LVII. Bemerkungen über Betrieb und calorische Statik der Flammöfen zum Gießereibetriebe; von Dr. E. F. Dürre in Berlin. Dürre, über Betrieb und calorische Statik der Flammöfen zum Gießereibetriebe. Die Flammöfen, obwohl sie bei dem Gießereibetriebe nicht von derselben Wichtigkeit sind, wie die Schachtöfen, bieten für manche Zwecke unbestreitbare Vorzüge und sind namentlich mehr als andere Flammofenarten geeignet, theoretische Resultate zu liefern. Die Größe des Apparates, die lange Dauer des Schmelzprocesses, der leicht genau abzumessende Umfang der Chargen, endlich die in den meisten Fällen gebotene Sorgfalt beim Schmelzen selbst, lassen eine bessere Verwerthung der Betriebsresultate zu. Dennoch hat mit Ausnahme der Gasflammöfen, eine derartige Verarbeitung der Betriebsziffern noch nicht stattgefunden und in Folge dessen ist der Boden der Speculation, welchen der Verfasser betreten will, noch vollkommen unvorbereitet, während für seine in diesem Journal (Bd. CXCIX S. 366) erschienene calorische Betrachtung der Schachtöfen die Untersuchungen von C. Schinz u.a. über den Hohofenbetrieb bereits vorgearbeitet hatten. Die Construction der Flammöfen als bekannt vorausgesetzt, ist zunächst Folgendes zu erwähnen. Die Verbrennung verläuft in den Flammöfen ganz anders als in den Schachtöfen, denn abgesehen von der verschiedenen Luftzuführung, ist auch die Lage des Brennstoffes in räumlicher Beziehung eine ganz abweichende; im Schachtofen hat man es mit einer hohen und schmalen Schmelzsäule zu thun, in dem Flammofen dagegen verbreitet sich der Brennstoff auf größerer Grundfläche und mit geringerer Höhe. Der Zutritt der Luft erfolgt mithin bei sonst günstigen Verhältnissen in stark hervortretender Weise und die Verbrennung muß eine vollkommenere werden als innerhalb einer hohen Schmelzsäule, sofern nur Aufgabe des Brennstoffes und Unterhaltung des Zuges zweckmäßig geordnet sind. Wenn man nun die Erfahrung gemacht hat, daß durchschnittlich die Hitze des in einem Flammofen flüssig gemachten Eisens unter dem Hitzegrade liegt, welcher demselben Eisen im Schachtofen gegeben werden kann, so beruht dieser Unterschied in der Größe der Wärmeverluste bei dem Flammofenbetriebe. Neben der summarischen Größe des Wärmeverlustes zeigen auch die Elemente desselben den großen Unterschied beider Ofenarten; die Verluste durch Reibung und Leitung sind geringer als die Verluste durch Ausstrahlung der Ofenoberfläche und durch Wärmeaufnahme der Verbrennungsgase, welche der Natur der Brennstoffe nach unreiner sind als die aus den Schachtöfen sich entwickelnden Gase. Der Gehalt derselben an tropfbarflüssigen, hier also in Dampfform zu erhaltenden Verbindungen, unter welchen das Wasser die Hauptrolle spielt und selbst bei der denkbar größten Luftzuführung, der Zusammensetzung des Brennstoffes entsprechend constant bleibt, verursacht einen sehr bedeutenden Wärmeaufwand. Um einen Begriff von der Größe der Verluste zu geben, sey es gestattet, aus dem Handbuch des Gießereibetriebes des VerfassersWissenschaftlich-technisches Handbuch des Eisengießereibetriebes etc., von Dr. E. F. Dürre, Bd. I, 1870; Bd. II Lief. 1, Leipzig 1871. einige Angaben über Verbrauchs-Resultate und erforderliche Leistung zu machen. Beobachtet man die Feuerung eines Flammofens, so erkennt man während des Betriebes zweierlei verschiedene Vorgänge ziemlich genau, die immerwährend mit einander alterniren; der erste entspricht der trockenen Destillation des frisch aufgeschütteten Brennstoffes, während der zweite die Verbrennung des aus kohksartiger Masse bestehenden Rückstandes einschließt. Natürlich wechseln beide Stadien der Verbrennung um so rascher, je rascher die Aufgabe an frischem Brennstoff stattfindet und je heißer der Ofen ist. Im Anfang des Heizens überwiegt, da die Verbrennungstemperatur noch nicht erreicht ist, die trockene Destillation, der Zeit nach, und erst später verläuft sie fast augenblicklich. Während in der ersten Periode sich Kohlenwasserstoffe vorwiegend entbinden, welche im Ofenraum verbrennen, bilden sich im Verlauf der zweiten Periode Gasgemische von sehr hoher Temperatur, die aus Kohlensäure, Wasserdampf und Stickstoff bestehen. Der Verfasser nahm, um von dem praktisch Sichtbaren auszugehen, keinen Anstand, die Leistung der hier anwendbaren Brennstoffe in zwei Theile zu zerlegen: 1) in die Production und Verbrennung von Leuchtgasen; 2) in die Verbrennung des rückständigen Kohlenstoffes. Aus den zuerst angeführten Producten bilden sich Kohlensäure und Wasser, aus dem rückständigen Kohlenstoff dagegen lediglich Kohlensäure, allerdings unter Voraussetzung eines regelmäßigen Betriebes. Die Ergebnisse der Verkohkung, wie sie von den metallurgischen und technologischen Schriftstellern mitgetheilt werden, geben nicht genügenden Anhalt, wie viel brennbare Bestandtheile vergasen und wie viel Rückstände sich bilden. Man muß schon auf genaue Brennstoffanalysen zurückgehen, um sich genügend orientiren zu können; so theilt Regnault (Scheerer's Metallurgie Bd. I S. 191) für die reine Kohle von Mons und für die von Newcastle folgende Resultate mit: Mons Newcastle 86,49 Kohlenstoff 89,19 Kohlenstoff   5,40 Wasserstoff   5,31 Wasserstoff   8,11 Sauerstoff   5,56 Sauerstoff. Rechnet man den Sauerstoffgehalt in Wasser um und für die gewöhnliche Kohle die Summe dieses Wassers, des hygroskopisch vorhandenen und der Asche auf 10 Proc., so behält man in der zum Betrieb verwendeten Kohle von Mons ca. 78 Proc. Kohlenstoff und 4 Proc. Wasserstoff, in der von Newcastle ca. 80 Proc. Kohlenstoff und 4 Proc. Wasserstoff, übrig. Unter der weiteren Annahme, daß gleiche Mengen Grubengas und Aethylen sich bilden (Gasuntersuchungen aus den Flammöfen sind noch nicht angestellt worden), beanspruchen die 4 Proc. Wasserstoff in beiden Kohlensorten je 18 Proc. Kohlenstoff, so daß für die Kohksproduction: 60 Proc. Kohlenstoff bei den Kohlen von Mons, 62    „            „   „    „        „   „   Newcastle übrig bleiben, und sich in beiden Fällen 22 Proc. Gas bilden. Dulong hat für ein Gasgemisch, wie es hier der Einfachheit halber vorausgesetzt wurde, den absoluten Wärmeeffect auf 12130 Einheiten bestimmt, wobei die ausschließliche Production von Kohlensäure und Wasser gedacht ist. Für die vollkommenste Verbrennung würde demnach 1 Pfund Steinkohle von Mons = 0,60 . 8000 + 0,22 . 12130 = 7418,6 W. E. 1    „ „   „   Newcastle = 0,62 . 8000 + 0,22 . 12130 = 7628,0 W. E. produciren können. Hierbei wurde von der Wärmeabsorption bei der Zerlegung der rohen Kohle ganz abgesehen; praktische Versuche ergeben ja, daß Steinkohle im großen Durchschnitt keinen größeren Wärmeeffect als 6000 W. E. erreiche. Guettier gibt in seinem ausgezeichneten Traité de la fonderie an, daß zu 100 Pfd. Roheisen 49 Pfd. Kohlen von Mons erforderlich gewesen seyen. Es berechnen sich hierfür der theoretische Effect 49 . 7418,6 oder 363511,4 Wärmeeinheiten; und der praktische Effect 49 . 6000 oder 294000 Wärmeeinheiten. Die großen Flammöfen zu Finspong in Schweden erzielen ein günstigeres Resultat als die von Guettier citirten französischen Apparate; sie arbeiten im Durchschnitt mit 31 Pfd. Kohlen von Newcastle pro 100 Pfd. Einsatz. Hierfür berechnen sich der theoretische Effect 31 . 7628,6 oder 236486,6 Wärmeeinheiten; und der praktische Effect 31. 6000 oder 186000 Wärmeeinheiten. Der Wärmeaufwand welchen das Roheisenschmelzen an sich erfordert, beziffert sich auf nicht mehr als 22000 Wärmeeinheiten pro 100 Pfd. Roheisen, sobald man eine Temperatur von 1500° C. im Metallbad annimmt. Versuche welche in Spandau gemacht wurden, um die Temperatur des Roheisens zu ermitteln, ergaben indeß eine höhere Ziffer, die hier in Anschlag gebracht werden muß. Es sind 2220° C. ermittelt, welche, den Coefficienten der specifischen Wärme des Roheisens für 2000° = 0,166469 eingeführt, das Resultat bis auf 36956 Wärmeeinheiten steigern. Immerhin aber zeigt der Vergleich dieses Sollverbrauches mit den oben discutirten Betriebsresultaten, wie groß der Verlust an Wärme in einem Flammofen ist. Erwägt man, daß viele Oefen, ja die Mehrzahl derselben bis 80 Pfund Kohlen pro 100 Pfund Einsatz verbrauchen, so sagt man sich selbst, daß nur Wärmeverluste, durch Constructionsfehler oder Mängel in der primitiven Anlage veranlaßt, einen derartigen Unterschied zwischen Anforderung und Ausführung hervorbringen können. Die folgenden Rechnungen und Ermittelungen dienen vielleicht dazu, einige Aufklärung in die Verhältnisse zu bringen. Gang der Verbrennung. Die Intensität der Verbrennung hängt hier wie bei allen Oefen von der Vollkommenheit derselben ab, also in erster Linie von dem Luftzutritt. Es ist demnach zunächst die erforderliche Zutrittsgeschwindigkeit der Luft im Feuerraum zu ermitteln, wobei die von Schinz angegebene Methode der Oberflächenberechnung Platz greift. Rechnet man die Tonne Kohlen durchschnittlich zu 400 Pfd. oder 200 Kilogrm., ein Gewicht welches für die preußischen Kohlen wenigstens Gültigkeit hat, so ist die Summe der Oberflächen pro 100 Pfd. Kohlen für Stücke von 3 Zoll 4 Zoll 5 Zoll    6 Zoll Durchmesser oder  78 Millimet.      105 Millimet.      131 Millimet.     157 Millimet. –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– je 2,196 1,649 1,313 1,102 Quadratmeter. Der Verlauf der Verbrennung, welcher demnächst zu beachten ist, stellt sich weit einfacher dar als bei den Schachtöfen, wo es noch nicht möglich war, das gegenseitige Verhältniß von Kohlensäure und Kohlenoxyd annähernd zu bestimmen. Bei den Flammöfen dagegen hat man es in der Hand, die vollkommene Leistungsfähigkeit der Esse allerdings vorausgesetzt, den Gang der Verbrennung zu beeinflussen und dieselbe dem angestrebten Ziel, nämlich der ausschließlichen Production von Kohlensäure und Wasser entgegen zu führen, welche hier angenommen werden soll. Die Zusammensetzung der Steinkohle, welche bekannt seyn muß, wenn man die zu ihrer Verbrennung nothwendige Luftmenge bestimmen will, kann in diesem Fall aus den bereits mitgetheilten Daten über die Steinkohlen von Mons und Newcastle abgeleitet werden. In der Praxis d.h. für jeden Einzelfall ist es erforderlich, eine besondere Untersuchung der Kohlen nach großer Durchschnittsprobe machen zu lassen, deren Ausfall den theoretischen Calcul begründet. Ob es dann angemessen ist, die Betrachtung ebenso zu machen wie hier und zunächst eine Verkohkung, dann eine Verbrennung der Kohks anzunehmen, bleibt dahingestellt; für die Verlustberechnungen, die hier zu machen sind, ist der etwas complicirtere Gang vorzuziehen. Ein Durchschnitt der beiden betrachteten Kohlensorten, die ja wenig von einander abweichen, ergibt ungefähr: 60 Proc. Kohks (reiner Kohlenstoff), 22    „ Gas, 18    „ Verluste, Asche, Wasser. Die brennbaren Bestandtheile von 100 Pfd. solcher Kohlen, also 78 Pfd. Kohlenstoff und 4 Pfd. Wasserstoff erfordern zu ihrer vollkommenen Verbrennung zusammen 239,89 Pfund Sauerstoff. Diese Menge entspricht 1029,5 Pfund oder rund 398 Kubikmeter atmosphärischer Luft von gewöhnlicher Temperatur, so daß auf die Tonne Kohlen etwa 1590 Kubikmeter zu rechnen wären. Bezieht man die gefundenen Werthe auf die Oberflächensummen der respectiven Kohlenmengen von verschiedenen Stückgrößen, wie sie sich früher darstellten, so erhält man für      3 Zoll oder       4 Zoll oder       5 Zoll oder     6 Zoll oder    78 Millimet 105 Millimet. 131 Millimet. 157 Millimet. große Kohlenstücke 45,3 60,3 75,7 90,3 laufende Meter als Minimalwerthe der Zutrittsgeschwindigkeit der Verbrennungsluft. Das Mittel davon beträgt 67,9 Meter, unter der Voraussetzung daß die angewandten Kohlen eine gleichmäßige Mischung obiger Stückgrößen enthielten – ein Fall der, wie auch die sphäroidische Gestalt der Brennstoffstücke, in der Praxis selten gefunden werden dürfte. Diese Geschwindigkeit gilt ferner nur für den Fall der vollkommensten Zugänglichkeit des Brennstoffes, d.h. für eine Lockerheit der Schüttung welche in Wirklichkeit nicht existiren kann. Erwägt man, daß die auf einer beliebig großen Fläche aneinandergereihten Brennstoffkugeln Intervalle zwischen sich frei lassen, welche im Ganzen nur etwa 1/5 der ganzen bedeckten Fläche ausmachen, so muß man die Geschwindigkeit der Luft fünfmal so groß annehmen als vorhin ermittelt wurde. Dann erst tritt in der gegebenen Zeit an den Brennstoff das erforderliche Luftquantum und ohne jeden Druck heran. Diese Geschwindigkeit, welche sich also im Mittel auf 5. 67,9 Meter oder 339,5 Meter berechnet, bezieht sich natürlicherweise auf die Zeit, innerhalb welcher die Verbrennung von 100 Pfund Kohlen erfolgen muß oder kann. Bei dem Flammofenbetrieb, wo der Kohlenverbrauch des Anwärmens sich auf den eigentlichen Schmelzbetrieb schlechter vertheilt als bei dem Schachtofen – wo außerdem selten oder nie besonders über diesen Theil des Consums Notiz und Buch geführt wird, kann man diese Zeit nur auf Umwegen abschätzen. Dennoch ist es nothwendig sie zu ermitteln, weil es wichtig erscheint, die auf experimentellem Wege von Schinz für Kohksfeuer auf einem Rost gefundene Geschwindigkeit mit der Praxis zu vergleichen. Die Resultate französischer Oefen, wie sie von Guettier in seinem schon genannten Werke mitgetheilt werden, ergeben als Dauer der Verbrennung von 100 Pfund Steinkohlen etwa 8 1/6 Minuten; dabei ist das Anwärmen vernachlässigt, das eigentliche Vollfeuer aber auf 3 Stunden angesetzt und nur dieses in Rechnung gezogen, da die Verbrennung während der ersten Stunden doch nur eine unvollkommene ist. Der Einsatz war auf circa 45 Ctr. und der Kohlenverbrauch auf 49 Pfund pro Ctr. Einsatz fixirt worden, so daß im Ganzen etwa 2205 Pfd. Kohlen verbrannt seyn mußten. Diese Verhältnisse treffen aber nicht immer zu und man kann, rechnet man Anwärmen und Vollfeuer untereinander, 1 Tonne Kohlen pro Stunde, also 15 Minuten Verbrennungszeit für 100 Pfund Steinkohlen annehmen. Dabei ist eine durchschnittliche Besetzung von 7500 Pfd., wie sie beispielsweise in Gleiwitz, Berlin etc. üblich ist, vorausgesetzt; bei größeren und bei kleineren Einsatzquantitäten, als hier erwähnt, treten sofort andere Verhältnisse ein und verändern das Zeitmaaß der Verbrennung. Schinz hat als für die Kohlensäurebildung günstigste Zutrittsgeschwindigkeit in der Secunde in einer Rostfeuerung den Werth 0,39 Meter pro Quadratmeter Brennstoffoberfläche gefunden; berechnet man daraus die Verbrennungszeit pro 100 Pfd. Steinkohlen, indem man den für dasselbe Quantum Kohle gefundenen Weg von 339,5 Meter pro Quadratmeter Oberfläche zu Grunde legt, so erhält man 339,5/0,39 oder 896 Secunden, d.h. etwa rund 15 Minuten. Ein Vergleich dieses Resultates mit dem oben aus dem Ofenbetrieb abgeleiteten ergibt sogleich die Unvollkommenheit des letzteren. Bei scharfem Betrieb und geringerem Einsatz verbrannten 100 Pfund Kohlen in 8 Minuten; im großen Durchschnitt bei größeren Oefen, das Anwärmen mit eingeschlossen, ergab sich derselbe Werth wie aus der Schinz'schen Zahl. Dabei ist klar, daß, während die Zeitdauer der Verbrennung im ersten Stadium des Feuerns eine weit größere als der Mittelwerth von 15 Minuten ist, im Stadium des Vollfeuers jene Dauer wiederum eine weit geringere seyn muß. Dieser Unterschied und diese Wandlung im Gang des Schmelzens ist schwer festzustellen und für die hier erstrebten Aufklärungen genügen die Durchschnittsresultate vollkommen. Es wird demnach darauf zu halten seyn, daß ein Flammofen so viel Luft mindestens aufsaugt, als zur Verbrennung von 100 Pfund Kohlen in 15 Minuten erforderlich ist. Darüber hinaus ist jede Ofenconstruction zu brauchen; erreicht sie das genannte Resultat dagegen nicht, so erscheint sie unbedingt als ungenügend. Rostfläche. Die obere Grenze der Leistung eines Flammofens in der vollkommenen Verbrennung, wie sie in dem folgenden praktischen Beispiel gegeben ist, muß aber benutzt werden um den Rost zu berechnen. In diesem Fall ist es ausdrücklich zu betonen, weil man unter Zugrundelegung einer größeren Verbrennungszeit, leicht einen Apparat von schwacher Wirkungsfähigkeit construiren würde. Es ist in der Praxis möglich, sobald ein Ofen günstig liegt, 75 Ctr. Eisen in fünf Stunden niederzuschmelzen und dieses mit 49 Pfd. Kohlen pro 100 Pfd. Einsatz zu bewirken. Es werden mithin 3675 Pfund in 5 Stunden verbrannt (also 100 Pfund in etwas über 8 Min.); das Luftquantum, welches von dem Ofen aufgesaugt werden muß, beträgt hiernach ungefähr 37834 Pfund oder 12626 Kubikmeter, oder 0,70147 Kubikmeter pro Secunde. Da 100 Pfund genau gerechnet, 488 Secunden zur Verbrennung in diesem Ofen gebrauchen und der theoretische Weg der für 100 Pfund erforderlichen Verbrennungsluft 339,5 laufende Meter beträgt, so berechnet sich für letztere eine Geschwindigkeit pro Secunde von 339,5/488 oder 0,694562 laufenden Metern. Bezieht man diesen Werth auf den vorhin berechneten Luftconsum pro Secunde, so erhält man 0,701470/0,694562 oder 1,00995 Quadratmeter als die Summe der nothwendigen Luftzulässe für einen Flammofen, welcher 75 Centner Roheisen mit einem Kohlenverbrauch von 49 Pfd. pro Centner Einsatz in 5 Stunden niederschmelzen soll. Die 1,00995 Quadratmeter bezeichnen speciell die Summe aller Rostöffnungen d.h. die sogenannte freie Rostfläche der technischen Sprache. Die Größe der totalen Rostfläche, also auch das Verhältniß der bedeckten zur freien, hängt von der Construction des Apparates, speciell des Rostes selbst ab. Bei gewöhnlichen Planrosten nimmt man 1/2 bis 3/5 der totalen Fläche als freien Theil an, und würde in dem Verhältniß entschieden noch weiter gehen, wenn nicht die Solidität der Rostconstruction darunter litte. Absolut gedacht kann umgekehrt das Verhältniß der freien zur totalen Rostfläche bis zu 1 : 4, d.h. dem Verhältniß der Intervalle des aufgeschütteten Brennstoffes zur ganzen von demselben bedeckten Fläche gehen, ohne den Zug zu beschränken. (Bei den Spandauer Flammöfen, man vergl. Handbuch des Eisengießereibetriebes Bd. I S. 506, ist das Verhältniß 0,39 : 1 eingehalten worden, ohne die Energie des Betriebes zu hindern.) Für den hier bezeichneten Fall schwankt hiernach die Rostfläche im Ganzen zwischen 1,68325 und 2,0199 Quadratmeter. Form und Anordnung des Rostes sind von den übrigen Theilen des Ofens constructiv abhängig, so daß es nicht angezeigt erscheint, hier bereits darüber zu verhandeln. Resultate der Verbrennung. Das Volumen der Verbrennungsproducte, berechnet aus dem Gewicht derselben und der Ofentemperatur innerhalb der einzelnen Zonen des Apparates, ist von dem größten Interesse für die Kenntniß der Function eines Flammofens, weil man daraus die durchschnittliche und die partielle Zuggröße, mithin die verschiedenen Querschnitte des Ofens ableiten kann. Man macht sich in der Praxis gewöhnlich nicht die geringste Vorstellung von den Gas- und Dampfmassen, welche in einem Flammofen pro Zeiteinheit hervorgebracht und weggeschafft werden müssen. Dieselben variiren natürlich, sowohl in der Qualität als in der Quantität außerordentlich, je nach dem Verlauf des Verbrennungsprocesses. Hier muß der Fall vollkommenster Verbrennung vorausgesetzt werden, d.h. der ausschließlichen Production von Kohlensäure und Wasser, obwohl dieser Modus auch bei den besten Apparaten erst im Stadium des Vollfeuers sicher eintreten dürfte. Nach früheren Annahmen verbrennen innerhalb 5 Stunden   3675 Pfund Kohlen mit Hülfe von 37834      „    atmosphärischer Luft oder 12626 Kubikmetern zu Kohlensäure und Wasserdampf. Die Kohlen enthalten bekanntlich in 100 Pfund 78 Pfund reinen Kohlenstoff, welche 285,89 Pfund Kohlensäure   4     „     Wasserstoff, welche 36,00 Pfund Wasserdampf bilden; daraus berechnen sich für die gesammte Kohlenmenge: 10267,3 Pfund Kohlensäure   1323,0     „    Wasserdampf 29018,17   „     Stickstoff. Es werden in 5 Stunden producirt:   5133,650 Kil. Kohlensäure, welche (der Liter à 1,97 Grm.)   2606,513 Kubikmeter     661,500   „ Wasserdampf, welche (  „      „ à 0,59   „    )   1121,186 „ 14509,085   „ Stickstoff, welche (  „      „ à 1,25   „    ) 11607,268 „ ausmachen. Die vorstehenden Volumina beziehen sich auf gewöhnliche Temperaturen und können erst nach erfolgter Berechnung der Temperatur im Ofen, in die Raumverhältnisse umgerechnet werden, welche wirklich für die Ofenconstruction maßgebend werden. Producirte Wärmemenge. Die in dem hier aufgestellten Beispiel producirte Wärmemenge berechnet sich auf zweierlei Weise: 1) Nimmt man einfach an, daß 2866,5 Pfund Kohlenstoff und   147,0     „    Wasserstoff zu Kohlensäure und Wasser verbrennen, so erhält man 2866,5 . 8000 + 147. 34000 = 27,930,000 Wärmeeinheiten. 2) Rechnet man aber 60 Pfund Kohlenstoff und 22 Pfund Kohlenwasserstoffe pro 100 Pfd. Steinkohlen, so stellt sich, früheren Berechnungen nach, der Effect eines Zollpfundes Steinkohlen auf 7418,6 Wärmeeinheiten und das Gesammtresultat beträgt 3675 . 7418,6 oder 27,263,355 Wärmeeinheiten. Der Unterschied rührt daher, weil im zweiten Fall die latente Wärme des Wasserdampfes den Effect der Kohlenwasserstoffe beeinträchtigt, welche bei den obiger Rechnung zu Grunde liegenden Bestimmungen des absoluten Wärmeeffectes für Kohlenstoff und Wasserstoff nicht mit in Rücksicht gezogen wurde. Berechnet man die latente Wärme des producirten Quantums Wasserdampf, so erhält man, da Regnault für die Gewichtseinheit 536,67 Einheiten Wärme als absorbirbar gefunden. 1323,0 . 536,67 oder rund 712000 Wärmeeinheiten, welche, dem zweiten Werth für die Wärmeproduction des Flammofens zugerechnet, den ersten Werth um Einiges noch übertreffen. Die übrigbleibende Differenz ist durch Fehler in den an sich schon so schwierigen Grundbestimmungen zu erklären, zeigt sich aber viel zu gering, um hier großen Einfluß zu üben. Da sämmtliche Wärmeverluste nach einander berücksichtigt werden, so erscheint es vortheilhaft, das erste Resultat, also 27,930,000 Wärmeeinheiten den weiteren Berechnungen zu Grunde zu legen. Zur Wirkung kommen dieselben in ihrer Gesammtheit doch nicht, denn sowohl Wasserdampf als Vorwärmung des Brennmateriales erfordern gleich zu Anfang, d.h. auf dem Rost und über dem Rost, einen bestimmbaren und ziemlich bedeutenden Wärmeaufwand. Theoretische Temperatur des Verbrennungsraumes. Die Formel t = P/Qw, worin P die Wärmemenge in Einheiten, Q die Gewichtsmenge der Gase und w den Coefficient der specifischen Wärme derselben bezeichnen, ändert sich für den vorliegenden Fall, da das in Betracht kommende Gemisch aus drei verschiedenen Gasen respective Dämpfen besteht, in die Form t = P/(Qw + Q₁w₁ + Q₁₁w₁₁...) um, wobei Q₁ w₁ u. Q₁₁ w₁₁ die bezüglichen Werthe für Wasserdampf und Stickstoff enthalten. Es betragen: Qw = 10267,3   . 0,2164 = 2221,8 Q₁w₁ =   1323,0   . 0,4750 =   628,4 Q₁₁w₁₁ = 29018,17 . 0,2440 = 7080,4 –––––––– Die Summe ist mithin    9930,6 – ein Werth der noch oftmals zur Anwendung kommen dürfte. Die theoretische Anfangstemperatur ist demnach 27930000/9930,6 oder 2813° Cels. für den vollkommensten Zustand der Verbrennung. Daß sie nicht zur Wirkung kommen kann, zeigt die nächste Betrachtung, welche sich mit den Verlustquellen innerhalb des Feuers und unmittelbar über demselben beschäftigt. Wärmeverluste im Inneren des Feuerraumes und disponible Wärme beim Eintritt der Gase in den Schmelzraum. Wie viel Wärme durch die Vorwärmung der Steinkohle bis zu 2813° und durch die Latenz im Wasserdampf absorbirt wird, ist, wiewohl der letzte Werth gefunden wurde, nur schwer zu taxiren. Jedenfalls mangelt es an bestimmten Ansichten über das Verhältniß der wirklichen Verbrennungserscheinung zur theoretischen Vorstellung von derselben. Der gewöhnliche Weg gibt unmögliche, weil viel zu hohe Resultate. Eine einfache Rechnung beweist dieses am besten. Der Coefficient der specifischen Wärme für Steinkohlen ist im Mittel 1,19, das verbrannte Quantum 3675, die Temperatur 2813°; das Product Qwt also = rund 12,302,000 Einheiten, somit fast die Hälfte des totalen Wärmequantums. In dieser Verlegenheit bietet sich ein praktischer Ausweg, wenn man den bei der Verbrennung von Steinkohlen im Calorimeter gefundenen Werth des absoluten Wärmeeffectes berücksichtigt und den Unterschied zwischen demselben und den auf theoretischem Weg gefundenen Werthen als Ausdruck des Wärmeverlustes durch Erwärmen des Brennstoffes und durch den vorhandenen Wasserdampf betrachtet. Man nimmt im Allgemeinen an, daß ein Pfund Kohlen 6000 Wärmeeinheiten producire und daß diese nach außen hin nutzbar würden. Auf das besagte Kohlenquantum von 3675 Pfund bezogen, ergeben sich 22050,000 Wärmeeinheiten, welche von der theoretischen 27930,000 „ abgezogen, ––––––––– eine Ziffer von 5880,000 „ als Wärmeconsumtion innerhalb der Feuerung resultiren lassen. Dieser Werth theilt sich in 5168000 Einheiten für Wärmeverluste im Brennstoff 712000       „          „              „ durch den Wasserdampf. Die Gase treten also, die Richtigkeit der vorstehenden Raisonnements vorausgesetzt, mit einem disponiblen Wärmequantum von 22,050,000 Einheiten in den eigentlichen Schmelzraum und haben eine Temperatur von 22050000/9930,6 oder 2220,9° Celsius. Diese Zahlen bestimmen gewissermaßen den Querschnitt des Ofeneinganges, d.h. die Abmessungen welche der Zone über der Feuerbrücke durchschnittlich zu geben sind. Man kann sich nämlich vorstellen, daß, um die Luft in der früher ermittelten Geschwindigkeit unter den Rost treten zu lassen, es erforderlich sey, auch den Ofengasen eine bestimmte Geschwindigkeit zu geben. Diese Geschwindigkeit ist nur annähernd durch das Quantum von Gasen zu bestimmen, welche in einer der Luftzufuhr ebenfalls zu Grunde liegenden Zeiteinheit sich bilden und entfernt werden müssen. Nimmt man an, daß die Gase keinen Druck haben sollen, so müßte die Geschwindigkeit der Massen vor und hinter dem Roste dieselbe seyn; doch spielt hier die Esse eine tief eingreifende Rolle und verschiebt sich deßhalb die Besprechung der Volumina und Geschwindigkeiten besser bis nach der Erörterung der Essenwirkung. Wärmeabsorption durch das schmelzende Roheisen. Der zunächst auffallende Wärmeverbrauch im Flammofen, obwohl quantitativ der geringfügigste, ist der zur Schmelzung des Roheisens nothwendig werdende. Der Einsatz wurde in diesem Beispiel gleich 75 Zollcentner Roheisen angenommen und vorausgesetzt, daß eine flüssige Beschaffenheit des Einsatzes in 5 Stunden erzielt werde. Hier entsteht nun eine neue Schwierigkeit für die calorische Berechnung durch die schwankenden Angaben über die Gießtemperatur des Roheisens. Der Verfasser hat bereits mehrfach öffentlich nachgewiesen, wie wenig Werth die genaue Bestimmung des Schmelzpunktes habe, da dieselbe technisch keine Anwendung finden könne; das zum Gießen vorbereitete Roheisen muß ja in vielen Fällen eine hohe Temperatur haben und man zieht selbst dann, wenn kälter gegossen werden muß, es vor, das Metall heiß abzustechen und in den Gießpfannen abkühlen zu lassen, bis der durch Praxis und Erfahrung erkennbare Zeitpunkt da ist. Es ist deßhalb stets rathsam, für die calorische Berechnung eine höhere Temperatur anzunehmen als die wissenschaftlichen Bestimmungen des Schmelzpunktes sie ergeben; der Verfasser hat in einer früher veröffentlichten Skizze die Eisentemperatur auf 1500° angenommen. Bei der statischen Betrachtung des Kupolofenbetriebes (in diesem Journal Bd. CXCIX S. 366) ging er dagegen von der Gastemperatur des Ofens aus, weil thatsächlich die Schachtöfen sehr hitziges Eisen zu geben vermögen. Im vorliegenden Falle erscheint es angemessen, die der Gastemperatur zufällig nahe kommende Hitze des Roheisens zu supponiren, welche nach den Messungen zu Spandau gefunden wurde, d.h. 2220° C. Auf den ersten Blick erscheint diese Annahme unzulässig, da die Gase im Ofen abkühlen und die genannte Temperatur schließlich nicht mehr erreichen würden, wenn eben nicht die sämmtlichen Werthe dieses statischen Versuches Durchschnitte einer Heizperiode von 5 Stunden wären, von denen die ersten Stadien bei geringer Hitze, die letzten bei sehr starker Hitze verlaufen. So lange es an besonderen Angaben über Anheizen und Vollfeuer mangelt, muß man sich mit solchen Durchschnitten begnügen und die Unwahrscheinlichkeit der Verhältnisse, als in Wirklichkeit nicht existirend, übersehen. Der Wärmeconsum des Roheisens berechnet sich, wenn man nach Schinz den Coefficienten der specifischen Wärme des Roheisens bei 2000° C. = 0,166469 annimmt, auf 7500 . 2220 . 0,166469 = 2,771,700 Wärmeeinheiten. Ein Vergleich dieser Methode mit der von Schinz angewandten, mittelst der Daguin'schen Formel ausgeführten, ergibt für letztere ein anderes Resultat. Nach P. A. Daguin ist die latente Wärme der Metalle L = 160 + T . (C – c), wenn T die betreffende Temperatur und C, c die Coefficienten der specifischen Wärme bei dieser Temperatur beziehungsweise bei gewöhnlicher Temperatur bezeichnen. Da man annehmen kann, daß nur die Temperaturen bis zum Schmelzpunkt hierbei angewandt werden dürfen, so zerlegt sich die Aufgabe in zwei Theile: 1) Die Berechnung der latenten Wärme bis 1220°. (Pouillet gibt für Gießereiroheisen die Schmelztemperaturen 1100 bis 1250° nach Daguin und Schinz.) 2) Die Berechnung der Ueberhitzung von 1000° nach der gewöhnlichen Methode. ad 1) ist C – c für 1220° = 0,14048571 – 0,0904970 = 0,04998875 folglich ist L = 160 + 1220 . 0,04998875 = 220 Einheiten. (Schinz hat für die Temperaturen 1100 bis 1250° nur 208 resp. 202,5 Einheiten angegeben, die jedenfalls auf einem Rechnungsfehler beruhen.) Auf 7500 Pfund bezogen, ergeben sich 1,650,000 Einheiten als Ausdruck der latenten Wärme. ad 2) ist der Werth der Ueberhitzung 7500 . 1000 . 0,166469 = 1,248,520 Einheiten, so daß ein Total-Consum von 2,898,520 Einheiten, mithin etwas mehr sich herausstellt als oben berechnet wurde. Wenn man erwägt, daß die Werthe welche Boulanger und Dulait durch die Mischmethode für die latente Wärme des Gußeisens gefunden haben, circa 175,00 Einheiten pro Pfund betrugen, so kann man sich den Ueberschuß welchen die Daguin'sche Methode gibt, leicht erklären. Rechnet man 2,771,700 – 1,248,520 = 1,523,180 Einheiten als latent, so berechnen sich pro Pfund circa 203 Einheiten, eine Zahl die also in der Mitte zwischen dem berechneten Werth und dem durch Versuche gefundenen liegt und für vorliegenden Zweck hinreichende Wahrscheinlichkeit besitzt. Wärmeabsorption durch die glühenden Ofenwände und Strahlungsverluste. Eine sehr namhafte Wärmemenge entweicht oder wird gebunden durch die Erhitzung des Ofens bis zur vollständigen Glühhitze und durch die Ausstrahlung der Ofenwände nach der Luft hin. Beide Wirkungen sind erst in neuester Zeit und dabei noch in beschränktester Weise beachtet worden; auch hat es seine Schwierigkeit, die mit physikalischen Apparaten gefundenen Absorptions- und Strahlungsgesetze auf so rohe und ungleichförmige Massen anzuwenden, wie es die Wände der metallurgischen Apparate sind. Bei den Flammöfen insbesondere, wo verschiedene Theile der Gesammtoberfläche auch verschieden ausstrahlen, ist es nicht möglich, ohne besondere Versuche und Beobachtungen Resultate von annähernder Richtigkeit zu erhalten. Benutzt man, wie es der Verfasser in der letzten Lieferung seines Handbuches gethan hat, die von C. Schinz gemachten Angaben und das von Dulong und Petit entwickelte Gesetz, und betrachtet man die Innenfläche des Flammofens als transmittirende Wand, ohne Rücksicht auf das hinter derselben liegende Material (Steinmauer oder Luft), so gelangt man zu folgenden Consequenzen. Ein Flammofen zu 75–100 Centner Einsatz hat an feuerberührten Innenflächen: 2 Seitenwände von 3 Fuß mittlerer Höhe und   11 1/2 Fuß Länge   69 Quadratfuß 1 Stirnwand an der Fuchsseite von 6 1/2 Fuß   Breite und 2 1/2 Fuß Höhe   16 1/4    „ 1 Gewölbfläche von 5 Fuß Breite und, von der   Rostebene an gerechnet, 17 1/2 Fuß aufgerollter Länge   87 1/2    „ –––––––––––––– zusammen 172 3/4 Quadratfuß. Abgerundet sind mithin in Berechnung zu ziehen 173 Quadratfuß oder 17 1/4 Quadratmeter. Nach den von Schinz gemachten Versuchen (Documente, S. 47 und 48) betragen die pro Quadratmeter ermittelten Wärmequantitäten der Transmission resp. 3492 – 5547 – 8325 – 36628 – 32558 – 36046 Einheiten pro Stunde, wofür sich nach der Dulong'schen Formel die theoretischen Temperaturen 226° – 288° – 346° – 540° – 538° – 540° für die transmittirende Fläche berechneten. Sieht man gänzlich von den Differenzen ab, welche diese berechneten Temperaturen von den wirklich vorhandenen unterscheiden – und welche Veranlassung zu der Schinz'schen Annahme wurden, daß die Strahlungsverluste in Wirklichkeit 4,3 bis 22,5 mal größer ausfallen müssen, als sich auf theoretischem Wege ermitteln läßt – so kann man für die Ofentemperatur 2220,9° Cels. ganz gut die Transmission der Ofenwand berechnen. Da nach Dulong und Petit die Wärmemengen sich wie die Quadrate der Flächentemperatur verhalten, so kann man den folgenden Ansatz machen: 540² : 2220,9° = 36,046 : x Man findet für x die Zahl von 609715,8 Einheiten pro Quadratmeter und Stunde, einen Werth also, der für die Grenzen der Wärmeentwickelung in dem hier zu Grunde gelegten Apparat modificirt, die Summe von 10,670,000 Einheiten pro 17 1/2 Quadratmeter und Stunde ergibt. Die Temperatur 2220,9° erreicht zwar der Ofen vermutlich erst in dem letzten Stadium des Feuerns, sie ist aber wie alle hier in Rechnung kommenden Werthe der Durchschnitt von 5 Stunden. Man müßte deßhalb, um folgegerecht zu seyn, das Resultat des Dulong'schen Gesetzes auf das Fünffache steigern und erhält dann eine Wärmeconsumtion welche über 2mal so groß ist, als die überhaupt producirte Wärmemenge. Man kann also in der Praxis von dem Dulong'schen Gesetz nur soweit Gebrauch machen, daß man die an der Außenfläche des Ofens gefundene Temperatur zu Grunde legt und darnach rechnet, dafür aber den Wärmeverbrauch in den Ofenwänden auf andere Weise bestimmt. Da solche Messungen, wie sie eben angeführt wurden, noch nicht existiren, so müssen Annahmen gemacht werden, und leiteten hierbei außer der persönlichen Wahrnehmung des Verfassers noch vorzugsweise die Erfahrungen von Lowthian Bell an englischen Hohöfen, welche sich in der von P. Tunner besorgten deutschen Ausgabe seiner Hohofenchemie etc. S. 31 und ff. mitgetheilt finden. Er gibt daselbst eine Tabelle mit thermometrischen Bestimmungen, die er im Rauhgemäuer des Hohofens gemacht, dann einige mit einem einfachen Calorimeter ausgeführte Messungen der Ausstrahlungsverluste. Das 5 Fuß dicke Gemäuer resp. Futter zeigte ca. 1 Fuß über den Formen eine Temperatur von 289° F. oder 143° Cels. und ergab einen Wärmeverlust von ca. 302,48 Pfundcalorien pro Quadratfuß. Diese repräsentirt also die wirklich nach außen gelangte Wärmemenge, unabhängig von dem theoretischen Verhältniß zur Temperatur der transmittirenden Fläche. Setzt man die Hohofentemperatur und die Flammofentemperatur der Einfachheit wegen gleich und nimmt man weiter an, daß die nach außen gelangende Wärmemenge in beiden Fällen umgekehrt proportional der beziehentlichen Wandstärke der Umfassung sey, so erhält man pro Quadratfuß Flammofenfläche etwa 1210 Einheiten Wärmeverlust pro Stunde. Die Oberfläche des Flammofens zu ca. 220 Quadratfuß angenommen (ohne die kleinen Details der Armatur in Rechnung zu ziehen, welche das Verhältniß bedeutend steigern), ergeben sich pro Stunde ca. 266,200 Wärmeeinheiten, für die Dauer der Charge also über 1,300,000 Einheiten als Betrag der freien Strahlung. Daß dieses zu wenig ist, leuchtet ein, sobald man den später zu ermittelnden Unterschied der übrigen Wärmeverluste und der totalen Wärmeproduction betrachtet, und der erlangte Werth bedarf der von Schinz angedeuteten Correction, d.h. der Multiplication mit einem beliebigen zwischen 4,3 und 22,5 liegenden Coefficienten, welcher durch Erfahrung bestimmt werden muß und nach Lage, Größe und Construction des Ofens sich verändert. Für die besondere Berechnung der Wärmemenge welche vom Mauerwerk des Flammofens aufgeschluckt wird, um dasselbe rothglühend zu machen, kann man folgenden approximativen Weg einschlagen. Der früher gedachte Ofenkörper hat in einer gleichmäßigen Wand von 12 Zoll Dicke und einem Gewölbe von ebenfalls 12 Zoll (die eventuelle Sandbeschüttung mit eingerechnet) ca. 173 bis 222 Quadratfuß Innen- und Außenfläche, daher im Minimum 173 Kubikfuß Mauerwerk von harten, zum Theil feuerfesten Ziegeln, die an der Innenseite also die Ofentemperatur hier 2220,9° annehmen, nach außen aber diese nach Maaßgabe ihres Leitungsvermögens fortpflanzen. Dabei wird eine in quadratischem Verhältniß der normalen Entfernung stattfindende Verminderung der geleiteten Wärme und der resultirenden Temperatur vorausgesetzt. Beträgt nun die äußere Temperatur in der Steinmasse so viel, wie Lowthian Bell an der Gestellwand eines Hohofens gesunden, so nimmt die Temperatur der Wand des Flammofens von der Temperatur des Inneren, 2220,9°, bis zu ca. 143° von Innen nach Außen ab. Die mittlere Temperatur der Wände und Gewölbe des Ofens beträgt etwa 1028°, wenn man die Temperaturen gleichstarker Mauerstreifen, der Reihe a + b²a + c²a + d²a +... nach steigen läßt, wobei a, b, c, d... wiederum eine arithmetische Reihe bilden. Es berechnen sich daraus die Temperaturen 143°, 462°, 1287° und endlich 2288°, welchem letzten Glieds man 2220,9 substituiren kann. Zieht man Herd und Feuerbrücke unter gleichen Verhältnissen in Rechnung, so erhält man weitere 60 Kubikfuß Mauerwerk, welche zu den 173 zutreten. Das Gewicht eines Kubikfußes Ziegelmauerwert auf 125 Pfd. festgesetzt und der specifische Wärmeeffect = 0,2150, beträgt das von allen feuerberührten Ofenwandtheilen mindestens absorbirte Wärmequantum, um die Innenfläche auf 2220,9° zu bringen: 233 . 125 . 0,2150 . 1028,2 = 6,438460 Einheiten. Am Leichtesten controlliren ließe sich eine solche Rechnung, wenn man beim Flammofenbetrieb den Ofen zuerst weißglühend macht und dann erst den Einsatz hinein bringt. Wo es sich um sehr strengflüssiges Eisen handelt, verfährt man wohl so, notirt aber in den meisten Fällen nicht die während des Anheizens verbrauchte Kohlenmenge. Der einzige in der technischen Literatur bekannte Fall findet sich aufgezeichnet in Wiebe's Skizzenbuch für den Ingenieur und Maschinenbauer, Heft X, und bezieht sich auf die auf Taf. 4 und 5 daselbst abgebildeten Flammöfen der Kanonengießerei zu Spandau. Einer der kleineren, auf 67 Centner Einsatz berechneten Oefen erforderte 1 Stunde 50 Minuten zum Anheizen und brauchte in dieser Zeit 11 Centner Kohlen. Ein Ofen von 75 bis 100 Ctr. Einsatz, also 87 1/2 Centner durchschnittlicher Haltung, würde etwa 14,4 Centner Kohlen verbrauchen und diente die Wärmeproduction derselben in erster Linie zur Erhitzung des Ofens und der Esse. Die nutzbare Hitze mit 6000 Wärmeeinheiten pro Pfund angenommen, ergibt sich eine Production von 1440. 6000 oder 8,640,000 Einheiten. Vergleicht man dieses Resultat mit dem obigen, so stellt sich ein Unterschied von über 2,200,000 Einheiten heraus, der sich auf Erhitzung der Esse und auf Verluste über der Esse durch Leitung der Gase bequem repartirt und daher auch vollkommen genügt. Die Wärmeabsorption der Esse und der Verlust an Wärme in den abziehenden Gasen. Scheerer hat in seiner Metallurgie (Bd. I S. 398) das Princip der Esse auf das Verhältniß zweier verschieden schwerer Fluida in den beiden Schenkeln eines communicirenden Rohres zurückgeführt und berechnet mit Rücksicht darauf die Geschwindigkeit des Luftzuges als Function der Höhe. Seine vorgängigen theoretischen Betrachtungen führten zu der Formel Textabbildung Bd. 200, S. 205 in welcher bezeichnen: G die Geschwindigkeit einer auf T Grade erwärmten Luftmenge, h die Höhe der Esse, t die gewöhnliche Temperatur. Die Resultate dieser Formel sind aber ohne Correction nicht für die Praxis anwendbar, denn die Arbeit der Esse wird gehindert: 1) durch die Reibung an den Essenwänden, 2) durch die Arbeit des warmen Luftstromes bei seinem Austritt aus der Esse. Es ist erforderlich, daß der Luftstrom noch über der Esse eine bestimmte Geschwindigkeit beibehalte, um den Effect nicht zu hindern. Beide Umstände, besonders der unter 2) namhaft gemachte, wirken deprimirend auf den Effect der Essen und die obige Formel muß deßhalb noch einen Erfahrungscoefficienten aufnehmen, welchen Peclet in nachstehender Weise bestimmt hat. Die Zugverzögerung ρ ist demnach: für gemauerte Essen = 1,998 √D/(L + 4 D) für Blechessen =   3,16 √D/(L + 10 D) für gußeiserne Essen =   4,47 √D/(L + 20 D); wobei L und D die Länge des effectiv wirksamen Zuges, also Höhendifferenz von Mündung und Rost, D hingegen den Durchmesser bezeichnet. Da Scheerer die in dieser Arbeit zum erstenmal genau berechneten Modalitäten einer Rostfeuerung, namentlich aber die durchschnittliche Rostbeschüttung, die Minimalgeschwindigkeit der unter den Rost tretenden Luft nicht bestimmt hatte und ebenso wenig auf Volumen und Zusammensetzung der Verbrennungsproducte eingegangen ist, so mußte er an die Benutzung seiner Formel einige Hülfsregeln und Bedenken knüpfen, die sich eben wesentlich auf die Temperatur der Esse, das Verhältniß der specifischen Dichtigkeit der Verbrennungsgase unter einander und zur Luft, das ja in der calorischen Benutzung der specifischen Wärmeeffecte zum Theil Ausdruck findet, und endlich auf den Betrieb der Rostfeuerung beziehen. Als T räth Scheerer z.B. das arithmetische Mittel der obersten und untersten Essentemperatur anzuwenden; das specifische Gewicht der Essengase berechnet er unter Weglassung des Wasserdampfes auf 1,09 und wegen des Einflusses der Rostfeuerung verweist er auf Versuche die zu machen wären, schreibt übrigens der Reibung keinen besonders großen Einfluß zu. Die weiteren Folgerungen Scheerer's, die er lediglich aus der genannten Formel ableitet, sind zu übergehen, da im Folgenden von bestimmten Verhältnissen ausgegangen werden muß und die allgemeinen Gesichtspunkte nicht weiter mitsprechen. Man kann bei dem Flammofen für Gießereibetrieb, wo bei starkem Schüren und rußender Flamme die austretenden Gase an der Essenmündung sich temporär zu entzünden vermögen, als durchschnittliche Temperatur 200 bis 300° annehmen. Das Minimum derselben ergibt sich als eine solche, die nach Abgabe der zum Erwärmen einer 15 Meter hohen und entsprechend weiten Esse nöthigen Wärme, noch ausreichend ist, den Gasstrom so rasch zu entfernen, als Luft unter den Rost tritt. Es setzt sich mithin die Eintrittstemperatur der Gase für die Esse zusammen aus der Temperatur welche der von der Esse aufgesaugten Wärme entspricht, und der Temperatur welche die Gase besitzen müssen, um mit einer näher zu präcisirenden Geschwindigkeit aus der Esse in die Atmosphäre treten und dort diffundiren zu können. Dabei tritt noch der theils constructiv, theils technisch bestimmte Durchmesser der Esse in Mitwirkung, welcher im vorliegenden Falle gegeben ist. Man baut die Esse für einen einzelnen Flammofen nicht gern weiter als 2 Fuß im Lichten, geht aber mit der Weite ebenso wenig unter 15 Zoll herunter. Da sich der Fuchs, besser noch ein im Essenfuß angebrachter Schieber, der zu raschen Ausgleichung der Temperaturen am Ofenende widersetzt, so kann man in jedem Falle mit der Essenweite bis zu dem Maximum von 24 Zoll Quadrat gehen. Rechnet man hiernach den Querschnitt der Esse = 0,3969 Quadratmeter, so müssen, da der hier betrachtete Ofen in der Zeit von 5 Stunden 15334,967 Kubikmeter Gas producirt, pro Secunde etwa 0,852 Kubikmeter die Esse passiren; daraus ergibt sich auf gewöhnliche Temperatur bezogen eine Geschwindigkeit von 2,147 Metern, welche den Gasen durch Erwärmung gegeben werden muß. Die mitgetheilte Scheerer'sche Formel gibt das beste Mittel, die erforderliche Temperatur zu bestimmen, da die ihre Anwendbarkeit sonst störenden Mängel hier beim Austreten der Gase nicht in Betracht kommen, um so weniger als es sich um eine Anfangsgeschwindigkeit handelt. Es soll nur die Temperatur einer Luftsäule bestimmt werden, welche erforderlich ist um dieselbe mit einer gegebenen Geschwindigkeit in die Höhe zu treiben. Deßhalb kann man auch die Höhe h vollständig vernachlässigen und erhält dann die Formel Textabbildung Bd. 200, S. 207 Nimmt man z.B. t = 20° Cels. und G = 2,147, so wird T ungefähr = 236° Cels. Da bei der Anwendung der Scheerer'schen Formel von der Differenz im specifischen Gewicht zwischen atmosphärischer Luft und dem hier angenommenen Gasgemisch abgesehen wurde, so mußte das Resultat der Rechnung noch corrigirt werden. Da die genannten 15334,967 Kubikmeter 20304,25 Kilogramme wiegen, so berechnet sich der Kubikmeter auf 1,318 Kilogram., während die atmosphärische Luft 1,295 Kilogram. per Kubikmeter wiegt. Die gefundene Temperatur mußte demnach mit 1318/1295 multiplicirt werden; dieses ergibt ca. 240° als Ausgangspunkt für die Calculation des Wärmeverlustes der Gase innerhalb der Esse, die sich in folgender Weise am besten ausführen läßt, so lange nicht exacte Temperaturmessungen an den betreffenden Apparaten vorgenommen werden. Nimmt man die verschiedenen Gastemperaturen in der Esse proportional den Außentemperaturen der Essenwände an, und bestimmt man die letzteren nach dem Verhältniß welches Lowthian Bell für die successive Temperaturabnahme eines ebenfalls mehr oder minder steil sich erhebenden Hohofengemäuers gefunden hat – so gelangt man, von der gefundenen Austrittstemperatur = 240° ausgehend, zu nachstehenden Resultaten. Lowthian Bell fand bei 51 Fuß Höhe über den Formen im Mittel 118° Fahrenheit äußere Temperatur, während in der Nähe der Formen 289° sich ermitteln ließen. Nimmt man die Temperatur um ca. 8 Fuß höher als 51 Fuß, damit die Totallänge des Flammofens von der Feuerbrücke an bis zum Fuchs bei dem Vergleich berücksichtigt wird, so bekommt man die abgerundeten Temperaturen 275° und 110°, denen man die Innentemperaturen, abgesehen vom Wärmeconsum im Inneren, proportional setzen kann, sobald man durchweg gleiche Wandstärken annimmt. Auf Temperaturen über 0° reducirt, ergeben die obigen Zahlen das Verhältniß 78 : 243 = 240 : x; man erhält x = 748,95° Cels. rund 750° als Mittel-Temperatur für den Eintritt der Gase in die Esse, so daß 485° das Mittel beider Essentemperaturen bezeichnet. Sieht man von der bei gemauerten Essen sehr geringen Wärmestrahlung überhaupt ab, so berechnet sich für den Durchgang der Gase durch die Esse ein summarischer Wärmeaufwand von (750 – 240) . 9930,6 oder 5064605,8 Einheiten. Wie viel davon auf Strahlungsverluste und auf Absorption der Essenwände zu rechnen ist, kann noch schwerer gesagt werden als bei der Verlustberechnung der Flammöfen. Jedenfalls sind die Gase 750° heiß beim Eintreten in die Esse, obwohl nicht angenommen werden kann, daß dann der Anfang der Esse mit dem Ende des Eisensumpfes zusammenstoßen darf. In diesem Fall, also bei Flammöfen mit gestrecktem Herd wird ein Verbindungsglied von engerem Querschnitt, der Fuchs, eingeschaltet, welcher durch eine temporäre Stagnation des Gasabzuges eine locale Abgrenzung höherer Temperatur einerseits, gegen eine durch Verdünnung des Gaszuges verursachte Temperaturabnahme andererseits bewirkt. Die Wirkungen der Füchse an den Flammöfen sind noch nicht im Geringsten aufgeklärt und das vorstehend Gesagte ist deßhalb mehr als Ergebniß technischen Bewußtseyns, denn als Resultat bestimmter Beobachtungen und Versuche anzusehen. Die Wärmemenge welche die Gase nach Passiren des Fuchses in die Esse bringen, beträgt mithin 750 . 9930,6 oder rund 7,447,950 Einheiten, also über 25 Proc. der überhaupt entwickelten Menge, wovon 5,064,606 zur Erhitzung der Esse verbraucht werden, und 2,383,344 in den abziehenden Gasen verloren gehen. In der Praxis stellt sich häufig die zuletzt berechnete Menge bedeutend größer und ist dann der größere Kohlenverbrauch unvermeidlich. –––––––––– Recapitulirt man die Resultate der vorhergehenden Berechnungen, so stellen sich Wärmemengen, Temperaturen und Volumina in den verschiedenen Stadien des Ofenbetriebes, wie folgt: 2866,5 Pfd. Kohlenstoff   147,0   „   Wasserstoff entwickeln in 5 Stunden 27,930,000 W. E. davon absorbirten: a) der Brennstoff 5,168,000 b) der Wasserdampf    712,000 c) das Roheisen 2,771,000 d) die Ofenwände 6,438,460 e) die Esse 5,064,606 f) die abziehenden Gase 2,383,344     22,537,410  „   „ ––––––––––––––– es bleiben mithin für Strahlung des Ofenkörpers etc.   5,392,590 W. E. Theilt man diese Wärmevertheilung in größere Gruppen nach den hauptsächlichsten Ofenzonen, so erhält man folgende Zahlen: 1) im Feuerraum   5,880,000 Wärme-Einheiten 2) im Ofen 14,602,050          „ 3) in der Esse   5,064,606          „ 4) in der freien Luft         2,383,344          „ –––––––––– Zusammen wie oben 27,930,000 W. E. Die Wärmemengen und daraus resultirenden Temperaturen der Gase sind in abnehmender Reihe: 1) theoretische Wärme etc.       27,930,000 Einheiten und 2813° Cels. 2) über der Feuerbrücke 22,050,000        „        „ 2220,9° „ 3) hinter dem Fuchse   7,447,950        „        „   750°    „ 4) über der Esse   2,383,344        „        „   240°    „ Berechnet man aus den Temperaturen und dem anfänglichen Volumen der Verbrennungsproducte die Volumina derselben in den verschiedenen Zonen mit Hülfe der bekannten Formel Textabbildung Bd. 200, S. 210 wo t₁ = 20° und t₂ nach einander = 2813°, 2220,9°, 750° und 240° bedeutet, ρ dagegen den durchschnittlichen Ausdehnungscoefficienten des Gasgemisches vorstellt, so kann man unter der Annahme gleicher Geschwindigkeit einen Schluß ziehen auf die Profilgrößen der einzelnen Ofentheile. Natürlich muß hierbei mehr als je die Praxis mit eingreifen und die Speculation controlliren, weßhalb es auch zu weit führen würde, an das bereits Gesagte noch eine speculative Constructionslehre für Gießereiflammöfen anzuschließen. Das bleibt dem construirenden Praktiker in jedem Falle überlassen, wenn er an der Hand der gegebenen Methode die Betriebsgrundzüge seines Apparates ungefähr berechnet hat. Vielleicht gestattet sich der Verfasser später selbst einmal ein bestimmtes praktisches Beispiel ausführlicher zu behandeln, als es hier, im Anschluß an allgemeine Betrachtungen möglich gewesen ist.