Ueber LeuchtgasVortrag gehalten in der Sitzung des Vereins zur Beförderung des Gewerbefleißes in Berlin. Sitzungsprotokoll vom 3. April und 12. Juni 1876.; von Dr. Tieftrunk, Chemiker des städtischen Gaswerkes in Berlin. Tieftrunk, über Leuchtgas. Die wesentlichen praktischen Eigenschaften eines jeden Leuchtgases sind bedingt durch zwei Kategorien von Gasen, die Lichtgeber und die Lichtträger. Die letztern bilden volumetrisch etwa 90 Proc. aller Bestandtheile und setzen sich zusammen aus etwa 50 Proc. Wasserstoff, 30 Proc. Sumpfgas und 10 Proc. KohlenoxydgasKolenoxydgas. Diese Körper verdünnen die eigentlich leuchtenden Medien derart, daß unter geeigneten Umständen eine rußfreie Verbrennung ermöglicht wird, sind also ebenso wichtig und nothwendig als die Lichtgeber. Hierzu gehört das zu etwa 4 Proc. auftretende ölbildende Gas, ferner das Butylen zu 3 Proc. erscheinend, geringe Mengen von Acetylen und Crotonylen, resp. Dämpfe tropfbar flüssiger Kohlenwasserstoffe. Wenn man neben dem Butylen diese eigentlichen Flüssigkeiten durch Erkältung des Gases bis – 15° ausscheidet, so büßt das Gas 36 Proc. seiner Gesammtleuchtkraft ein. Diese Kohlenwasserstoffe sind nicht ganz frei von Phenylsenföl und besitzen in Folge dessen einen penetranten Geruch, welcher ja auch das Leuchtgas, da, wo es unverbrannt ausströmt, glücklicherweise dem Geruchsorgan kennzeichnet. Dieses Gemisch brennbarer nichtleuchtender und brennbarer leuchtender Körper hat deshalb, weil in den Berliner städtischen Werken das angewendete Rohmaterial, die Steinkohlen, nur erprobten Bezugsquellen entstammen, und weil die Fabrikationsmethode auf allen vier Werken genau dieselbe ist, eine sehr gleichmäßige Leuchtkraft, die sich für einen Consum von 150l im Argandbrenner als Gesammtdurchschnitt der officiellen Bestimmungen des J. 1875 auf 16,75 engl. Normalkerzen bei 45mm Flammenhöhe derselben stellt. Das Londoner Gas desselben Jahres hat laut der officiellen Notirungen von Dr. Witmore eine durchschnittliche Leuchtkraft von 16,25 Kerzen, mithin ist demselben Berliner städtisches Gas um 0,5 Kerzen überlegen. Es darf hierbei nicht unerwähnt bleiben, daß zu diesen Bestimmungen hierselbst nicht etwa ein Argandbrenner dient, der mit Befolgung aller erdenklichen Kautelen die bezifferte Lichtmenge ergibt, sondern ein solid gearbeiteter, allseitig käuflicher Apparat, dessen Einrichtung gegen gewisse Erfahrungssätze nicht verstößt. Die Leuchtkraft hängt ohne Zweifel sehr ab von der Wahl der Brenner. Sie sind in Folge dessen im Stande, ein Gas arg zu discreditiren, und es ist Pflicht jedes Fachmannes, auf die vielen unvortheilhaften Brennerconstructionen hinzuweisen, welche dies thun. Nicht, daß sie das Leuchtgas ungenügend verbrennen; alle solche weniger guten Brenner verbrennen es übermäßig, indem sie der Flamme so viel Luft zuführen, daß das Maximum der Leuchtkraft überschritten wird und eine Menge lichtgebender Bestandtheile vor ihrem Erglühen zu nicht leuchtender Kohlensäure verbrannt werden. Es gibt gute und schlechte Brenner für kleinen, mittlern und großen Consum; im Allgemeinen ist es schwierig, kleinen Leuchtgasflammen verhältnißmäßig denselben Effect zu verleihen wie großen Flammen, weil bei geringem Consum die Schwierigkeit steigt, von der in der Zeiteinheit gering entströmenden Gasquantität überschüssige Luft abzuhalten. Man wird deshalb, um eine geforderte Lichtmenge zu erreichen, stets im Vortheil sein, wenn große, höchstens Brenner mittlern Verbrauches verwendet werden. Der beste von allen Brennern ist der Argandbrenner; doch habe ich kürzlich einen solchen untersucht, welcher bei anscheinend schönem Licht kaum 62 Proc. von dem einer anerkannt guten Sorte ergab; es führt zu Trugschlüssen, wenn aus dem blosen Ansehen einer Flamme auf ihre Leuchtkraft geschlossen wird. Bei Consum über 50l namentlich hört alle Schätzung auf und ist dann lediglich die photometrische Bestimmung ausschlaggebend. Der Quotient Consum/Leuchtkraft ist bei einem guten Argandbrenner = 9, bei schlechten = 14, ist bei Brennern von mittlerm Consum für gute Construction = 12, für ungünstige = 24, und steigert sich bei Brennern geringsten Consums bis zu 45. Jede Brennervorrichtung beansprucht für das Maximum ihrer Leuchtkraft einen bestimmten Druck, weshalb es für rationelle Verbrennung ebenso wichtig ist, die Leitungen durch Flammenzahl nicht zu hoch in Anspruch zu nehmen; von den Klagen, welche bei den Revierinspectionen einlaufen über schlechtes Brennen der Gasflammen, haben reichlich die Hälfte ihren Grund darin, daß man im Lauf der Jahre einer Leitung, die z.B. für 10 Flammen eingerichtet war, zumuthet jetzt 20 und mehr Flammen zu speisen; es ist leicht einzusehen, daß durch solche Verhältnisse das Leuchtgas unverschuldet oft Anfeindungen ausgesetzt ist. Jeder Gasconsument wird an den Flammen geringe Schwankungen beobachten, welche ihren Grund in dem zu den verschiedensten Zeiten erfolgenden Oeffnen und Schließen tausender von Gashähnen haben; obzwar nun diese Druckschwankungen in den Anstalten nicht etwa täglich, sondern stündlich und zu manchen Zeiten von 10 zu 10 Minuten der sorgfältigsten Beobachtung unterliegen, so ist man bei den großen Entfernungen und bei einer Rohrnetzausdehnung von nahe 600km nicht im Stande, sie gänzlich zu eliminiren. Wohl aber kann dies jeder Consument durch Einschaltung eines Gasregulators zwischen Gaszähler und Brenner an Stellen, die für Unberufene allerdings unzugänglich sein müssen. Neuestens strebt man danach, diese Regulatoren dicht unter den Brennern selbst anzuordnen; ich weise aus den vielen sinnreichen Constructionen nur auf die Giroud'schen Regulatoren (* 1874 212 469) hin, die aus einem cylindrischen Messingbehälter bestehen, in welchem in Glycerin sich eine sehr dünne Metallglocke durch die unter ihr entstehenden Veränderungen im Gase auf und niederbewegt. Sie hat seitlich ein kleines Loch zum Durchströmen des passenden Gasquantums und in der Mitte der Oberseite einen kleinen Metallkegel, der sich in die conische Oeffnung des Ausströmungsrohres legt und diese dadurch mehr oder weniger abschließt. Zur zweckdienlichen Verwendung des Leuchtgases sind eben einige intellectuelle Bedingungen zu erfüllen; dann aber gewährt die Gasbeleuchtung in vollem Maße ihre eminenten Vorzüge gegenüber jedwedem Leuchtmaterial. Das Leuchtgas dient für wissenschaftliche, industrielle und Zwecke der Haushaltung und auch zum Heizen. Seine überaus große Reinlichkeit, der Wegfall sämmtlicher Leerfeuerung und die Leichtigkeit seiner Regulirung haben ihm bereits ausgedehnte Verwendung hierfür gesichert. Um es mit Vortheil dabei benützen zu können, mischt man es, wie vor vielen Jahren schon Bunsen in Heidelberg und Elsner in Berlin zeigten, mit etwa dem halben Volum Luft und verbrennt es in besonders construirten Brennern. Dabei verschwindet die Leuchtkraft vollständig, man beachtet bei richtiger Luftmischung die bekannte blaue Flamme; in derselben tritt fast sämmtliche Wärme in den Verbrennungsproducten auf, die strahlende Wärme des leuchtenden Mediums fehlt und erhöht je nach der Vollkommenheit angewendeter Heizvorrichtungen den Effect um 25 Proc. Dieser muß nothwendigerweise durch die Natur brennender Körper bedingt sein. Die höchste theoretische Verbrennungswärme entwickelt bekanntlich das Wasserstoffgas, von dem 1g in Sauerstoff verbrannt 34462c zu erzeugen vermag; Kohlenoxyd unter denselben Umständen nur 2403c, Sumpfgas 13063c und ölbildendes Gas 11858c. Die aus 1g Wasserstoff erzeugte Wärme ist somit am höchsten, die aus 1g Kohlenoxyd am geringsten. Bei der Frage nach dem praktischen Nutzeffect brennender Gase wäre zunächst zu betonen, daß obige Gewichtseinheit auf die Volumeinheit zu übertragen ist. Wenn man im gewöhnlichen Leben nicht danach fragt, wie viel Gramm Wasserstoff- oder Leuchtgas erforderlich sind, einen gewünschten Heizeffect hervorzubringen, sondern wie viel Liter resp. Cubikmeter, so hat man sich daran zu erinnern, daß ein Volum der betreffenden Gase eine Wärme gibt, die außer von der Verbrennungswärme abhängig ist von dem specifischen Gewicht des brennenden Körpers, wie von der specifischen Wärme der Verbrennungsproducte. Beide Factoren sind für die in Rede stehenden Gase verschieden und daher kommt es, daß – gleiche Volume vorausgesetzt – die Heizkraft in einem noch unermittelten Verhältniß steigt mit der Leuchtkraft eines Gasgemenges. Dies zu erhärten, ermittelte man in mehreren angestellten Versuchen, welche Quantitäten verschieden stark leuchtender Gasgemische erforderlich sind, um 1l Wasser von Brunnentemperatur (10°) bis 100° zu erhitzen. Ein dünnes Weißblechgefäß von 8cm Höhe und 16cm Durchmesser wurde mit 1k Wasser von 10° beschickt, mit einem Deckel bedeckt, ein Thermometer eingesenkt und mittels Steinkohlengas bei einem stündlichen Consum von 100l erhitzt; dazu diente ein dreifacher Bunsen'scher Brenner, welcher Flammen von je 40mm Höhe erzeugte. Die Entfernung des Gefäßbodens von der Flammenbasis betrug 20mm. Das Wasser kochte bei 30l,8 Consum in 18,5 Minuten; die Abweichungen der einzelnen Versuche sind ganz unbedeutend. Durch Vermittlung des Gasmesserfabrikanten J. Pintsch erhielt ich Oelgas, wie es aus Paraffinöl sächsischer Paraffin- und Solarölfabriken auf dem Bahnhof der kgl. Niederschlesisch-Märkischen Eisenbahn hierselbst erzeugt wird. Dieses Gas besteht in Vol. Proc. durchschnittlich aus 50 Sumpfgas, 15 Wasserstoff, 15 Kohlenoxyd, 20 lichtgebender Bestandtheile, hat ein hohes specifisches Gewicht von 0,7 gegen Steinkohlengas von 0,4, die dreifache Leuchtkraft des letztern, und zu seiner vollständigen Verbrennung ist ein wenigstens gleich großes Luftquantum erforderlich. Um die beim Steinkohlengas angewendete Menge von 100l pro Stunde mit ebenfalls Flammen von 40mm Höhe verbrennen zu können, ist man in Folge dessen genöthigt, einen sechsfachen Bunsenbrenner anzuwenden. Die Entfernung der Flammenbasis vom Gefäßboden betrug ebenfalls 20mm. Zur Erhitzung von 1k Wasser von 10° zu 100° brauchte man als Mittel mehrerer nahezu übereinstimmender Versuchs 18l,25 Gas in 10,25 Minuten. Man ersieht also daß 1 Vol. Kohlengas für Heizzwecke sich durch 2/3 Vol. Oelgas bequem ersetzen läßt. Es liegt somit nahe, daß 1 Vol. Wasserstoffgas, in gleicher Weise wie oben verbrannt, noch weniger heizt als ein Volum des erstern. Reines Wasserstoffgas wurde in einem Bunsenbrenner mit regulirbarem Luftzutritt und einem Consum von 100l pro Stunde verbrannt, wobei eine Flamme von 60mm Höhe erhalten wurde; als passendste Entfernung des Gefäßbodens von der Flammenbasis erachtete man 25mm dicht über dem innern Flammenkegel. Um das Wasser auf 100° zu erhitzen, waren 54l Wasserstoffgas in 33 Minuten erforderlich. Diese Versuche sind wiederholt worden für Kohlengas in einem Bunsen- Finkner'schen Brenner mit selbstthätig regulirendem Luftzutritt, welcher 100l pro Stunde consumirte; man erhält dabei eine rein blaue Flamme von 110mm Höhe mit einem innern Kegel von 60mm. Die Versuche zielten darauf hin, zu ermitteln, welchen Einfluß die Entfernung der Flammenbasis vom Gefäßboden auf den Effect ausübt, wenn 1k Wasser von 10° auf 100° erhitzt wird; man braucht bei mm l 60 Entfernung 30,2 in 18,5 Minuten 40 „ 28,6 „ 17,7 „ 20 „ 31,2 „ 19,3 „ –––––––––––––––––––––––––––––––––– Durchschnitt 30,0 in 18,5 Minuten. Bemerkenswerth erscheint also, daß die Entfernung innerhalb dieser Grenzen für ein und denselben Brenner von nicht wesentlichem Einfluß ist. Der nutzbare Heizeffect der untersuchten Gasarten stellt sich also folgendermaßen: 1cbm Steinkohlengas erzeugt 3000c 1 Oelgas „ 4932 1 Wasserstoffgas „ 1667. Mithin wird die Wärmequelle für gleiche Volume um so ergiebiger sein, je specifisch schwerer ein Gas, bedingt durch hohen Gehalt lichtgebender Bestandtheile, ist. Hierbei sind die Dämpfe tropfbar flüssiger Kohlenwasserstoffe, wie eingangs erwähnt, sehr ausschlaggebend; ihre Quantität beeinflußt die Leuchtkraft. Sie ist ohne Zweifel auch mitbedingend für das specifische Gewicht des Gases. Da diese Körper nahezu dieselbe Dichte wie Benzol haben, wird ihre Dampfdichte von der des Benzols, welche 2,7 beträgt, nicht fern liegen und somit einen Einfluß auf das nur 0,425 schwere Leuchtgas sehr wohl ausüben können. Für die kleinen Schwankungen im specifischen Gewicht des Gases ist man seither geneigt, die specifisch schwere Kohlensäure als beeinflussend zu betrachten. Nach den vom Verfasser seit Jahren auf den städtischen Werken in Berlin ausgeführten Kohlensäure-Bestimmungen ist jedoch dieser Körper ein so ausnehmend constanter Gasbestandtheil, jene Dämpfe im Gegentheil durch Temperatur, Ruhe und Bildungsweise des Leuchtgases ein offenbar so variables Medium, daß sie gewiß vor der Kohlensäure für das verschiedene specifische Gewicht maßgebend sein werden. Die Heizkraft wird sicher durch diese Körper alterirt. Das erwähnte Oelgas, welches gewiß am reichsten tropfbar flüssige Kohlenwasserstoffe gelöst enthält, wird bekanntlich auf der Niederschlesisch-Märkischen Eisenbahn in Kesseln von 15mm Wandstärke auf 9at comprimirt und dann in kleine Recipienten übergefüllt, die als Reservoire zur Eisenbahn-Gasbeleuchtung dienen. Bei dieser Manipulation erzeugt sich am Boden jener Hauptdruckkessel eine ölige Flüssigkeit – ähnliche Kohlenwasserstoffe wie die durch Kälte aus Steinkohlengas ausgeschiedenen; das Gas büßt bei dieser Manipulation erfahrungsgemäß etwas an seiner Leuchtkraft ein und ebenso an seiner Heizkraft. Als mit dem comprimirten Gase, genau so wie angegeben, 1k Wasser zum Kochen erhitzt wurde, brauchte man als Mittel mehrerer Versuche 19l,2 in 12 Minuten gegen 18l,25 in 10,25 Minuten bei nichtcomprimirtem Oelgase. Der nutzbare Heizeffect stellt sich also pro 1cbm auf 4688c gegen 4932c bei nicht comprimirtem Gase. Man begegnet Schwierigkeiten, wenn in einfachen Bunsenbrennern Oelgas mit gleich hohen Flammen wie Steinkohlengas verbrannt werden soll. Der Luftzutritt ist ungenügend und die Flammen zeugen leuchtende Spitzen. Dies zu vermeiden, bediente sich Verfasser vor Jahren einer Abänderung, die darin bestand, daß auf dem obern, mit Gewinde versehenen Theil des Brennerrohres mittels Mutter sich ein Trichter auf und nieder bewegen ließ, dessen Rohr etwas höher und weiter war als das innere, dessen breite Fläche sich aber luftdicht auf eine horizontal, etwas oberhalb der gewöhnlichen Luftzuströmungsöffnungen angebrachte Platte legte; die sonst theilweise leuchtende Flamme brennt sofort rein blau, wenn man durch geringes Hochschrauben des Trichters in die Flamme zum zweiten Mal Luft einführt. Um das leichte Herunterschlagen solcher Flammen zu verhüten, schrägt Pintsch die Mündung des Brennerrohres ab und fixirt darüber einen dieser schrägen Fläche entsprechenden Metallkranz; wird derselbe durch Schrauben vom innern Rohr etwas abgehoben, so tritt gleichfalls zum zweiten Mal Luft zur Flamme, erzeugt ein reines Blaubrennen derselben, hält das innere Rohr kühl und beseitigt somit die Gefahr des Herunterschlagens. Der Preis des Steinkohlen-Leuchtgases zum Heizen ist geringer als der des Petroleums, das jetzt ja vielfach hierzu verwendet wird. Wenn Petroleum (spec. Gew. = 0,9) nichtleuchtend verbrannt würde, könnte der nutzbare Heizeffect beider Substanzen beim jetzigen Preis von 30 Pf. für 1l nahezu gleich sein; da jedoch beim Petroleum in den gebräuchlichen Kochapparaten durch Strahlung nicht unbedeutende Verluste eintreten, so ergibt sich, daß 19g,5 Petroleum = 30l,75 Gas sind. Dieses Gas kostet in Berlin 0,492 Pf., jene Menge Petroleum 0,651 Pf.; es sind dies auch fast die Preise, welche zur Erhitzung von 1k Wasser von 10° zu 100° erforderlich sind. (Schluß folgt.).