XLVII. Ueber Marozeau's Versuche mit Dampfkesseln; Bericht von Morin. Aus den Comptes rendus, Juni 1850, Nr. 24. Morin's Bericht über Marozeau's Versuche mit Dampfkesseln. Die (französische) Akademie der Wissenschaften hat die HHrn. Poncelet, Regnault, Combes und mich beauftragt, ihr über die Abhandlung Marozeau's bezüglich der Verdampfungs-Apparate Bericht zu erstatten. Der Verfasser ist seit vielen Jahren durch seine Anstellung in der günstigsten Lage um hinsichtlich der Dampfkessel die Resultate einer langen Praxis zu sammeln. Die Dampfkessel, womit er seine Beobachtungen anstellte, befinden sich in einem Etablissement, welches zu der Wesserlinger Kattundruckerei der HHrn. Gros, Odier, Roman und Comp. gehört. Unter drei ähnlichen Vorrichtungen wählte Marozeau die Dampfkessel der Bleicherei zu Breuil, welche vor den andern den Vorzug des größern Alters und des Betriebes mit ununterbrochener Feuerung haben, daher er zahlreichere Versuche anstellen und vergleichbarere Resultate erhalten konnte. Diese Bleichanstalt hat zwei Dampfkessel aus Eisenblech von 1,215 Meter Durchmesser und 6 Meter Länge; sie sind beide mit drei cylindrischen Siederöhren von 0,45 Meter Durchmesser und 6,70 Meter Länge versehen, welche bei dem einen Kessel von Kupfer, bei dem andern von Eisenblech sind—ein Umstand der übrigens auf die Resultate ohne Einfluß gewesen zu seyn scheint. Drei Tubulaturen von 0,195 Meter Durchmesser stellen die Verbindung zwischen dem Kessel und jeder Siederöhre her. Der freie Inhalt für den Dampf beträgt 3,20 Kubikmeter und der Raum welchen das Wasser einnimmt 6,63 Kubikmeter, was mit den allgemein als zweckmäßig anerkannten Verhältnissen übereinstimmt. Der Rost hat 1,95 Quadratmeter Oberfläche. Die Gesammt-Heizfläche beträgt, wenn man annimmt daß von der Oberfläche der Siederöhren nur ⅔ dem Feuer ausgesetzt sind, 30 bis 33 Quadratmeter. Der erzeugte Niederdruck-Dampf wechselte von ⅓ bis ½ Atmosphäre (über den gewöhnlichen Luftdruck). Die Tubulaturen haben das Eigenthümliche, daß sie über den Wasserspiegel im Kessel hinaufreichen, und daß durch die zwei vom Roste entferntesten der Länge nach eine Speiseröhre (Heber) geht, welche das Wasser des Kessels mit dem Boden der entsprechenden Siederöhre in Communication setzt; dieß bezweckt, daß die Dampfbildung regelmäßiger erfolgt und weniger Wasser fortgerissen wird. Das Speisewasser zieht, ehe es in den Kessel gelangt, durch ein Schlangenrohr von 0,10 Meter Durchmesser, welches in einer Ofenmauer in neun horizontalen Reihen angeordnet ist, von denen jede aus vier Röhren besteht; die Gesammtlänge des Rohrs beträgt also etwa 176 Meter, seine Gesammtoberfläche 66 Quadratmeter und sein Rauminhalt 1,5 Kubikmeter. Das Wasser kömmt im untern Theil des Schlangenrohrs an und zieht aus demselben durch eine Röhre in ein Reservoir ab, von welchem es sich in den Kessel begibt. Umgekehrt ziehen die Flamme und heiße Luft des Kesselofens in den oberen Theil des besondern Ofens für das Schlangenrohr ein und entweichen an dessen unterem Theil in den Schornstein; diese Schlangenrohr-Vorrichtung rührt von Hrn. Adolph Hirn her, welcher sich dieselbe patentiren ließ. Der Zweck der Versuche war nicht nur, das von den Kesseln verdampfte Wasser zu ermitteln, sondern auch den Einfluß kennen zu lernen, welchen die Art des Heizens auf die Dampferzeugung hat. Die Beobachtungen dauerten für jeden Versuch 12 bis 24 Stunden und die Beschickungen des Herdes mit Brennmaterial waren dreierlei Art: 1) gleiche Beschickungen bei gleichen Zeitabständen; 2) ungleiche Beschickungen bei ungleichen Zeitabständen je nach dem Bedarf der Fabrik; 3) ungleiche Beschickungen bei gleichen Zeitabständen. Die vier ersten Versuche mit sehr guter Steinkohle von Perrat-Grand' croix (in Stücken) mit Beschickungen von 20 Kilogrammen in Zeitadständen von 15 bis 30 Minuten, gaben wenig abweichende Resultate und das Ergebniß war durchschnittlich 8,90 Kilogr. Dampf per Kilogramm verbrannter Steinkohle. Zwei darauffolgende, unter gleichen Umständen mit der viel geringern Ronchamp-Steinkohle angestellte Versuche ergaben per Kilogr. verbrannter Kohle 6,52 Kilogr. Dampf, woraus zuvörderst zu ersehen ist, daß die unter gleichen Umständen durch diese zwei Steinkohlensorten verdampften Wassermengen sich zu einander verhalten wie 8,90 zu 6,52, oder ungefähr wie 4 : 3. Drei andere Reihen von Versuchen wurden mit Ronchamper Steinkohle angestellt, welche 12 bis 22 Proc. Asche hinterläßt, um den Einfluß der Ofenspeisung zu ermitteln, wenn selbe mit stets gleichen Beschickungen in unregelmäßigen Zeitabständen, oder mit einigermaßen wandelbaren Beschickungen, je nach dem Bedarf, in gleichen Zeitabständen stattfindet. Im erstern Fall, wo die Beschickungen 20 Kilogr. und die Zeitabstände nacheinander 18, 23 und 28 Minuten waren, betrug die in der Stunde verbrannte Steinkohle respective 65, 52 und 42 Kilogr., was für den Quadratmeter Rostoberfläche 33,4 Kil., 26,7 Kil. und 21,6 Kil. ausmacht. Es wurden im Mittel durch ein Kilogramm verbrannter Steinkohle 6,49 Kil. Wasser verdampft, ohne daß die mehr oder weniger schnelle Verbrennung der Kohle zwischen diesen Gränzen von merklichem Einfluß auf das Ergebniß gewesen wäre. Als man hierauf die Beschickungen auf ungefähr 10 Kilogr. reducirte und die Zeitabstände regelmäßig und gleich, zu 15 Minuten, wählte, stieg die Menge des verdampften Wassers auf 7,73 Kil. per Kilogramm Steinkohle, und bei einer andern Versuchsreihe, wo die Steinkohle etwas besser war, auf 7,88 Kil. Diese Resultate, welche den Vortheil der auf gleiche und ziemlich kurze Zeitabstände vertheilten Beschickungen darzuthun scheinen, wurden, wie gesagt, mit einer sehr mittelmäßigen Steinkohle erhalten; sie sind im Allgemeinen günstiger als diejenigen, welche Hr. Gavé mit Steinkohlen von Mons und Denain in mittelgroßen Stücken und von guter Qualität bei Dampfkesseln mit Siederöhren und vorgewärmtem Speisewasser erhielt.Polytechn. Journal Bd. CII S. 187. Wenn, wie es wahrscheinlich ist, der Vortheil der Beschickungen in gleichen Zeitabständen, sich durch neue Versuche bestätigen sollte und bei Anwendung guter Steinkohlen, wie etwa jener von Perrat-Grand'croix, in den Apparaten zu Breuil selbst in diesem Falle Resultate gäbe, welche den ersten in unregelmäßigen Zeitabständen gemachten Versuchen verhältnißmäßig entsprechen, wo das Kilogramm verbrannter Steinkohle 8,90 Kilogr. verdampftes Wasser lieferte, während die Ronchamper Steinkohle nur 6,52 Kil. erzeugte, so würde man mit diesen Apparaten bei regelmäßigen Beschickungen von dem Kilogramm guter Steinkohle 10,60 Kilogr. Dampf erhalten — ein Ergebniß von sehr großer Wichtigkeit, welches das der besten gewöhnlichen Dampfkessel mit allen Vorkehrungen gegen Erkaltung weit überträfe. Es wäre zu wünschen, daß dieses Resultat durch directe Versuche mit der Steinkohle von Perrat-Grand'-croix bestätigt würde. Nach Mittheilung dieser vortheilhaften Resultate sucht der Verf. die Ursache derselben zu erforschen, indem er nacheinander den Einfluß untersucht, welchen die Verhältnisse der verschiedenen Theile des Apparats darauf äußern können, hauptsächlich die Nostfläche, die Heizfläche und der Querschnitt des Schornsteins. Nach den zu Breuil angenommenen Dimensionen hatten die Ofenröste 1,50 Meter Länge auf 1,30 Meter Breite, oder 1,95 Quadratmeter Oberfläche, und da der mittlere Kohlenverbrauch bei den Versuchen sich auf 50 Kilogr. belief, so ergeben sich ungefähr 25 Kilogr. verbrannter Steinkohle per Quadratmeter Rostfläche in der Stunde. Doch glauben wir bemerken zu müssen, daß bei den Versuchen des Verf. selbst bis 36 und 41 Kilogr. Steinkohle per Quadratmeter des Rosts und per Stunde verbrannt wurden, ohne daß die Resultate dadurch eine Veränderung zu erfahren schienen. Andererseits ist bekannt, daß Hr. Gavé bei seinen Versuchen im Mittel 45 Kilogr. per Quadratmeter des Rostes und bis 75 Kilogr. per Stunde verbrannte, sowie daß Hr. Wicksted bei seinen Niederdruck-Kesseln 54 Kilogramme per Quadratmeter des Rostes verbrannte und mit kleiner Newcastle-Kohle 8,38 Kil. Dampf vom Kilogramm Kohle erhielt. Es scheint uns sonach die vom Verf angegebene Gränze etwas gering zu seyn und dahin zu führen, daß man den Rösten größere Dimensionen gibt als nöthig ist. Auch ist zu bemerken, daß die Länge von nur 1,50 Meter, wie sie für die Dampfkesselröste zu Breuil angenommen ist, für so große Apparate etwas klein erscheint, und daß es möglich und daher auch vortheilhaft gewesen wäre, ohne dadurch das Heizen zu mühsam zu machen, sie auf 1,80 Meter zu bringen, um die der directen Strahlung ausgesetzte Heizfläche zu vergrößern. Die Hälfte der Oberfläche des cylindrischen Dampfkessels ist der Hitze ausgesetzt; nimmt man nun an, daß nur zwei Drittel von der Oberfläche der drei Siederöhren wirksam erhitzt seyen, so kann die gesammte Heizfläche jedes Apparats zu 30 oder 31 Quadratmetern angeschlagen werden. Da die mittlere Dampferzeugung 390 Kilogr. betrug, so wurden also nur 390/30 = 13 Kilogr. Dampf per Quadratmeter der Heizfläche erhalten, während man bei den gewöhnlichen Dampfkesseln per Quadratmeter der Heizfläche und per Stunde 20 bis 25 Kilogr. Dampf zu erhalten pflegt. Es erschiene sonach vortheilhaft, die Geschwindigkeit der Verbrennung, wie dieß in der Anstalt zu Breuil geschieht, zu vermindern, die Heizfläche aber zu vergrößern. Doch ist zu erinnern, daß Hr. Wicksted bei seinen Versuchen mit Niederdruckkesseln 28,10 Kilogr. Dampf per Quadratmeter Heizfläche von je 8,35 Kil. verbrannter Steinkohle, und bei Hochdruckkesseln mit innerer Siederöhre 24,26 bis 44,76 Kil. Dampf per Quadratmeter Rostfläche erhalten hat, ohne größern Verbrauch von Brennmaterial. Wir können daher kaum glauben, daß die Vergrößerung der Heizfläche von so bedeutendem Einfluß sey, wie der Verf. seinen günstigen Resultaten zufolge annimmt, und da diese Ausdehnung zu einer beträchtlichen Vergrößerung der Verhältnisse, und folglich auch der Kosten führt, so wäre es wohl zweckmäßig, sie etwas zu beschränken. Die Oefen der besprochenen Dampfkessel haben einen gemeinschaftlichen Schornstein von 32,50 Met. Höhe, 4 Quadratmeter Querdurchschnitt an der Basis und 1 Quadratmeter an der Spitze. Diese Verhältnisse, deren erstes am unteren Theil ungefähr einem Querschnitt entspricht, welcher der Summe der Rostflächen gleich ist, und an der Spitze einem Querschnitt gleich einem Viertel der Nostflächen, sind größer als die gewöhnlich angenommenen. Watt gab bei Dampfkesseln mit Niederdruck, wo er eine schnellere Verbrennung unterhielt als die zu Breuil gebräuchliche, seinen Schornsteinen einen Querschnitt von nur 1/6 der Rostfläche. Man sieht also, daß auch das Verhältniß der Schornsteine bei den besprochenen Apparaten so gewählt ist, daß es eine Verminderung der Geschwindigkeit der Luftcirculation bewirken muß. Einfluß des Schlangenrohrs zum Erwärmen des Speisewassers. — Um den Einfluß des Schlangenrohrs zu erfahren, beobachtete der Verf. die Temperatur des Rauchs bei seinem Eintritt und seinem Austritt in die Kammer dieses Apparats, sowie auch diejenige des Wassers bei seinem Eintritt und seinem Austritt aus diesem Rohr. Die Differenz der zwei letzteren Temperaturen liefert ihm die jedem Kilogramm des Speisewassers mitgetheilte Wärmemenge, und der Ueberschuß der Zahl 650 über die Temperatur des Wassers bei seinem Eintritt in den Apparat, liefert ihm die Gesammt-Wärmemenge, welche jedem Kilogramm verdampften Wassers mitgetheilt wurde. Das Verhältniß der ersten dieser Wärmemengen zur zweiten liefert ihm also den relativen Einfluß der Schlangenröhre auf den Totaleffect. Die Anwendung dieser Methode auf die Resultate der Beobachtungen zeigt, daß die Schlangenröhre 1/10 des gesammten wärmeerzeugenden Nutzeffects des Apparats hervorbringt; daraus folgt, daß mit der gemeinen Ronchamper Steinkohle und ohne das Schlangenrohr, die Dampfkessel 7,02 Kil. Dampf per Kilogramm Steinkohle, und mit der sehr guten Steinkohle von Perrat-Grand'croix 9,54 Kil. Dampf erzeugt hätten; im Ganzen sind also die bei der Construction dieser Dampfkessel getroffenen Einrichtungen für Sparung des Brennmaterials sehr günstig gewählt. Mittelst der beobachteten Temperatur-Erniedrigung des Rauchs bei seinem Uebergang in die Schlangenrohrkammer, und indem er die Wärme-Capacität des Rauchs gleich 0,25 derjenigen des Wassers, und dessen Dichtigkeit derjenigen der Luft gleich annimmt, drückt der Verf. leicht die durch diesen Rauch verlorene Wärme als Function seines Volums bei Null Grab aus. Da übrigens die Quantität der im Schlangenrohr durch das verdampfte Wasser gewonnenen Wärme gleich ist seinem Gewichte in Kilogrammen, multiplicirt mit der Temperatur-Erhöhung, so kann man, wenn man den Wärmeverlust durch die Mauer der Schlangenrohrkammer vernachlässigt und mit dem Verf. den Wärmeverlust durch den Rauch als gleich annimmt dem Gewinn durch das Wasser, das Volum der Luft von 0° berechnen, welches per Kilogramm verbrannter Steinkohle in den Feuerraum gelangt ist. Mittelst dieser annähernden Methode, welche übrigens den geringsten Werth des gesuchten Luftvolums liefert, berechnet der Verf. das in der Praxis zur Verbrennung eines Kilogramm Kohle erforderliche Luftvolum im Mittel zu 15 Kubikmeter, was mit den von andern Physikern auf anderm Wege erhaltenen Schätzungen übereinstimmt. Nach diesem Volum der in den Feuerraum eingedrungenen Luft von 0° berechnet Marozeau das Volum, welches diese Luft im Schornstein einnimmt, und daraus die Geschwindigkeit, mit welcher der Rauch oben aus dem Schornstein tritt, dessen Querschnitt 1 Quadratmeter beträgt. Er findet auf diese Weise, daß bei Anwendung eines einzigen Kessels, welcher in der Stunde 41,5 Kil. verbrennt, die Geschwindigkeit der Luft 0,23 Meter in 1 Secunde beträgt, bei zwei Kesseln 0,46 Meter, und daß wenn jeder Feuerraum das Maximum von Kohle verbrennt (welches er für jeden zu 100 Kil. schätzt), diese Geschwindigkeit 1,11 Meter wäre. Diese Resultate, wovon die zwei ersten sich auf die Feuerräume der Anstalt zu Breuil mit gewöhnlich langsamer Verbrennung beziehen, und wovon das letztere sich dem der bisherigen Verbrennung in den gewöhnlichen Feuerräumen sehr annähert, zeigen den großen Einfluß der bedeutenden Dimensionen, welche man den Schornsteinen der Wesserlinger Fabrik gab; da endlich die lebendige Kraft sowie die Temperatur, welche die Luft bei ihrem Austritt behält, mechanische Kräfte sind, die ohne Nutzen erzeugt werden und verloren gehen, so leuchtet durch diese Endresultate der relative Vorzug der Apparate zu Breuil vor jenen mit gewöhnlichen Dimensionen ein. Um den Wärmeverlust durch den Schornstein directer zu bestimmen, untersucht der Verf. zuerst, welches die anfängliche Temperatur des Rauchs im Feuerraum seyn kann, und nimmt, um wenigstens eine höhere Gränze derselben zu finden, an, daß die Verdampfung ausschließlich durch Abkühlung dieses Luft- oder Rauchstroms stattfindet; nach dieser Hypothese kann er mit Hülfe der Erwärmung des Wassers im Schlangenrohr, der Temperatur-Erniedrigung des Rauchs in der Kammer dieses Rohrs, der Temperatur des Speisewassers und der Temperatur des austretenden Rauchs, den Werth dieser anfänglichen Temperatur der Luft bestimmen, welchen er im Mittel = 1080 findet. Das Verhältniß der Temperatur des Rauchs bei seinem Austritt aus der Kammer des Schlangenrohrs zu dieser anfänglichen Temperatur betrachtet der Verf. dann als den Ausdruck des proportionalen Wärmeverlustes im ganzen Apparate. Wir müssen aber bemerken, daß diese Schätzung, in welcher der Nenner der für die anfängliche Temperatur des Rauchs durch eine Hypothese gefundene Werth ist (welche Hypothese ihn viel zu hoch ergibt), nothwendig dahin führt, daß man den gesuchten Wärmeverlust zu gering anschlägt. Jedenfalls scheint aus Marozeau's Beobachtungen und seinen Erörterungen derselben hervorzugehen: 1) daß die Verhältnisse der Verdampfungs-Apparate in der Bleichanstalt zu Breuil im Allgemeinen hinsichtlich der Brennmaterial-Ersparniß vortheilhafter sind als die gewöhnlichen, und daß sie keinen andern Nachtheil haben, als zu absoluten Dimensionen und folglich zu größern Anschaffungskosten zu führen; 2) daß die Anwendung des das Speisewasser vorwärmenden Schlangenrohrs eine namhafte Ersparung an Brennmaterial zur Folge hat; 3) daß man mittelst dieser Apparate im laufenden Dienste durch Speisung des Feuers in gleichen Zeitabstänben mit kleinen Beschickungen vom Kilogramm geringer Steinkohle 7,80 Kil. Dampf und von sehr guter Steinkohle 9 bis 10 Kilogr. Dampf erhält.