CIX. Pyrotechnische Rundschau; von C. Schinz. (Fortsetzung von Bd. CLXVI S. 579.) Schinz, über die Siemen'schen Glas-Schmelzöfen mit Regeneratoren und Gasfeuerung. VI. Zur Kritik der Glas-Schmelzöfen mit Gasfeuerung und Regeneratoren von C. W. und F. Siemens in London. In dem Aufsatz „über die Siemens'schen Glasöfen von H. Boetius“ S. 283 in diesem Bande des polytechn. Journals. werde ich beschuldigt, durch meine Kritik der Siemens'schen Regenerativ-Oefen nur die Absicht gehabt zu haben Irrlichter auszustreuen. Ich werde im Folgenden beweisen, daß ich dieß nicht nöthig hatte, wenn ich mich auch zu einem so niedrigen Gewerbe herablassen wollte, da die Regenerativ-Oefen ein modernes Perpetuum mobile sind, welches auf Täuschung beruht. Diese Behauptung wage ich auszusprechen, obgleich eine Anzahl achtbarer Gelehrter, worunter der genannte Hr. Faraday, sich tauschen ließ, und obgleich vielfach versichert wurde, daß diese Erfindung eine der wichtigsten unseres Zeitalters sey. Ich werde mit Hrn. Boetius nicht darüber streiten, ob der Erfinder der Regeneratoren Ericsson oder Dr. Stirling war, oder ob, wie Hr. Director Howitz mittheilt, Hr. C. W. Siemens solche sogar als seine Erfindung reclamire; im Frühjahre blühen viele Rosen und ich meinerseits halte es für Zeitverschwendung nachzuforschen, welche von den vielen Rosen zuerst geblüht habe. Da ich diese eine Rose nicht genau kenne, so darf man sich nach der Ansicht des Hrn. Boetius nicht verwundern, daß mit das Princip der Regeneratoren unklar geblieben ist. Von dieser correcten Logik absehend, möchte ich doch wissen, weßhalb Hr. Boetius sich für berechtigt hielt, mit das Verständniß der Regeneratoren abzusprechen, nachdem ich die Lehre von der Absorption und Transmission der Wärme in ausführlicher Weise behandelt und veröffentlicht habe. Eine Abhandlung über die Wirkungsweise der Regeneratoren habe ich allerdings nicht geschrieben, da diese so einfach ist, daß jeder, der über dieselbe nachdenken will, sich leicht darüber Rechenschaft geben kann. Da es sich jedoch nicht bloß um die Wirkungsweise der Regeneratoren handelt, sondern um gewisse Quantitäten, so hätte Hr. Boetius durch Angabe dieser Quantitäts-Verhältnisse seine Berechtigung legitimiren sollen, meine Erkenntniß in Zweifel zu ziehen. Aber gerade darüber wissen die Lobredner der Regenerativ-Oefen am wenigsten Bescheid zu geben. Einer derselben gibt in der belgischen Revue universelle, 1862) t. XII p. 26 an, daß 1 Kilogr. Steinkohle zur Verbrennung 10 Kubikmeter Luft von 1000º C. erfordere und berechnet dann, daß diese Luft 3380 Wärme-Einheiten enthalte, während 10 Kubikmeter Luft von 1000° C. 2,7846 Kilogramme wiegen und 2,7846 × 0,2377 × 1000º = 661,9 W. E. enthalten. Meine Behauptung, daß das Gewicht der Gase, welche durch die Regeneratoren gehen, wechseln müsse, ist durch Hrn. Boetius' Erklärung der Wirkungsweise der Regeneratoren nicht widerlegt; wenn dieser Wechsel in der Praxis nicht bemerkbar ist, so kommt dieß daher, daß eine richtige Gasverbrennung nicht stattfindet, denn sonst müßte er im Ofen ebenso bemerkbar seyn, als dieß der Fall ist, wenn die Betriebsmaschine des Ventilators nur einigermaßen unregelmäßig functionirt. Besonders bei Glasöfen sind diese Variationen ganz unvermeidlich. Damit die durch die Regeneratoren geführten Gase dieselbe Temperatur annehmen können, welche die eingeführten Verbrennungsproducte haben, muß, wenn wir einstweilen von der Transmission der Wände abstrahiren, die mittlere Temperatur derselben wenigstens (1700 + 200)/2 = 950º C. seyn; wenn nun aber während einer zehnstündigen Arbeitszeit für grünes Glas nur 3/4 und für weißes Glas nur 1/2 so viel Kohle verbrannt wird als während der Schmelzung, so wird offenbar der Wärmevorrath in den Regeneratoren erschöpft, bis dieselben die mittlere Temperatur 3/4. 950 = 713º oder 1/2. 950 – 475º angenommen haben, indem die Transmission durch die Wände nahezu dieselbe bleibt. Ist daher der Wärmevorrath in den Regeneratoren auf 713º bis 475º heruntergebracht, so wird natürlich derselbe während der folgenden 19 1/3 Schmelzstunden nur ach und nach ersetzt und dieser allmählichen Steigerung folgt auch die Temperatur und daher das Gewicht der durchströmenden Gase. Diese Variationen mögen übrigens groß oder klein seyn, so bestehen bei den Regenerativ-Oefen noch genug nachtheilig wirkende Verhältnisse, um jene als einen minder wichtigen Umstand betrachten zu können; sie waren hauptsächlich von Gewicht, als davon die Rede war den festen Brennstoff durch heiße Luft zu verbrennen. Besonderes Mißfallen hat meine Annahme erregt, daß die Verbrennungsproducte mit 1000º C. in den Kamin gehen. Ich bestreite die Möglichkeit nicht, dieselben durch die Regeneratoren auf 200º und selbst noch mehr abzukühlen, aber eine andere Frage ist: ob durch diese Vermehrung des Widerstandes einerseits und Verminderung der dynamischen Wirkung des Kamines andererseits, viel gewonnen wird? Eine Kompensation kann nur durch eine zweimal größere Höhe des Kamines bewerkstelligt werden. Bleiben wir indeß bei der angenommenen Kaminhöhe von 50 Fuß und nehmen wir statt 1000º als Temperatur der evacuirten Verbrennungsproducte 200º an, so wird die erzeugte Druckhöhe = 50 – 50 . 0,57703 = 21,1485 Fuß welche mit der Druckhöhe am Gasgenerator   3,5        „ –––––––––– 24,6485 Fuß ausmachen; dieser Druckhöhe entspricht die Geschwindigkeit von 40 Fuß, und diese mit dem der Undichtheit der Klappe zukommenden Querschnitte von 0,035 Quadratfuß multiplicirt, gibt den Gasverlust per Secunde = 1,4 Kubikfuß, während bei 1000º Temperatur derselbe 1,855 Kubf. war; Differenz = 0,455 Kubf. So weit erstrecken sich die widersinnigen Schlüsse, auf welche Hr. Boetius seine Anklage stützt, daß ich dem Leser Irrlichter statt Licht vorsetzen wollte! Nach den Angaben von Hrn. G. Lichtenberger in Dresden consumirt ein dortiger Regenerativ-Ofen per Schmelzung und Arbeit 20 Tonnen Braunkohle, und enthält 30 Centner grünes Flaschenglas. Ich hatte angenommen, daß die Tonne 180 Pfd. Braunkohle enthalte, was zu wenig ist; seitdem habe ich zur genaueren Bestimmung eine Kiste solcher Braunkohlen nachgemessen und gefunden, daß die Tonne feucht 248 Pfd. wiegt, und lufttrocken, wie sie wohl angewandt wird, 200 Pfd. Wenn nun die Schmelzung 19 1/3 Stunden, die Arbeit 10 Stunden erfordert, so ist der Kohlenverbrauch per 1 Stunde Schmelzzeit, da während der Arbeit 1/4 weniger gebraucht wird, (20 × 200 Pfd.)/(10 × 3/4 + 13 1/2) = 149 Pfd. Braunkohle. 149 Pfd. Braunkohle geben 8527 Kubikfuß Gas bei 0º per Stunde, also 2, 3 Kubikfuß per Secunde, und 3,53 Kubikfuß bei 150º. Wenn daher per Secunde wirklich 1,4 Kubikfuß von 150º verloren giengen, so würde dieß beinahe 40 Proc. der ganzen Menge ausmachen. Neben diesem Verluste, welcher natürlich nicht genau berechnet werden kann, ist namentlich noch der durch das unrichtige Verhältniß der zugeführten Mengen von Gas und Luft entstehende in Anschlag zu bringen. Nur Unwissende glauben, daß der Vortheil der Gasfeuerung darin bestehe, daß aller Rauch verbrannt werde; denn auch bei der Gasfeuerung kann eine Menge brennbarer Gase der Verbrennung entgehen, allerdings ohne als schwarze Wolken dem Kamine zu entströmen. Aber auch ein Ueberschuß zugeführter Luft ist eine Quelle des Verlustes, weil dadurch die Ofentemperatur herabgedrückt wird, wodurch die Schmelzdauer wesentlich verlängert werden kann. Das erste Ziel der rationellen Gasfeuerung ist daher: Luft und Gas in richtigem stöchiometrischen Verhältnisse zusammenzuführen. Dieses Ziel kann aber durch Regenerativ-Oefen unmöglich erreicht werden. Es ist weder durch Gebläse noch durch den Zug eines Kamines möglich, diese stöchiometrischen Verhältnisse nach a, priori gemachten Bestimmungen mit nur annähernder Genauigkeit zu realisiren. Eine genaue Herstellung derselben ist nur durch ein scharfes Kriterium möglich, das sich aus der Beobachtung des Ofens ergibt. Worin besteht nun das Kriterium, welches bei den Regenerativ-Oefen angewandt wird und angewandt werden kann? Es besteht darin, daß man einen dünnen Eisenstab in den Ofen bringt und an der Uhr die Zeit beobachtet, in welcher derselbe zum Schmelzen kommt; ist diese Zeit kurz genug, so wird daraus geschlossen, daß das Verhältniß zwischen Luft und Gas ausreichend sey. Gesetzt, es wäre möglich durch dieses Mittel annähernd die richtigen Verhältnisse zu erreichen, so blieben dieselben auch bei Anwendung der besten Gebläsevorrichtung keineswegs constant, am wenigsten aber bei einem durch Zug wirkenden Ofen, bei welchem jeder Windstoß von Einfluß ist und jeder Wechsel der Witterung den Gang ändert. Aus der Anschauung des Ofens kann sich für die Regenerativ-Oefen kein Kriterium ergeben, denn dieselben sind einerseits stets voll Flammen, welches auch die Menge der zugeführten Luft und Gase seyn mag, und andererseits wird die Flammenbildung, der Verbrennungsproceß, oft erst in den die Verbrennungsproducte abführenden Regeneratoren vollendet, daher die Regeneratoren allerdings ein Correctiv für die irrationelle Verbrennung der Gase sind, indem sie wenigstens verhindern daß brennbare Gase mit der zu ihrer Verbrennung dienenden Luft unbenützt entweichen, wogegen sie die Wirkungen eines Gasüberschusses nicht aufzuheben vermögen. Diese Erfüllung des Ofens mit Flamme, welche eine richtige Dosirung der Mischung von Luft und Gas nicht zuläßt, ist in dem Principe der Regeneratoren begründet. Sollen zwei Körper sich chemisch verbinden, verbrennen, so ist vor Allem erforderlich, daß deren Atome sich berühren können. Wenn nun aber Gas und Luft auf Temperaturen von 1500º gebracht werden, so dehnen sich dieselben um das Zehnfache ihres Volumens aus, wornach die Atome natürlich weniger leicht in Berührung kommen werden, und nur auf einem längeren Wege und in längerer Zeit sich treffen und verbinden können. Daraus, daß zur Verbrennung eine Temperatur von 500º C. durchaus nothwendig ist, folgt aber keineswegs, daß eine Steigerung dieser Temperatur erforderlich sey oder den Verbrennungsproceß begünstige. Eine andere nicht unwesentliche Verlustquelle ist bei den Regenerativ-Oefen der Umstand, daß die von dem Gasgenerator kommenden schweren Kohlenwasserstoff-Verbindungen sich in den Regeneratoren zersetzen und unverbrannten Kohlenstoff zurücklassen, welcher alle acht Tage ausgebrannt werden muß. Diese verschiedenen Verlustquellen sind zu wandelbar, als daß man denselben bestimmte Werthe beilegen könnte; aber ich werde nun zeigen, wie dieselben insgesammt bestimmt werden können. Wir legen, dabei die Angaben von Hrn. G. Lichtenberger in Dresden zu Grunde, wornach die Schmelzdauer für einen Ofen mit 30 Ctr. Glas 19 1/3 Stunden und der stündliche Consum 149 Pfd. lufttrockener Braunkohle ist. Zugleich aber ist zu zeigen, daß die Regeneratoren keineswegs das Problem eines Perpetuum mobile zu lösen vermögen. Die Gase aus 1 Pfd. lufttrockener Braunkohle mittlerer Güte geben durch ihre Verbrennung mit der nöthigen Luft 4473 W. E. minus latente Wärme des gebildeten Wassers     98 W. E. ––––––––– 4375 W. E. und die specifische Wärme der Verbrennungsproducte ist 2,15525. Nach den in diesem Journal Bd. CLXIV S. 352 von mit mitgetheilten Berechnungen erlangt das Glas in den Häfen bei einer mittleren Ofentemperatur von 1680º nach 18 Stunden die Temperatur 1598º und nach 24 Stunden die Temperatur 1607º daher nach 19 bis 20 Stunden annähernd 1600º. Somit können wir 1680º C. als die mittlere Temperatur des Ofens annehmen; mit dieser Temperatur werden also die Verbrennungsproducte in die Regeneratoren abgeführt und diese empfangen: 1860 . 2,15525 = 3621 W. E. minus 200º . 2,15525 für im Kamin evacuirte =   431 W. E. 3190 W. E. Diese Wärmemenge wird aber dem Ofen bei weitem nicht vollständig zurückerstattet, denn sowohl die Regeneratoren als der Ofen verlieren fortwährend Wärme durch Transmission an die sie umgebende Luft oder Erde. Diese wärmeabgebenden Flächen betragen für einen Ofen wie der in Rede stehende nicht weniger als 234 Quadratfuß. Die Wandungen sind 1,5 Fuß dick = e und deren Leitungsfähigkeit ist wohl wenigstens 0,5 = C. Es ist also e/C = 3; darnach bestimmt sich die Temperatur der Außenfläche = t' nach der a. a. O. gegebenen Formel zu 210º C. und die einem Temperaturgrade zukommende transmittirte Wärmemenge = Q ist 2,5873 W. E. per Stunde und per 1 Quadratfuß. Es ist daher der Verlust der Regeneratoren durch Transmission 234 Quadratfuß × 210º × 2,5873 = 12740 W. E. per Stunde. Die Außenflächen des Schmelzraumes oder Ofens erhalten ebenfalls eine sehr bedeutende Ausdehnung, um denselben mit den Regeneratoren in Verbindung bringen zu können; sie beträgt für 30 Ctr. Glas nicht weniger als 266 Quadratfuß, e/C ist = 0,8/0,5; die mittlere Temperatur des Ofens = 1680º = t; daher die Temperatur t' der Außenfläche = 278º, Q = 3 3774 und dann die Transmission des Ofens = 266 Quadratfuß × 278º × 3,3774 = 249180 W. E. per Stunde. Die 30 Centner Glas in den Häfen absorbiren, um sich auf 1600º zu erwärmen, (3000 Pfd. × 0,17777 × 1600º)/19 1/3 Std. = 44147 W. E. per Stunde. Die durch Verbrennung producirte Wärmemenge ist 4375 W. E. durch den Regenerator werden ohne Transmission restituirt 3190 W. E. die mit 150° in den Regenerator tretenden Gase enthalten    150 × 0,998   150 W. E. ––––––––– 7715 W. E. Die mittlere Ofentemperatur ist 1680º, daher das pyrometrische Aequivalent von 1 Pfd. Braunkohle 7715 – 1680º × 2,15525 = 4094 W. E. Addiren wir nun: Transmission der Regeneratoren 127140 W. E.          „           des Ofens 249180 W. E. Nutzeffect   44147 W. E. ––––––––––– 420467 W. E. und dividiren wir diese Summe durch das pyrometrische Aequivalent, so erhalten wir die Pfunde Braunkohle, welche zur Verbrennung kommen und also von Wirkung sind: 420467/4094 = 102,7 Pfd. Die oben besprochenen Verlustquellen haben daher zusammen 149 minus 102,7 = 46,3 Pfd. Braunkohle-Verlust veranlaßt = 31 Proc. Die Transmission per 1 Pfd. Kohle im Regenerator ist 127140/102,7 = 1238 W. E.   „           „ am Ofen 249180/102,7 = 2426 W. E. und der Nutzeffect   44147/102,7 =   400 W. E. ––––––––– 4064 W. E. Subtrahiren wir die Transmission der Regeneratoren von der Wärme, welche sie empfiengen, 3190 + 150 – 1238, so bleiben 2102 W. E., welche wirklich restituirt werden. Diese, der producirten Wärmemenge zugezählt, 2102 + 4375 = 6477 W. E. und verglichen mit der Wärmemenge, welche  ohne Abkühlung des Gases und ohne  Regenerator producirt würde = 5419 W. E. ergeben eine Differenz zu Gunsten der  Regeneratoren von 1058 W. E. Aber die Vertheidiger der Regenerativ-Oefen sollen noch nicht triumphiren, denn auf 100 Pfd. Glas kommen 266 Qdf./30 = 8,87 Quadrats. Ofenwandfläche, während selbst in den alten Glasöfen dieses Verhältniß zwischen 5 bis 6 ist und bei rationeller Gasfeuerung sogar auf 4 vermindert werden kann. Wir hätten also noch auf Rechnung der Regeneratoren zu setzen: im ersteren Falle 2426 – (5,5 . 2426)/8,87 = 922 W. E. im letzteren Falle 2426 – (4 . 2426)/8,87 = 1332 W. E. Es blieben also im ersteren Falle noch 1058 – 922 = 136 W. E. zu Gunsten der Regeneratoren; im zweiten bringen sie einen Verlust von 1058–1332 = 274 W. E. Folglich compensirt sich die Restituirung, welche mittelst dieser Regeneratoren erzielbar ist, durch die vermehrte Transmission, und überdieß steigern sich die übrigen Quellen des Verlustes bis zu 31 Proc. Wir wollen nun damit die Leistungen eines Glasofens mit rationeller Gasfeuerung, von 18 Centner Glasgehalt, ebenfalls grünem Flaschenglas, vergleichen, dessen Schmelzzeit 12 Stunden, der Consum 109 Pfd. getrocknetes Holz per Stunde ist, und in welchem das Glas ebenfalls auf 1600º C. gebracht wird. Nach der Tabelle in Bd. CLXIV S. 352 dieses Journals ist dann die mittlere Temperatur des Ofens = 1705º C. Die Ofenwände messen: 33 Qdf. von e/c = 0,8/0,5 daher t' = 280º und Q = 3,4015 und 36   „ „ e/C = 2/0,5 „ t' = 183º und Q = 2,3417. Daraus berechnet sich die Transmission per Stunde: 33 Qdf. × 280º × 3,4015 = 31430 W. E. 36 Qdf. × 183º × 2,3417 = 15427 W. E. ––––––––––– 46857 W. E. der Nutzeffect: (1800 Pfd. × 0,17777 × 1600º)/12 Std. = 42665 W. E. –––––––––– Wärme-Consum 89522 W. E. 1 Pfd. trockenes Holz producirt, wenn die Gase nicht abgekühlt werden, 3891 W. E. Es findet zwar eine Vorwärmung der Luft auf 300° für die Verbrennung des Gases statt – aber nicht zu dem Zwecke, die Wärmemenge zu vermehren, sondern bloß um das größere Luftvolumen in mehreren getheilten Strömen in das Gas einzublasen – und diese Erwärmung der Luft ist als Compensation der Transmission des Gasgenerators zu betrachten. Ist nun die mittlere Temperatur des Ofens – 1705°, so werden die Verbrennungsproducte entführen: 1705º × 1,7596 = 3000 W. E. und das pyrometrische Aequivalent ist: 3891 – 3000 = 891 W. E. Dividiren wir dasselbe in den stündlichen Wärmebedarf 89522/891 = 100,48, so drückt dieser Quotient die Pfunde Holz aus, welche nutzbar verwendet werden. Würden wir den rationellen Gasofen mit Braunkohle statt mit Holz betreiben, so wäre: das pyrometrische Aequivalent = 5419 – 3000 = 2419 W. E. und das erforderliche Gewicht derselben 89522/2419 = 37 Pfd. Ebenso sind die stündlich consumirten 109 Pfd. Holz äquivalent mit (109 × 891)/2419 = 40 Braunkohle. Somit würde der Aufwand nur um 7 1/2 Proc. größer seyn als der theoretische Bedarf, während im Regenerativ-Ofen diese Differenz 31 Proc. gewesen ist. Für die Schmelzung von 100 Pfd. Glas entfallen an Braunkohle: im Regenerativ-Ofen (149 × 19 1/3)/30 = 65,9 Pfd. im rationellen Gasofen (40 × 12)/18 = 23,3 Pfd. Dabei werden die von letzterem evacuirten 3000 W. E. minus 4,9172 Pfd. auf 300° erwärmte Luft    = 4,917 × 0,2377 × 300° =   351  „   „ ––––––––– per 1 Pfd. Holz 2649 W. E. noch zum Trocknen des Brennstoffes, zum Fritten, zum Glühen von Scherben, zum Kühlen des Glases oder endlich zur Erzeugung von Wasserdampf stets eine nützliche Verwendung finden, und eine weitere Ersparniß gewähren, da eine besondere Feuerung für die Darröfen 16 Proc. des getrockneten Holzes und eine solche für die Kühlöfen 12 Proc. des Gesammtconsums beansprucht. (100 Pfd. × 2649)/650 wenigstens 400 Pfund Wasserdampf per Stunde, und dieser gibt 8 Pferdekräfte.