apparate aufzuzählen — wenn auch Vollständigkeit angestrebt wurde — sondern es sollen nur die in der Praxis eingeführten oder für dieselbe geeignet erscheinenden Vorrichtungen besprochen werden. Bemerkt möge übrigens noch sein, dass sämtliche hierher gehörigen Apparate auf demselben Prinzipe beruhen und dass nur in der Ausführung einzelner Teile und hierdurch in der Bequemlichkeit der Handhabung Verschieden--heiten bestehen.

1. Gasbürette nach Bunte.¹)

Die Gasbürette nach Bunte dürfte die einfachste Vorrichtung unter den Absorptionsapparaten sein. Sie ist nach einiger Uebung durchaus nicht so unbequem, wie es im ersten Augenblick scheint, und ausserdem kann man mit ihr grösste Genauigkeit erreichen.

Der Apparat besteht in der Hauptsache aus der Bürette A (Fig. 41, Taf.) von etwa 120 ccm Inhalt und mit einer Teilung derart, dass der Raum von der Mitte des oberen Hahnes a bis zum Nullpunkte der Teilung genau 100 ccm umfasst. Die Gasbürette ist nochmals mit einem Glasgefässe umgeben. Der Luftraum zwischen beiden soll Temperaturschwankungen

0 Ausgeführt von Job. Ordner. Fabrik für Präzisions-Glasinstrumente, München.

von der Bürette abhalten. Am oberen Ende der letzteren wird der Abschluss durch den mit je einer bis zur Mitte reichenden radialen und achsialen Bohrung¹ versehenen Hahn a mit darüber befindlichem Gefäss t bewerkstelligt ; am unteren Ende befindet sich der Hahn b mit durchgehender Bohrung.

Das Einbringen des zu untersuchenden Gases in die Bürette geschieht entweder durch Ansaugen mittels K au t schu k pu m pe oder aus einem Gasbehälter (Aspirator). Um die Bürette auf dem erstgenannten Wege mit Gas füllen (Fig. 41, Taf.), verbindet man das Innere des Messraumes durch den Schlauch g mit dem Entnahmerohr 11, während man das untere Ende mit der Quetsch- oder Kautschukpumpe in Ver-|||i- bindung bringt und den ]jji. . Hahn b öffnet, zuvor jedoch Wasser in das Gefäss t giesst (25 ccm). Durch die Kautschukpumpe V saugt man so lange Gas durch die Bürette, bis sämtliche Luft daraus entfernt ist; alsdann schliessi man die Hähne a und b; die durchbohrte Spitze des ersteren verschliesst man mittels Schlauch und Glasstäbchen. — Soll die Füllung der Bürette aus einem Gasbehälter erfolgen, so füllt man A mit Wasser und verbindet alsdann die durchbohrte Spitze des Hahnes a mit dem Be-

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Fig. 41.

Apparat nach Bunte.

Steht das Gas unter Druck, so lässt man durch

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passende Drehung des Hahnes einen Teil des Gases durch das Wasser im Trichteraufsatz i entweichen. Während das Wasser durch b abfliesst, füllt sich die Bürette mit Gas.

Zur Bestimmung der Kohlensäure bringt man mittels Gummischlauch das hochstehende Wassergefäss F (Fig. 42)

in Verbindung mit dem Hahn b, nachdem der Schlauch vollständig mit Wasser gefüllt ist. Durch Oeffnen von b tritt Wasser in die Bürette, während das überschüssige Gas durch den geöffneten Hahn a und t entweicht.

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Sobald die Flüssigkeit bis zum Nullpunkte der Skala gestiegen ist, schliesst man beide Hähne und es befinden sich dann genau 100 ccm in der Bürette eingeschlossen. Um nunmehr das Absorptionsmittel einbringen zu können, entfernt man das in die Bürette getretene Wasser; es geschieht dies dadurch, dass man die teilweise mit Wasser gefüllte Saugflasche S durch den vorerst mit Wasser angefüllten Schlauch s in Verbindung mit dem Hahn b bringt, und dann das in der Bürette befindliche Wasser bis nahezu zur» Mitte dieses Hahnes absaugt. Die Absorptionsflüssigkeit,

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Fig. >12.

Kalilauge, lässt man eintreten, indem man hiervon etwas in die Schale P giesst und die Spitze des Hahnes b unter den Spiegel der Flüssigkeit taucht; öffnet man b, so wird letzdtre in die Bürette aufgesaugt. Zur Beschleunigung der Absorption schüttelt man bei geschlossenen Hähnen a Je und b die Bürette, nach dem man sie aus dem

— 81 —

Man fährt mit dem Einbringen

Ständer genommen hat. der Kalilauge nach jedesmaligem Schütteln fort, bis Absorptionsflüssigkeit nicht mehr eintritt und ist dann die Absorption beendet. Alsdann setzt man durch Drehen von a den Trichteraufsatz t mit dem Messrohr A in Verbindung. Nach Wiederauffüllen des Wassers in t bis zur Marke steht das Gas in der Bürette unter demselben Druck wie am Anfang und der Stand der Flüssigkeit im Messrohr giebt den Gehalt des Gases an Kohlensäure in Hundertteilen än (Kv).

¹

) Hergestellt von der Firma: Wwe. Joh. Schumacher, Köln

²

)    Die Ergebnisse sind mit dem Apparate von TU. Dürr (vergl. 3) gewonnen.

³

)    TU. Dürr, München.

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Fig. 43.

Will man in dem verbleibenden Rest des Gases den Sauerstoffgehalt bestimmen, so saugt man einen Teil der Kalilauge ah und lässt eine wässerige Lösung von Pyrogallus-säure und Kalilauge eintreten, welche Flüssigkeit sich durch Sauerstoff dunkel färbt. Man verfährt genau wie vorher und erhält bei festem Stand der Absorptionsflüssigkeit in der Bürette den Sauerstoffgehalt, wenn man von dem jetzt angegebenen Prozentgehalt den vorher gefundenen der Kohlensäure in Abzug bringt.

Für Bestimmung des Kohlenoxydes muss das bisher verendete Absorptionsmittel vollkommen aus der Bürette entfernt werden. Zu diesem Zwecke saugt man die Flüssigkeit mittels der Flasche S vollständig ab, indem man nach entstandener Luftverdünnung Wasser aus dem Gefäss t nachlaufen lässt und damit bis zur vollständigen Entfernung des Absorptionsmittels fortfährt. Man lässt dann saure Ivupferchlorürlösung aufsteigen. Der nun ermittelte Prozentgehalt, weniger der Summe der Kohlensäure und des Sauerstoffes, giebt den Prozentsatz an Kohlenoxyd an.

Zweckmässig werden vor jeder Ablesung die Absorptionsmittel, welche verschieden starke Adhäsion am Glase zeigen, durch Wasser verdrängt und die Ablesungen über Wasser vorgenommen. Dies geschieht, indem man die Hähne a und b öffnet und Wasser aus dem Trichteraufsatz ein- und durch den Hahn b Absorptionsmittel ausfliessen lässt; bei saurer Kupferchlorürlösung wird statt des Wassers verdünnte Salzsäure angewendet. Der Apparat kann in Verbindung mit einer zweiten Bürette ferner für' die Bestimmung des Kohlenoxydes und des Wasserstoffes auf dem Wege der Verbrennung dienen¹ 2).

2. Apparat nach örsat-Fischer.⁸)

Dieser Apparat, zur Zeit wohl einer der gebräuchlichsten, wird entweder mit zwei (Fig. 43) oder mit drei (Fig. 44) Absorptionsgefässen ausgeführt, und zwar dient erstere Art zur Bestimmung von Kohlensäure und Sauerstoff, letztere Art ausser zur Ermittlung dieser beiden Gasarten noch zur Bestimmung von Kohlenoxyd.

Der Apparat besteht in der Hauptsache aus der Bürette A von 100 ccm Inhalt, die in ihrem unteren, etwa 40 ccm haltenden Teile in Zehntel ccm eingeteilt ist. Gegen Einfluss von Temperaturschwankungen ist Bürette A mit einem weitem Glasrohr umgeben, das an den beiden Enden durch Gummistopfen verschlossen ist. Der Zwischenraum zwischen Glaszylinder und Bürette ist mit Wasser ausgefüllt. Die Bürette selbst ist im Gehäuse sicher gelagert und steht unten durch Gummischlauch s mit der Niveauflasche B, am oberen Ende durch Capillarrohr r mit den Absorptionsgefässen C\, C₂ (resp. Cs), sowie mit einem Wattefilter F von meist U-förmiger Gestalt in Verbindung. Die Schenkel des U-Bohres

werden mit Watte gefüllt, während sich in der unteren Biegung etwas Wasser befindet,³) um das angesaugte Gas sicher mit Feuchtigkeit zu sättigen. Durch die Hähne B\, H₂, H₃, können die Absorptionsgefässe, durch Hahn mit Winkelbohrung kann der Filter und hiermit der Gaszufluss zur Messbürette A abgeschlossen werden. Die Hähne müssen selbstverständlich immer gut gehend und dicht schliessend

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Fig. 44.

erhalten werden, was am besten durch Einfetten mit Maselin geschieht. Durch Schlauch s₂ ist das eine Ende des Filters F mit der Quetschpumpe P verbunden.

Die Absorptionsgefässe sind mit dem Capillarrohr r durch kurze Schlauchstücke verbunden und zur Vergrösserung der Berührungsfläche zwischen Gas und Flüssigkeit mit dünnen Glasröhren angefüllt. Die Gefässe stehen am unteren Ende mit in der Kegel gleich grossen Aufnahm ege fassen, welche oben durch Gummistopfen verschlossen sind, in Verbindung. Durch den Verschlussstopfen ist ein Glasrohr geführt, Avelches zwecks Abhaltung der atmosphärischen Luft von den Absorptionsflüssigkeiten mit einem Gummiballon G (Fig. 44) in Verbindung steht. Es kann für sämtliche Gefässe ein gemeinschaftlicher oder für jedes derselben ein gesonderter Ballon zur Anwendung gelangen. Als Absorptionsflüssigkeiten verwendet man für Bestimmung der Kohlensäure Kalilauge von 1,20 bis 1,28 spez. Gewicht, für Sauerstoff Pyrogallussäure (15 g in 30 ccm Wasser und fügt etwa 80 ccm Kalilauge hinzu) und für Kohlenoxyd Kupferchlorid (35 g in 200 ccm Salzsäure und einige Kupferspähne). Die Absorption des Sauerstoffes würde sich auch durch feuchten Phosphor bewerkstelligen lassen. Das Gefäss müsste dann natürlich zur Einbringung dieses Absorptionsmittels entsprechend gestaltet sein. Die Absorptionsgefässe werden bis etwa zur Hälfte mit Flüssigkeit gefüllt und die letztere sodann auf die entsprechenden Marken mx, m₂ und m₃ eingestellt (unterhalb der betreffenden Absperrhähne) was durch Absaugen der Luft aus dem Kaum oberhalb der Flüssigkeit in jedem Gefässe durch die mit Wasser gefüllte Bürette geschieht.

Um festzustellen, ob der Apparat und die Gaszuleitung dicht sind, setzt man Hahn i/₄ in Verbindung mit der Bürette, quetscht das Gasentnahmerohr kurz nach dem Austritt aus dem Kessel ab und öffnet den Quetschhahn des Schlauches s. Die Wassersäule in A sinkt direkt beim

Oeffnen etwas, muss dann aber auf demselben Niveau fest stehen bleiben. Ist dies nicht der Fall, so ist irgend eine Undichtigkeit vorhanden, die beseitigt werden muss.

Um den Apparat bequem fortscliafifen zu können, ist derselbe in einem verschliessbaren, bequem zu tragenden Holzkasten untergebracht.

der Zwischenraum zwischen

Zum Gebrauche des Apparates muss —- falls dies nicht vorher schon geschehen Bürette und Glasrohr sowie Flasche B mit destilliertem AVasser gefüllt werden. Alsdann stellt man die Flasche B hoch und setzt die Bürette durch entsprechende Drehung des Hahnes Hi mit der Aussenluft in Verbindung, sodass das AVasser in der Bürette hochsteigt. Bei Marke 100 im Messrohr stellt man Hahn Hi so, dass das Entnahmerohr in Verbindung mit der Quetschpumpe P steht und saugt mittels derselben Gase durch die Rohrleitung. Ist man sicher, dass

letztere nur mit Rauchgasen gefüllt, dass also alle Luft daraus verdrängt ist, so verbindet man durch Drehen des Hahnes if4 die Entnahmestelle mit der Bürette und lässt durch Senken der Flasche und mithin Fmtfernen des Wassers aus der Bürette Gase ansaugen. Sobald das Wasser die Marke Null im Messrohr erreicht hat, scliliesst man i/₄ und hat mithin 100 ccm Gase im Apparat.

Zur Bestimmung des Kohlensäuregehaltes verbindet man durch Drehen des Hahnes Ht die Bürette mit dem Gefässe Cx, hebt die Flasche B, so dass • das Glas nach Cx Übertritt, senkt B wieder und treibt durch Heben der Flasche das Gas nochmals in das Absorptionsgefäss, worauf man durch Senken der Flasche B die Kalilauge wieder auf die Marke einstellt. Nach Schlüssen des Hahnes Hx hält man die Flasche B so, dass die Flüssigkeitsspiegel in dieser und in der Messbürette gleichstehen; der alsdann an letzterer abgelesene Wert giebt unmittelbar die Volumenprozente an Kohlensäure an.

In gleicher Weise verfährt man bei Bestimmung des Sauerstoffes, nur wird hier im allgemeinen ein öfteres Ueber-treiben des Gases in das Absorptionsgefäss erforderlich sein. Der nach Beendigung der Absorption in der beschriebenen Weise festgestellte Stand der Sperrflüssigkeit in der Bürette giebt die Summe an Kohlensäure- und Sauerstoffgehalt an.

Ebenso verfährt man bei Bestimmung des Kohlenoxydgehaltes. Die Absorptionsfähigkeit der Kupferchlorürlösung wird aber schon nach einiger Zeit unsicher. Fischer zieht daher vor⁵) diese Probe auf Kohlenoxyd gar nicht erst auszuführen. Soll Kohlenoxyd bestimmt werden, so ist das genauere. Verfahren vorzuziehen.⁶)

Zum Nachweis, ob andere Bestandteile als Kohlensäure in den Heizgasen enthalten sind, kann die Feststellung des

⁵) Siehe Fischer, Taschenbuch für Feuerungstechniker 1901,

Seite 34.

⁶) Daselbst S. 35. Im Uebrigen möge noch bemerkt sein, (lass in der reinen Praxis die Gase meist so genau nicht untersucht werden können, da für ausführliche Versuche an Ort und Stelle nicht die erforderliche Zeit und Hilfe vorhanden ist. Man beschränkt sich in der Regel darauf, nur den Kohlensäuregehalt zu bestimmen und nur von Zeit zu Zeit, d. h. in längeren Zwischenräumen Sauerstoff- und Kohlenoxydgehalt festzustellen. Werden genauere Untersuchungen gewünscht, so müssen diese doch im Laboratorium vorgenommen werden und es genügt dann auch nicht allein, dass ausser C 0₂ nur 0 und C 0 bestimmt wird (vergl. weiter oben V), sondern es müssen auch noch der etwaige Wasserstoff' und die Kohlenwasserstoffe, sowie der Russ festgestellt werden, welch letzterer bei entsprechender Kohle immerhin recht wesentlich werden kann (vergl. z. B. Bericht der Heizversuchsstation München 1879/81, Bayer. Industrie- und Gewerbeblatt).

8G

Sauerstoffgehaltes allein schon dienen (vgl. Schluss-bemerkung).

Die Flüssigkeiten in den Gefässen müssen natürlich, sobald die Absorption träge wird, erneuert werden.

Es ist aus Vorstehendem ersichtlich, dass dieser Apparat wesentlich bequemer zu handhaben ist, als der vorbeschriebene und dass derselbe sehr schnell in Bereitschaft gesetzt werden kann. Kleine Ungenauigkeiten der Angaben entstehen durch das Capillarrohr.

3. Orsat-Apparat nach Fuchs.⁴)

Aelmlich, wie der eben beschriebene Apparat, ist derjenige nach Fuchs (Fig. 45).

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Fig. 45.

Der Apparat besteht wie jener aus der Gasbürette a von 100 ccm Inhalt, deren Marke 100 ccm auf der unterhalb der Hahnhülse befindlichen Capillare liegt, und ist am oberen Ende mit dem Dreiweghahn h versehen, am unteren durch Schlauch c mit der Flasche d in Verbindung gesetzt. Ueber den Absorptionsgefässen f befindet sich ein Raum, gross

genug, um beim Transporte oder Nichtgebrauche der Flasche d dieselbe dort unterzubringen.

Jedes der Absorptionsgefässe f besteht aus zwei zylinderförmigen Glaskörpern von etwa 110 ccm Inhalt, welche durch ein Rohr leitend mit einander verbunden sind. Der untere Glaskörper ist durch Hahn cj verschliessbar, welcher auf der, der Ansatzseite gegenüberliegenden Stelle ein kurzes Stück capillares, mit Schlauchstück versehenes Rohr trägt. Das Capillarhahnrohr des früheren Apparates kommt hier in Fortfall. Die Gasbürette a ist mit den Absorptions-gefässen f durch das Rohr i verbunden, ln Verlängerung davon ist das Wattefilter k vorgesehen, welches vermittels des Hahnes l mit der Rauchgasleitung verbunden oder davon abgeschlossen werden kann. Zum Ansaugen der Rauchgase dient der Respirator m. Der Hahn h besitzt die Bohrungen, wie die Stellungen n, o und p ergeben.

Der Apparat wird ähnlich gehandhabt, wie der bereits beschriebene. Nach Einstellung der Absorptions-tlüssigkeiten auf die Marke wird Hahn b in die Stellung n gebracht und mittels des Respirators Wasser in die Bürette gesaugt (es könnte dies natürlich auch durch Hochstellen der Flasche und Abnehmen der Quetschpumpe geschehen). Nach Einstellung des Wasserspiegels auf Marke 100 bringt man Hahn b in die Stellung o und saugt, indem man auch l öffnet, Gase durch die Rohrleitung; dann dreht man b in die Stellung p und es findet Füllung der Bürette mit Gasen statt, indem man Flasche d senkt. Bei Marke Null stellt man Hahn l ab, indem man beide Wasserspiegel (Flasche d und Bürette) in gleicher Höhe hält und treibt alsdann die Gase in die Absorptionsgefässe. Die Bestimmung geschieht in der bekannten Weise. Der Apparat wird mit zwei und drei Absorptionsgefässen geliefert, je nachdem nur Kohlensäure und Sauerstoff, oder ausserdem noch Kohlenoxyd bestimmt werden soll. Als Absorptionsmittel finden dieselben Flüssigkeiten Verwendung, wie sie weiter oben bereits angegeben sind.

Der Apparat ist ohne Zweifel noch etwas praktischer zu handhaben, als derjenige nach Fischer; doch dürfte die Genauigkeit eine grössere nicht sein, als bei diesem.

4. Apparat nach C. Schmitz?)

Eine gute, transportsichere Form zeigt der Apparat von C. Schmitz (Fig. 46), welcher in einen polierten Holzkasten mit fester Rückwand eingebaut ist.

Die Bürette a ist hier mit einem fest mit ihr verschmolzenen und mit Wasser gefüllten Mantel umgeben, so dass das Abdichten der Bürette in dem Schutzrohr, welches

⁸) Hergestellt von Fr. Fischer & Röwer. Stiitzerbach i. Thür.

bei mangelhafter Ausführung leicht .zum Tropfen Anlass giebt, ganz wegfällt. Das Schutzrohr, wie es bei manchen Apparaten üblich ist, leer zu lassen, d. h. nur mit Luft füllen, ist nicht zu empfehlen, da die Luft viel weniger geeignet ist, Temperaturschwankungen des in der Bürette eingeschlossenen Gases zu verhindern, als Wasser (spez. Wärme 0,31 resp. 1,0). Unmittelbar an die Bürette ist der Dreiweghahn g angebracht und schliesst oben der Sauger 91 an.

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Das links zeigende, angeschmolzene Capillarrolir führt zum Hahnrohr f, welches 3 (resp. bei Apparaten für zAvei Gase 2) Dreiweghähne enthält. Links schliesst sich dann durch einen Bogen das Filter e und an dieses das Gasentnahmerohr mit Schlauch d an.

Aus dieser Anordnung geht hervor, dass beim Absaugen mittels Saugers gx das ganze Hahnrohr von frischem Gas durchspült wird (wie dies übrigens auch bei dem Apparat nach Fuchs der Fall ist), so dass also das Zurückbleiben von altem Gas aus den früheren Untersuchungen in den schädlichen Räumen auf ein Minimum beschränkt ist.

Die Absorptionsgefässe ex bis c₃ (resp. cx und c₂, siehe Fig.46 S.112) bestehen aus dem eigentlichen Absorptionsgefäss, welches mit Glasröhren gefüllt ist und einem Mantelgefäss, welches das erstere umschliesst. In den so entstandenen Ring-raum treten die Absorptionsflüssigkeiten ein. Unten haben die Doppelgefässe einen Tubus, durch welchen die Glasröhren eingeführt werden können, durch welchen aber auch mittels Schläuche lx bis fa, die mit Quetschhähnen geschlossen sind, die Entleerung und Füllung mit den Absorptionsflüssigkeiten erfolgt. Auf diese Weise ist erreicht worden, dass der Apparat äusserst transportsicher wurde und zugleich das Füllen und Entleeren der Rohre gestattet, ohne einen Teil des Apparates abbauen zu müssen. Jedes Umschliessungsrohr der Gefässe c ist oben mit einem angeschmolzenen Glasrohr versehen, über welches je ein Gummiballon zur Abhaltung des Sauerstoffes der atmosphärischen Luft geschoben wird.

Eine kleine Vorrichtung, die jedoch von wesentlicher Bedeutung für das bequeme Arbeiten mit dem Apparat ist, ist der drehbare Schlauchhalter h. In ihm wird der Schlauch des Saugers, der oben an die Bürette anschliesst, und der Gasentnahmeschlauch d, welcher zum Filter e führt, eingelagert. Die Schläuche können infolgedessen nicht knicken-und werden gleich oben seitwärts vom Apparat geführt, so dass sie handgerecht untergebracht sind, aber das Arbeiten an den Hähnen und das Ablesen an der Bürette nicht hindern. Für den Transport kann der Schlauchhalter in den Kasten zurückgedreht werden.

Die Absorptionsflüssigkeiten sind in Vorratsflaschen nx bis n₃ mit Pat entverschluss unter gebracht, die in 3 Abteilungen des Kastens transportsicher lagern. Ein beigegebener kleiner Trichter m dient zum Füllen der Absorptionsrohre. In der Abteilung o findet die Niveauflasche i Platz, während der Sauger gx und kleinere Teile in dem Fache p untergebracht sind. Die Transportflaschen und die Niveauflasche werden für den Transport selbst in zugehörige Friesstücke gehüllt.

Die Handhabung und sonstige Inbetriebsetzung des Apparates ist ähnlich, wie die der früheren und dürfte nach der Beschreibung und Handhabung der oben behandelten Apparate unschwer zu erkennen sein.

5. Apparat nach Arndt.¹)

Wie des öfteren schon darauf hingewiesen wurde, ist es in der reinen Praxis nicht immer möglich, ganz genaue Heizgasuntersuchungen anzustellen, d. h. ausser Kohlensäure

²) Firma Wive. Joh. Schumacher, Köln u. Ados, Feuerungstechnische Gesellschaft m. b. H., Aachen.

auch Sauerstoff, Kohlenoxyd, Wasserstoff u. s. w. zu bestimmen, sondern man wird und muss sich oft damit begnügen, nur den Kohlensäuregehalt festzustellen. Es ist daher für solche Fälle auch nicht erforderlich, dass der Apparat Vorrichtungen zur Bestimmung anderer Gasarten enthält, wenn im übrigen nur auf recht praktische Anordnung für die Bestimmung der Kohlensäure Rücksicht genommen ist. Ein Apparat, welcher dieses Ziel erstrebt und wohl erreicht, ist derjenige von der Firma Wwe. Joh. Schumacher zu Köln.

Der Apparat besteht aus dem Messgefässe M (Fig. 48, resp. Mi und M₂, Fig. 47), der Kautschukpumpe P, dem Filter F, dem Gefäss für die Kalilauge K und der aus dem

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Fig. 47.

Schema des Apparates nach Arndt.

Halter herausnehmbaren Flasche S. Die rechts oben im Kasten angebrachte Einfüllflasche E dient zum Einguss der Kalilauge; A ist das Absorptionsgefäss.

Das Messgefäss besteht aus den beiden Glasröhren Mi und M₂ (Fig. 47, schematische Darstellung), welche oben und unten kommunizieren. In das Rohr Mi, welches im oberen Teile kugelförmig erweitert ist, ist das Rohr r eingeschmolzen. Die Teilung für das Messgefäss ist derart angefertigt, dass das untere Ende des Rohres r gleichzeitig den Nullpunkt der Skala bildet (Fig. 48) und der Inhalt des Messgefässes Mi plus dem Inhalte des Gefässes M₂ von diesem Nullpunkte an bis zur Marke m oberhalb der Vereinigung der beiden Schenkel des Messgefässes 100 ccm beträgt.

Zur Ausführung von Analysen wird das Absorptions-gefäss A durch die Flasche E mit Kalilauge gefüllt und zwar bis zum Ansatz des gebogenen Schlauches, welcher das Absorptionsgefäss mit dem Messgefäss verbindet. Hierauf

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Fig. 48.

Absorptionsapparat nach Arndt.

wird die Senkflasche S herausgenommen und mit Vs Glvcerin und ²/s Wasser gefüllt, so dass letzteres beim Heben der Flasche durch das Messgefäss hindurch bis zu der eingravierten Marke m steigt. Ist dies erreicht, so soll der Boden der Flasche S eben noch mit der Flüssigkeit deckt sein.

be-

Das Ende der Kautschukpumpe P wird mit dem Gas-entnahmerohr in Yerbindung gebracht, docli ist es vorteilhaft, wenn zwischen dieses und Pumpe nochmals ein Wattefilter geschaltet wird, um Arerschmutzen der Pumpe durch Russ zu vermeiden.

Die Senkflasche S wird nun soweit gesenkt, dass die Gase ungehindert Eintritt in das Messgefäss haben. Durch Zusammendrücken der Kautschukpumpe treibt man die Gase durch das Filter in das Messgefäss und weiter durch das Rohr r ins Freie. Hebt man, nachdem man sicher ist, dass sich nur Gase in den Messrohrschenkeln befinden, die Senkflasche Sj so wird die Flüssigkeit in den beiden Schenkeln hochsteigen, zunächst die Mündung des Rohres f zum Filter F abschliessen und durch den gebogenen, dünnen Gummischlauch auf die Kalilauge in A drücken. Die Flasche S muss so weit gehoben werden, dass die Absperrflüssigkeit bis zu der Marke m steigt. Die Gase werden die Kalilauge aus dem Absorptions-gefäss A teilweise verdrängen und wird auf der dann entstehenden grossen Oberfläche der Kalilauge die Absorption der Kohlensäure vor sich gehen. Nach etwa 10 Sekunden wird Flasche S gesenkt und es wird jetzt die Flüssigkeit in dem Rohr r, die natürlich entsprechend höher stand, als Marke m, schneller sinken, als die Flüssigkeit in dem Mess-gefässe selbst. Allmählich wird Uebereinstimmung zwischen dem Stande der beiden Flüssigkeitsoberflächen eintreten. Die Höhenlage, bei der dies geschieht, zeigt die Prozente der im Gase enthalten gewesenen, absorbierten Kohlensäure unmittelbar an.

Wird nach 150 bis 200 Analysen die Absorption träge — was man daran erkennt, dass mit demselben Gas, wenn es noch einmal in das Ahsorptionsgefäss A gedrückt wird, ein höherer Gehalt erzielt wird — so muss die Kalilauge erneuert werden. Zu diesem Zwecke nimmt man die rechts oben befindliche Flasche E heraus, leert sie und füllt sie mit frischer Lauge.

6. Selbstthätig aufzeichnender Absorptionsapparat von Arndt.⁵)

Die bisher Gehandelten Absorptionsapparate gestatten nur nach jedesmaliger Füllung und Handhabung seitens des Untersuchenden die Feststellung des jeweiligen Kohlensäuregehaltes. Arndt hat nun einen Apparat konstruiert, welcher den Prozentgehalt an Kohlensäure durch Absorption feststellt und hierbei den jeweils durch den Apparat bestimmten Gehalt selbstthätig aufzeichnet. Das Prinzip, nach welchem der Apparat arbeitet, resp. den Kohlensäuregehalt feststellt, ist an und für sich dasselbe, wie bei dem soeben beschriebenen Apparate.

Durch ein vom Schornsteinzug- betriebenes Kraftwerk (vergl. weiter unten) wird die in Fig⁻. 49, Taf. links stehende Flasche mit einer Sperrflüssigkeit, Glyzerin, in bestimmten -Zeitabschnitten um den Hub H gehoben und gesenkt. Die Flasche steht mit dem Gasbehälter (Messgefäss) Gi durch den Stutzen St 1 und dem Schlauch vi in Verbindung und kommuniziert somit das Glyzerin in der Flasche und Gi. Inder höchsten Stellung der Flasche spielt die Sperrflüssigkeit auf Marke m₂ des Gasbehälters Gi ein. Das Gefäss Gi ist mit Teilung versehen und beträgt sein Rauminhalt zwischen den Teilstrichen 0 und 20 20 ccm, dasjenige von Kuli bis Marke m₂ 100 ccm.

Solange das Glyzerin den Gaseintritt gi am Gefäss Gi nicht abgeschlossen hat, können die in Pfeilrichtung I durch den Stutzen StH und Rohr s₂ eingepumpten Feuerungsgase in Gi frei zirkulieren und durch das Rohr n im Gasbehälter weiter durch Rohr ss in Pfeilrichtung II in die Atmosphäre treten. Durch selbsttätiges Heben der Flasche steigt das Glyzerin im Gefäss Gi, versperrt zunächst den Gaseintritt gi und verhindert somit das weitere Eintreten der Rauchgase in das Messgefäss. Die dann noch unter dem Pumpendrucke ankommenden Gase sind genötigt, durch das Sperrgefäss S₆ unter Ueberwindung der Flüssigkeitssäule h durch Stutzen St₂ in die Atmosphäre zu treten. Es werden so von dem gesamten Inhalte der Pumpenglocke etwas mehr als 100 ccm Gas zwecks Analyse abgefangen, während der Rest in die Atmosphäre zurücktritt.

Wird nun die Flasche weiter gehoben, so wird die Sperrflüssigkeit bei Erreichung des Nullpunktes der Skala in dem Apparate eine Gasmenge von 100 ccm von atmosphärischer Spannung eingeschlossen haben. Diese wird nun bei weiterem Steigen der Sperrflüssigkeit bis zur Marke rn₂ durch das dünne Rohr s₄ auf die Absorptionsflüssigkeit (Kalilauge) im Gefässe A gedrückt. Hierbei wird die Kohlensäure absorbiert und die Kalilauge von dem Rest der Gase verdrängt. Letztere steigt durch den engen Gummischlauch über Marke m₃ in den Luftraum a\, versperrt bei weiterem Steigen die Oeffnung des Rohres r₃ und hat in diesem Augenblick etwa 60 ccm atmosphärische Luft durch r₃ in die Atmosphäre verdrängt.

Der nun nach unten hydraulisch abgeschlossene Luftraum a₂ ist oben mit dem im Gefässe G₂ eingegossenen Glasstutzen G₃ verbunden. In dem Glase G₂ befindet sich Glyzerin, in welches eine mit Führungsspitzen versehene Tauchgloche T eintaucht. Bei dem Eindringen der Kalilauge in den Luftraum a₂ nach geschlossenem Röhrchen r₃ wird nun eine entsprechende Luftmenge durch Schlauch s-₀ unter die Glocke T gedrängt. 20 ccm werden benötigt, um Glocke T bis zum Mitnehmerstifte W\ des Registrierhebels R zu lieben. Die weiter noch bleibenden 20 ccm abzüglich der von der Kalilauge absorbierten Kohlensäure werden zur Aufzeichnung des Diagramms, d. h. zum Heben der Schreibfeder F durch den Hebel II, vermöge Steigens der Kalilauge im Lufträume a₂, der damit verbundenen Luftverdrängung und hierdurch wieder bewirktes Steigen der Glocke T benutzt. Diese letztere wird also um so weniger gehoben, je mehr Kohlensäure in den Heizgasen vorhanden war und umgekehrt. Entsprechend wird die Feder F eine um so höhere Linie auf dem Diagrammstreifen aufzeichnen, je weniger Volumenprozente Kohlensäure die im Apparate eingeschlossenen Gase enthielten.

Die von einem kleinen Konsol Z gestützte Schreibfeder F bewegt sich auf einer Trommel auf und ab, die den Diagrammstreifen trägt; diese Trommel macht, durch ein Uhrwerk getrieben, in 24 Stunden eine Umdrehung.

Hat das Glyzerin seinen höchsten Stand bei Marke m2 im Gasbehälter erreicht, ist mithin die Flasche in ihrer höchsten Stellung, so ist die Analyse beendet. Es tritt ein selbstthätiger Hubwechsel der Flasche ein und die letztere, sowie die Sperrflüssigkeit in Gi sinkt, ebenso die Kalilauge in ai, während sie in A steigt, hierdurch aber das von der Kohlensäure befreite Gas nach Gi zurückdrängt, und werden mit den durch den Gasbehälter neu angesaugten Gasen in die Atmosphäre befördert. Da die Pumpen ungefähr das Dreissigfache des zu einer Analyse erforderlichen Gases fördern, so ist genügende Sicherheit vorhanden, dass die neu zu analysierende Gasprobe keinerlei Gasreste der vorangegangenen enthält.

Auf diese Weise wiederholen sich die einzelnen Gasanalysen ganz selbstthätig alle 10 Minuten oder öfter, je nachdem man das Kraftwerk schneller oder langsamer durch Stellen des im Verbindungsrohr zum Schornsteinzug eingeschalteten Quetschhahnes Q (Fig. 51, Taf.) arbeiten lässt.

Der ganze Apparat befindet sich in einem mit einer abschliessbaren Glasthüre versehenen Holzkasten.

Kontrollieren lassen sich die durch Schreibfeder F aufgezeichneten Angaben, indem man beim Sinken der Flasche die beiden Flüssigkeitsspiegel im Messgefässe Gi und Rohr n beachtet. Der Teilstrich, an welchem beide Flüssigkeitsspiegel auf einer Höhe stehen (vergl. den Vorgang bei dem vor diesem beschriebenen Handabsorptionsapparate), giebt den wirklichen Kohlensäuregehalt an und muss die Aufzeichnung der Feder F mit diesem übereinstimmen.

Das Ansaugen und Weiterdrücken der Gase durch den Apparat geschieht durch eine doppeltwirkende Gaspumpe. Dieselbe besteht aus den Gef ässen A und B (Fig. 50, Taf.), welche bis zu einem Ueberlauf mit Wasser gefüllt sind und durch

deren Boden je ein Saugrohr a und b geführt ist. In die Sperrflüssigkeit tauchen zwei Pampenglocken Gi und G₂, die abwechselnd saugen und drücken.

Wird nun z. B. die Glocke G₂ vom Kraftwerk gehoben, so entsteht unter der ersteren eine Luftverdünnung und die Glocke saugt das von c ankonnnende Gas nach Ueberwindung der kleinen Fiüssigkeitssäule f an. Tritt Hubwechsel ein, so drückt die Glocke G₂ die Gase durch Ventil V₄ und V₂, die Gase überwinden wieder eine Flüssigkeitssäule gleich f und werden in der Pfeili'ichtung in den eigentlichen Apparat gedrückt. Gas, welches durch ein Ventil gegangen ist, kann nicht mehr durch dasselbe zurück. Beim Heben und Senken der Glocke Gi arbeiten die Ventile V₃ und Vi in entsprechender Weise Die Ventile werden bis zur Marke mit reinem Glyzerin gefüllt.

Zur Bethätigung sowohl der Gaspumpen, als auch zum Heben und Senken der Glyzerinflasche, dient das Kraftwerk (Fig. 51, Taf.). Dasselbe besteht aus einem Behälter, Avelchey bis zur Marke mit einer Sperrflüssigkeit (Wasser) gefüllt ist. Um das Gewicht des Behälters zu vermindern, befindet sich im Innern ein Hohlzylinder, der zugleich dazu dient, das Saugrohr oben festzuhalten. Eine Glocke taucht in die Sperrflüssigkeit. Am Gehäuse ist ein Holzgestell befestigt, dass die Schnurscheiben J, G, H und ein Ventil trägt. Die Luftkammer des letzteren ist mit dem Schornstein durch ein Bohr verbunden.

Bei geschlossenem Ventil erstreckt sich der Schornsteinzug von der Luftkammer des Ventils durch einen Schlauch und Bohr unter die Glocke, erzeugt dadurch Luftverdünnung und der atmosphärische Luftdruck drückt die Glocke herab. Auf der Scheibe J befinden sich nun zwei Mitnehmerstifte, die einen Hebel abwechselnd von der einen • Seite auf die andere weiden. Es würde dementsprechend der eine Mitnehmer, wenn angenommen wird, dass das Ventil geschlossen ist, den Hebel über die Vertikale werfen und infolgedessen würde sich das Ventil öffnen. Der Schornsteinzug kann sich nun nicht mehr bis unter die Glocke erstrecken, da die unmittelbare Luftverbindung hergestellt ist und der Druckunterschied auf und unter der Glocke ist nicht mehr vorhanden.    Ein ausbalanziertes

Gegengewicht K zieht nun die Glocke so lange in die Höhe, bis der andere Mitnehmer den Hebel wiederum über die Vertikale wirft und so das Ventil wieder schliesst, worauf die Glocke, da nunmehr der Schornsteinzug in Thätigkeit tritt, wieder sinkt. Auf diese Weise wiederholt sich das Spiel ununterbrochen. Zwischen Luftkammer des Ventils und dem Bohr befindet sich eine Quetsche, mit deren Hilfe man die Zugstärke drosseln kann.

Um den Apparat ausser Thätigkeit zu setzen, entfernt man aus dem Rohre unten den Stöpsel S.

Als Gasfilter, welcher möglichst unmittelbar nach dem Austritt des Gasentnahmerohres aus dem Kessel in die Gaszuleitung eingeschaltet wird, wird hier der in Fig. 52, Taf. dargestellte Apparat benutzt, dessen Konstruktion aus der Figur ohne weiteres zu ersehen sein dürfte.

Das Diagramm Fig. 53, Taf. stellt die Aufzeichnung des Apparates während einer Arbeitsschicht von 24 Stunden dar. Beim Beurteilen des Diagramms ist zu beachten, dass hier die weisse Fläche die Kohlensäureprozente bedeuten, welche von der oberen Begrenzungslinie des Diagrammes aus zu rechnen sind. Der Kohlensäuregehalt wird also um so grösser, je geringere Höhen die im Diagramm aufgezeichneten Senkrechten annehmen.

d) Rauchgas-Sammelapparate.

Die vorstehend beschriebenen Apparate zur Bestimmung der Kohlensäure sollen durchaus keine Aufzählung aller hier überhaupt inbetracht kommenden Apparate sein, sondern es sollte nur insofern etwas Vollständigkeit angestrebt werden, als alle in der Dampfkessel- und Feuerungspraxis brauchbaren und teilweise in Verwendung stehenden Apparate und Vorrichtungen genannt werden sollten. Sie Alle bedürfen, mögen sie nun zur stetigen Anzeige oder zur zeitweisen Feststellung des Kohlensäuregehaltes dienen, einer entsprechenden Wartung, um sie in betriebsfähigem Zustande zu erhalten und die Angabe richtiger Ergebnisse zu sichern. Insbesondere betrifft dies alle selbstthätig aufzeichnenden Apparate, da bei diesen naturgemäss ausserordentlich viele Nebenapparate erforderlich sind, deren jeder einzelne eine gute Instandhaltung verlangt, um fortdauernd richtiges Anzeigen des Apparates zu bewirken.

Ferner gestatten sämtliche Apparate, den jeweiligen Kohlensäuregehalt unmittelbar nach der Entnahme der Gasprobe abzulesen und bieten somit für den Beobachter die Möglichkeit, unmittelbar ein Bild von dem jeweiligen Stande der Feuerungsanlage zu erhalten.

Könnte man nun für eine einmalige Untersuchung einer Feuerung ohne grosse Kosten einen selbstthätig aufzeichnenden Apparat zur Aufstellung bringen, so würde man ohne weiteres über den ununterbrochenen Verlauf der Wirkungsweise der Feuerung unterrichtet sein. Es sind nun für vorübergehende Kessel- oder Feuerungsuntersuchungen derartige Apparate einesteils viel zu teuer, anderenteils ist die Aufstellung und Inbetriebsetzung mit ziemlich grossem Zeitverlust verknüpft, so dass man, wenn man eine fortdauernde Untersuchung der Heizgase zu haben wünscht, auf Handapparate angewiesen ist. Diese bedingen jedoch wieder -das Vorhandensein einer entsprechenden Hilfskraft, welche die Untersuchungen auszuführen im stände ist, und deren Zeit, wenn die Versuche fortlaufend ausgeführt werden sollen, hierdurch ganz in Anspruch genommen sein würde. Um daher einesteils diese Hilfskraft zu sparen, andererseits aber auch eine Probe der mittleren Zusammensetzung der Heizgase zu haben, um im Laboratorium genauere Untersuchungen auf Kohlenoxyd etc. ausführen zu können, verwendet man mitunter sog. Ttauchgas-sammelapparate.

Dieselben haben den Zweck, während der ganzen Versuchszeit einen kleinen Teil der Abgase anzusaugen und man hat dann mithin am Schlüsse des Versuches einen Mittelwert der Rauchgaszusammensetzung; allerdings muss bekannt werden, dass man hierdurch den Vorteil, ein Bild von dem Verlauf der Wirkungsweise der Feuerung zu bekommen, aufgiebt, doch dürfte wohl für diese Fälle, um welche es sich hier handelt, der erstere Vorteil der grössere sein.

Am einfachsten benutzt man als derartigen Sammelbehälter ein Gefäss mit geaichtem Inhalte, welches vor Gebrauch mit Wasser gefüllt wird. Durch ein Wasserstandsglas mit Teilung lässt sich von aussen erkennen, wie weit die Füllung vorgeschritten ist. Die obere Oeffnung des Ge-fässes wird mit dem Gasentnahmerohr in Verbindung gebracht und nach Prüfung, ob die Zuleitung dicht ist, wird der Wasserablaufhahn geöffnet und es wird ein ununterbrochener Strom an Rauchgasen in den Apparat gesogen.

ln etwas anderer Weise, wie den beschriebenen, äusserst einfachen Apparat bildet die Firma Wwe. Joh. Schumacher ihre Rauchgassammelapparate aus, welche insbesondere in Verbindung mit Rauchgaswagen⁶) geliefert werden (vergleiche weiter oben bei Beschreibung von Arndts Gaswage).

Dieser Apparat (Fig. 54, Taf.) besteht aus dem zylindrischen mit Wasser gefüllten Gefässe a, in welchem sich die Tauchglocke b hebt und senkt. Ueber dem Wasser befindet sich eine dünne Oelschicht zur Verhinderung der Absorption der Kohlensäure. Am Kopfende eines Holzgestells c sind auf gemeinschaftlicher Achse die Rollen d und e befestigt. Rolle d ist durch eine Schnur mit der beweglichen Tauchglocke verbunden, Rolle e trägt an einer Schnur ein Gegengewicht f zur Ausbalan-zierung der Glocke. Durch Aufsetzen des Bleigewichtes g wird die Glocke b gehoben, infolge dessen dieselbe Gase aus dem Gasentnahmerohr durch Gummischlauch h ansaugt. Auf diesem Wege gehen die Gase zwecks Reinigung durch die Filter i und k. Der unter den letzteren befindliche Wassersaök l ist

stets mit Wasser gefüllt zu halten. Neben den Filtern ist noch ein Schauglas m in die Leitung eingeschaltet, welches im unteren Teile mit Glyzerin gefüllt ist. Letzteres soll die untere Verbindung der U förmigen Glasröhre eben füllen, so dass Gase, die aus dem linken Schenkel kommen, in Form von Blasen im Glyzerin sichtbar werden. Der Stand des Glyzerins lässt sich durch Verlängerung und Verkürzung des im Gummischlauch verschiebbaren, senkrechten Mittel-röhrchens n senken, bezw. heben.

In Betrieb gesetzt wird der Apparat, indem man das Bleigewicht g auf das Gegengewicht f setzt, das Hähnchen o öifnet und die Glocke bis unter den Spiegel der im Gefässe a befindlichen Oelschicht niederdrückt, so dass alle Luft aus der Glocke entweicht. Jetzt schliesst man o, öffnet dagegen Hahn p für die Gaszuleitung und lässt die Tauchglocke steigen, bis man sicher ist, dass alle Luft aus der Rohrleitung, den Filtern u. s. w. entfernt ist. Alsdann schliesst man p wieder, öffnet o und drückt die Glocke nochmals unter den Oelspiegel, so dass auch dieses Gas aus der Tauchglocke entweicht. Die Hähne o und p werden nunmehr wieder umgestellt und der Apparat kann in Thätigkeit. treten. Es erübrigt nur noch, Hahn p so einzustellen, dass die Glocke sich in einer bestimmten Zeit füllt. Um dies festzustellen, soll das Schauglas m dienen; treten etwa 30 bis 40 Gasblasen i. d. Minute durch das Glyzerin, so hebt sich die Glocke in etwa 10 Stunden einmal.

Am Ende des Hubes setzt sich das Gegengewicht unten auf ein Brettchen q, wodurch der Apparat zur Ruhe kommt und ein Heraustreten der Glocke unmöglich wird.

Um die im Behälter befindlichen Gase nach dem Kohlensäureuntersuchungsapparate zu leiten, verbindet man die Leitung w mit diesem, entfernt das lose Gewicht g von f und setzt es auf den Teller r über der Tauchglocke, welche dann langsam sinken wird und Gase in den Untersuchungsapparat treibt.

VII. Schlussbemerkungen.

Die atmosphärische Luft enthält 21,0 B—T Sauerstoff und 79,0 B—T Stickstoff (und Argon). Wenn daher der Gehalt der Rauchgase einer Feuerung an Sauerstoff (Ov) und Stickstoff (V») bekannt sein würde, so müsste sich verhalten:

1 = 21: (21- ^

Dementsprechend ist

79

. Ov) — Nv: (Nv

21

0,

<P =

21

Nv

21 —

79

Nv

. O₀ Nv —

21

Ov

. 79

(52)

Ferner würde in diesem Falle das Rauchgasvolumen

sein:

Nv

Ov

Gv = 1,854 C + 1,854 C

+■

2,899

• Kv

+ 1,854 C

9 H+ W ‘ 0,806

oder

Gv = 1,854 C . (1 +

Kr } +

(53

2 S 9H+W 2,899 ⁺ 0,806

Hierbei würde also Aroraussetzung sein, dass neben dem Prozentgehalte der Rauchgase an freiem Sauerstoff auch derjenige des Stickstoffes bekannt sei. AVenn nun auch ersterer, d. h. 0V in der Regel mit den meistgebräuchlichen Apparaten zur Rauchgasuntersuchung bestimmt werden kann, so ist das von dem Stickstoffgehalte (Nv) nicht ohne weiteres der Fall, wenn man nicht einfach annehmen will, alles Uebrige, nach Abzug der Kohlensäure und des Sauerstoffes sei Stickstoff. Zutreffend würde diese Aroraussetzung in äuss rst seltenen Fällen sein, da die Kohle zunächst immer etwas Schwefel enthält, ferner eine geringe Menge Stickstoff, ganz abgesehen von etwaigen Beimengungen noch brennbarer Glase, so dass man hiermit, selbst wenn die Verbrennung eine vollkommene war, nicht in allen Fällen genaue AArerte erhalten wird.

Kennt man nun die Werte von Kv und Ov, so lässt sich schon aus der Summe dieser beiden AVerte annähernd feststellen, ob die Aberkennung eine vollkommene war, oder ob etwa brennbare Gase in den Verbrennungsprodukten vorhanden sind. AVie zu Ende des lAr. Abschnittes der Abhandlung festgestellt war, giebt für mittlere AArhältnisse die Summe von Kv und Ov ungefähr die Zahl 20, sodass, wenn man als Summe von Kv und Ov eine von dieser sehr abweichende Zahl erhält, man auf das Vorhandensein brennbarer Gase und mithin auf unvollkommene Arerbrennung schliessen kann. Für (p = 1 müsste allerdings die Summe Kv + Ov, da Ov = 0 ist, den Wert von Kv annehmen. Für <p= l könnte daher dieser AVert wesentlich geringer werden als 20, wie z. B. Tabelle 4 erkennen lässt, worin Kv max. den AVert von 17,7 erreicht, so dass, wie bemerkt, dieses Verfahren nur ein Annäherungsverfahren bleibt. Immerhin ist aber zu bedenken, dass (p— 1 niemals erreicht werden kann, so dass der Näherungswert für die Praxis meist genügt.

Infolge des Umstandes, dass die Summe von Kv + 0„ durchschnittlich gleich 20 ist und in Berücksichtigung ferner, dass kleine Beimengungen anderer Gase meist vorhanden sein werden, wird der AVert von Nv in der Regel wenig von dem Wert 79 v. H. abweichen, so dass Gleichung

21

21 —

79

Nv

. 0„

übergeht in

(p =

21

21

79

21 — — 0B

21 — Ov

.    .    (54 a)

79

oder aber, da

also

ist, so wird

0„ = 20 - Kv

<p —

21

21

.    .    (54b)

21 _ (20 — IQ 1 + Kv d. h. man kann, wenn Nv für sich nicht bestimmt wird, zur ungefähren Ermittelung von cp mit derselben Genauigkeit kommen, als wenn Nv lediglich als Gasrest, nach Abzug von Kv und 0», angesehen wird.

Es dürften die Gleichungen 54 a und 54 b jedenfalls in einfachster Weise die Feststellung der zugeführten Luftmenge zu der theoretisch notwendigen gestatten, wenn es auf grössere Genauigkeit nicht ankommt, oder wenn die genaue Zusammensetzung des Brennstoffes nicht bekannt war, da in der Gleichung als Unbekannte nur Kv resp. Ov vorkommt.

Um den Wert sämtlicher Gleichungen gegeneinander abschätzen zu können, seien nachstehend noch einige Beispiele gegeben.

Beispiel 1. Es sei eine Kohle verbrannt worden von der Zusammensetzung; C = 0,80; H = 0,04; 0 — 0,05; S — 0,01; N — 0,01; A = 0,06; W = 0,03. Demnach wird Oe = 2,414; Hw = 7465,75. — Es sei nur Kv — 12% bestimmt und die Wirkungsweise der Feuerung lasse die Annahme zu, die Verbrennung sei eine vollkommene gewesen.

Das Verhältnis der zugeführten zur theoretisch notwendigen Luftmenge, <p, beträgt

1. nach Gleichung (15)

1,854 C + Kv (0,699 Oe — 1,854 G)

cp =

2. nach Gleichung (16)

3,33 Oe . K

= 1,56

<P =

18,8

= 1,57

3. nach Gleichung (54b)

21

1 + Kv

= 1,61.

Das Rauchgasvolumen, ohne Berücksichtigung des Wasserdampfes, würde betragen

1. nach Gleichung (21) 1,854 G

Gv —

2. Nach Gleichung (13)

Gv = 1,854 C + 0,699 Oe (cp — 1) + Oe. <P

Kv

= 12,36 cbm

3,31

TTn +

2,899

G„ = 1,4832 + 0,9449 + 9,922 + 0,013 = 12,363 cbm, wobei cp nach Gleichung (15) als der richtigste Wert eingesetzt wurde.

' 1,2562

Der Wärmeverlust durch die Abgase bestimmt sich:

1.    nach Gleichung (22) zu 1,854 C , 9 H+W

0,80tT~

und mit c = 0,32, ci = 0,48 und T — t = 250°, zu Qv = 1046,8 W— E oder 14,02% des Heizwertes.

2.    nach Gleichung (25) zu

Qv —

Kv

•Cl)

Kv

qv =

. 0,66

qv — oo 14°/o des Heizwertes (vergl. auch die graphischen Darstellungen Fig. 1 und Fig. 2).

Die Gleichungen (52) und (53), welche die Kenntnis mindestens von Ov bedingten, könnten unter den gemachten Voraussetzungen überhaupt nicht benutzt werden.

Beispiel 2. Es komme eine Kohlensorte wie unter IV * (weniger gute Kohle) der Tabelle 4 zur Verwendung.

Oe = 1,829 kg, Hw = 5632 W — E. Es sei festgestellt Kv — 11,97%. Ov = 7,1 und demnach ist, da Nv für sich nicht bestimmt wurde, angenommen Nv — 100 — (Kc + 0«)

= co 81%. Die Temperaturdifferenz sei zu T — t — 250° bestimmt.

Es würden sich hieraus folgende Resultate ergeben:

1.    Das Verhältnis der zugeführten, zu der theoretisch notwendigen Luftmenge würde betragen:

a)    Nach Gleichung (15) cp = 1,5 (als genauester Wert)

(16) <p = 1,56 (52) <p = 1,49 (54a) cp = 1,5.

2.    Das Rauchgasvolumen würde sich ergeben zu:

Nach Gl. (21) Nach Gl. (13) Nach Gl. (53)

Kohlensäure freier Sauerstoff Stickstoff S0₂

0,585    „    0,585    „    0,585

Wasserdampf ohne Rücksicht auf den Wassergehalt der Verbrennungsluft

3. Der Wärmeverlust durch die Abgase bestimmt sich:

a)    Nach Gleichung (22) Qv — 789 W—E oder 14 °/₀ des

Heizwertes.

b)    Nach Gleichung (25) q₀ = co 14 % des Heizwertes.

c)    Aus der Zusammensetzung der Abgase nach Gleich. (53)

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= 0.585 .0,48 .250= 71,200 W—E

durch Kohlensäure = 1,0753.0,439.250 = 118,012 W— E durch Sauerstoff durch Stickstoff durch S 02 durch H₂ 0

Die Summe ergiebt 799 W—E oder 14,2 °/₀ des Heizwertes.

Wie aus den Ergebnissen der beiden Beispiele zu erkennen ist, geben auch die einfachen Gleichungen, welche nur die Kenntnis des Wertes von Kv bedingen, durchaus brauchbare für mittlere Verhältnisse für die Praxis jedenfalls genügend genaue Werte.

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Mikromanometer der Rauchgaswage nach Krell.

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Rauchgaswage von W. Dürr.

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Gaswage von Custodis ohne Registriervorrichtung.

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Fig. 50. Gaspumpe.

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Fig. 15.

Rauchgaswage von Custodis mit Registriervorrichtung.

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Fig. 29. Rohrsystem.

Fig. 54. Rauchgassammelapparat von Schumacher.

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Fig. 20. ~ Diagramm IV.

Fig. 49.

Selbsttätig aufzeichnender Absorptionsapparat von Arndt.

Fig. 52. Gasfilter.

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Fig. 53.

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¹

)    Genauere Beschreibung würde hier zu weit führen; vergl. hierüber: Journal für Gasbeleuchtung und Wasserversorgung 1877, S. 447, u. 1878, S. 263; Dingl. polytechn. Journal 1878, 227 S. 167, — 228, S. 529; Thonindustrie-Zeitung 1878, No. 25 u. 26; Gastechniker, Band II, Heft 10 u. 11.

²

)    Von verschiedenen Firmen hergestellt.

³

) Yergl. Fischer, Taschenbuch für Feuerungstechniker, 1901, S. 31.

⁴

) G. A. Schnitze, Berlin SW.

⁵

) Ados, Feuerungstechnische Gesellschaft, G. m. b. H., Aachen.

⁶

) Dieselben können jedoch auch in Verbindung mit jedem anderen Apparate benutzt werden.