Die neuen Entdeckungen, betreffend die Dampfmaschine; von Dwelshauvers-Dery, Universitätsprofessor in Lüttich. Dwelshauvers-Dery, zur Theorie der Dampfmaschine. Unter vorstehendem Titel erschien in der Revue universelle des mines, 1879 und 1880 eine ausführliche Abhandlung in fünf Abschnitten, deren Hauptzweck ist, den Antheil festzustellen, welchen G. A. Hirn, Leloutre und Hallauer an der Entwicklung jener Art der Untersuchung der Dampfmaschinen genommen haben, welche ich in dem Artikel über Woolf sehe Maschinen (1879 234 1. 81) die calorimetrische Untersuchungsmethode nannte, weil die Methode des Nachweises über den allmählichen Verbrauch an Calorien auf dem Wege vom Kessel durch die Maschine in den Condensator in der That mehr eine Untersuchungsmethode ist als eine „Theorie“. Der Verfasser bemüht sich in dieser Abhandlung den Nachweis zu liefern, daſs an der theoretischen Entwicklung dieser höchst verdienstlichen, für das Verständniſs der Dampfmaschinen und somit auch für die Praxis sehr wichtigen Untersuchungsmethode G. A. Hirn weitaus den gröſsten Antheil habe, und dieser Theil der Abhandlung wird auch kaum eine Bekämpfung erfahren. Weniger befriedigend ist der versuchte Nachweis, daſs hierbei den verdienstvollen Mitarbeitern Hirn's, nämlich Leloutre und Hallauer, welche sich den mühsamen praktischen Untersuchungen und Berechnungen unterzogen haben, nicht ein gleiches Verdienst zuerkannt werden dürfe, sondern der Antheil Leloutre's, welcher die Sache doch schon i. J. 1865 praktisch in die Hand nahm und in den J. 1870 bis 1873 Hallauer als Gehilfen verwandte, sehr zu reduciren sei. Der unbefangene Leser der einschlägigen Arbeiten gewinnt im Gegentheil die Anschauung, daſs Leloutre an dem bereits befriedigenden Abschluſs der Hirn'schen „praktischen Theorie der Dampfmaschinen“ einen wesentlichen Antheil habe, entschieden einen wichtigeren als Hallauer, obwohl sich bei dem Zusammenarbeiten mehrerer Männer nicht genau feststellen läſst, was dem Einen und dem Anderen gehöre – eine Frage, welche der Welt auch schlieſslich gleichgültig ist. Im Nachstehenden begnügen wir uns hier, die wichtigsten Stellen der Abhandlung von Dwelshauvers-Dery, welcher in Gemeinschaft mit Groſseteste und Hallauer sich auch an einer Versuchsreihe betheiligte, aufzuführen. „Die wichtigste Entdeckung Hirn's besteht darin, gezeigt zu haben, daſs zwischen den Wänden des Cylinders und dem Gemenge von Wasser und Dampf, welches sie einschlieſsen, ein beständiger Austausch von Wärme stattfindet. Wenn die Wände kälter sind als die Mischung, findet eine augenblickliche Condensation statt, bis so zu sagen Gleichgewicht der Temperatur besteht. Wenn sie wärmer sind, erfolgt eine theilweise Wasserverdampfung. Diese Erscheinungen finden ebenso wohl während der Admission, wie während der Expansion und der Ausströmung in den Condensator statt. Jede Theorie, welche diesem energischen Einfluſs der Wände nicht Rechnung trägt, führt zu beträchtlichen Fehlern, besonders was den Dampfverbrauch anbelangt, und sie ist unfähig, der Wirksamkeit des Dampfmantels Rechnung zu tragen, oder die Unwirksamkeit von Mänteln mit circulirenden heiſsen Gasen zu erklären.“... „Seit seiner Abhandlung über den Nutzen des Dampfmantels, im Bulletin de la Société industrielle de Mulhouse, April 1855, spricht er in jeder seiner Arbeiten über thermische Motoren von dem energischen Einfluſs der Cylinderwände.“... „In den zwei ersten Auflagen seiner Exposition analytique et expérimentale de la théorie mécanique de la chaleur, erschienen i. J. 1862 und 1865, ist die Idee, gestützt auf Thatsachen und Erfahrungen, klar dargelegt, aber noch nicht in algebraische Form gebracht; in der dritten Auflage vom J. 1875 ist sie als vollständige Theorie schulgerecht entwickelt.“ „Leloutre bezeichnet in seinem Berichte vom J. 1873/74 (Recherches expérimentales et analytiques sur les machines à vapeur im Bulletin de la Société industrielle du Nord de la France, S. 153) das Ende des J. 1865 als den Zeitpunkt, mit welchem seine Untersuchungen über Dampfmotoren beginnen. Während der langen Periode vom J. 1865 bis 1873 veröffentlichte Leloutre nur eine Abhandlung über den Nutzen der Ueberhitzung des Dampfes in der Hirn'schen Maschine, im November 1866, und in dieser allerdings sehr gut gearbeiteten und interessanten Abhandlung ist von dem thermischen Einfluſs der Wände nicht die Rede. Erst in den oben angeführten Recherches, welche ein und zwei Jahre vor der dritten Auflage des Hirn'schen Werkes erschienen sind, und zwar in dem zweiten Theil, spricht Leloutre weitläufig von dem Einfluſs der Wände. Dieser Einfluſs ist hier sogar in Gleichungen dargestellt, und man könnte glauben, daſs in dieser Beziehung Leloutre vorangegangen sei, wenn dieser nicht so zu sagen officiell selbst Sorge getragen hätte, den Zeitpunkt der Aufstellung der Gleichungen, betreffend den Einfluſs der Wände, festzustellen: S. 182 des Bulletin vom März 1874 führt Leloutre wortgetreu einen Brief Hirn's vom 10. October 1871 an, welcher die vollständige analytisch entwickelte Theorie enthält und in welchem er sich des Ausdruckes „refroidissement au condenseur“, von da an mit Rc bezeichnet, bedient, um jene Wärmemenge zu unterscheiden, welche die Wände an den in den Condensator stürzenden Dampf abgeben – ein Phänomen, dessen Bestand er schon längst besprochen hatte.“ Der Berichterstatter glaubt hierzu bemerken zu dürfen, daſs Leloutre durch den vollständigen Abdruck des Hirn'schen Briefes eben der Pflicht, sich nicht mit fremden Lorberen zu schmücken, vollständig nachgekommen ist. Dagegen sagt Hallauer in seinem Werke: Moteurs à vapeur, (Mülhausen 1877) S. 28: „Dies zusammenfassend führt uns die Prüfung eines jeden unserer Versuche zu einer Anzahl allgemeiner Schluſsfolgerungen, aus welchen die störende Einwirkung der Wände hervorgeht, derart, daſs es von nun an unmöglich ist, die Vernachlässigung derselben als annehmbar zu betrachten.“ Ferner S. 34: „Wenn man bis heute geglaubt hat, die Einwirkung der Wände vernachlässigen zu dürfen, indem man sich auf die geringe Leitungsfähigkeit der Gase und die Geschwindigkeit der Kolbenbewegung stützte, so beweist uns die folgende Tafel noch einmal, daſs dem nicht so ist, sondern daſs der Cylinder während der Ausströmung des Dampfes in den Condensator eine gewisse Wärmemenge abgibt ohne irgend welchen Nutzen für die Arbeit, und daſs diese Wärmemenge durchaus nicht als unbedeutend betrachtet werden darf, ja daſs dieselbe ein wahrer Wärmeverlust ist von solcher Wichtigkeit, daſs die Werthe von Rc manchesmal sogar den Wärmemengen, welche die Gesammtarbeit verbraucht, gleichkommen, oder diese noch übertreffen.“ Vergebens suchen wir in dieser 63 Seiten langen Abhandlung einen Hinweis auf die Arbeiten Hirn's vom J. 1857 (Bulletin, Nr. 138 und 139), in welcher zum ersten Male der Einfluſs der Cylinderwände klar dargelegt und die erste Grundlage für die calorimetriche Untersuchungsmethode der Dampfmaschinen enthalten ist.Dwelshauvers citirt S. 138 folgende Stelle: Mais, comme l'a dit Hirn, „... c'est par contact direct et condensation, non pas par rayonnement, que se font ses échanges, qui peuvent amener les proportions de vapeur liquéfiée sur les parois à atteindre au commencement de la détente jusqu'à 36 p. c. dans l'un de nos essais du moins.“ Die Stelle heiſst jedoch (vgl. Moteurs à vapeur, 1877) im Gegentheil wörtlich: „Nous venons de voir que c'est par contact direct„... Von Hirn ist nicht die Rede. Desgleichen sagt Dwelshauvers S. 139: Dans le chapitre intitulé „Refroidissement au condenseur“, Hallauer expose d'une manière brève et claire les travaux de Hirn à ce sujet, à partir de ce qui en est dit dans la deuxième édition de la thermodynamique (1863). – Allein Hallauer citirt S. 29 nur an ganz nebensächlicher Stelle die dritte Auflage vom J. 1875, ohne ausdrücklich anzugeben, daſs seine Methoden, Rc zu bestimmen, schon i. J. 1874 von Leloutre und 1875 von Hirn veröffentlicht wurden. – Allerdings erkennt Hallauer an mehreren Stellen seiner i. J. 1879 unter gleichem Titel „Moteurs à vapeur“ erschienenen sehr schätzbaren Arbeit ausdrücklich G. A. Hirn als den Schöpfer der „Théorie pratique“ an, und zwar a. a. O. S. 88 bis 89, 93 und 100, was wir besonders hervorzuheben uns verpflichtet erachten, da durch diese Stellen die an anderen Orten gemachten Aeuſserungen in wesentlich anderem Lichte erscheinen. Vergebens suchen wir auch die Angabe, daſs der Begriff „refroidissement au condenseur“ (ich bediene mich der Bezeichnung „Auspuffwärme“ ε) von Hirn herrührt; im Gegentheil muſs jeder Leser glauben, daſs dieser Begriff erst aus den von Hallauer geführten Untersuchungen hervorgegangen sei. Endlich, so überaus schätzenswerth die genauen Versuche und deren vollständige Bearbeitung von Seite Hallauer's auch sind, so ist doch die Darstellungsweise durch den Mangel an Formeln so schleppend und den Leser ermüdend, daſs ich mich veranlaſst fand, die Hallauer'schen Ergebnisse in die analytische Form zu kleiden (vgl. 1878 227 321), und gar höchlichst überrascht war, als Antwort hierauf zu erhalten die „Recherches expérimentales et analytiques sur les machines à vapeur. Chapitre II par Mr. G. Leloutre, Ingénieur civil à Lille. 1874 (Société industrielle du Nord de la France)“, in welcher Abhandlung sich der Wesenheit nach nicht nur die erste Methode Hallauer's auf S. 107, die zweite Methode Hallauer's auf S. 109, sondern auſserdem auch noch die von mir am genannten Orte als neu aufgestellte Gleichung (14) ebenfalls schon S. 145 unten vorfindet, 3 Jahre vor Hallauer's Veröffentlichung. Um jeden Zweifel zu beseitigen, führe ich Leloutre's Rechnungen nach meiner Bezeichnung in diesem Journal (vgl. 1878 287 324) an: S. 107 M = 0,1987 q1 = 136,42, ρ1 = 468,37 q2 =   87,59, ρ2 = 506,39 U2 = Mq2 + m2 ρ2 = 114,42 U1 = Mq1 + m1 ρ1 = 73,67 –––––––––– U2 – U1 = 40,75 α = 1,85 – 0,50 = 1,35 AL2 = 12,36 –––––––––– Q1 – ε = U2 – U1 + α + AL2 = 54,46 Q1 = 4,43 + 50,78 = 55,21 –––––––––– ε = Q1 – AL2 – (U2 – U1) – α = 0,75. Dies ist die erste Methode Hallauer's oder meine Gleichung (8). S. 109 M0 (t3 – t0) = 111,96 Mt3 = 6,14 Im Auspuffrohr α1 = 1,00 –––––––––– 119,10 –––––––––– U2AL3Kolbenreibung b === 114,423,710,50 –––––––––– 118,63. ε = M0 (t3 – t0) + Mt3 – U2 – AL3 = 119,10 – 118,63 = 0,47. Dies ist die zweite Methode Hallauer's oder meine Gleichung (11) j nur habe ich noch das Glied m0i berücksichtigt, dagegen a1 und b vernachlässigt. Die von Hirn aufgestellte richtige Gleichung, die bis auf das damals fehlende Glied AL aus dem J. 1857 stammt und welche Leloutre S. 138 anführt, lautet nach meiner Bezeichnung: M0 (t3 – t0) = m (λ – t3) + (M – m) (q – t3) – AL – α = m (λ – q) + Mq – Mt3 – AL – α oder A (L1 + L2 – L3) + M0 (t3 – t0) + Mt3 = mr + Mq – α = Q – α. Nach Leloutre S. 145 ist: M0 (t3 – t0) = U2 + AL3 – Mt3 + ε oder AL3 – M0 (t3 – t0) – Mt3 + U2 + ε = 0. Diese zur vorhergehenden Hirn'schen Gleichung hinzugefügt, folgt: A(L1 +L2) + U2 + ε = Q – α, dem Sinne nach übereinstimmend mit der Leloutre'schen Gleichung S. 145 unten, sowie mit meiner Gleichung (14), welche richtiger den Werth Q + m0 i statt Q enthält. Hieraus geht zweifellos hervor, daſs die eigentliche Entwicklung der praktischen Theorie der Dampfmaschinen in die Periode zwischen Hirn's Brief vom 10. October 1871 und Leloutre's Abhandlung zweiter Theil vom März 1874 fällt, von welcher Hallauer 1877 kein Wort spricht.Der erste Theil dieser Abhandlung aus dem J. 1873 enthält wenig Haltbares. Nur der zweite Theil ist von Wichtigkeit. Wir glaubten verpflichtet zu sein, offen zu bekennen, daſs sich dem unbefangenen Beurtheiler die von Prof. V. Dwelshauvers-Dery dargelegte Angelegenheit doch nicht ganz in dem Lichte darstellt, in welches er sie setzt, begnügen uns aber nun seine Schluſsübersicht sinngetreu zu übersetzen. Sie lautet: Schon seit d. J. 1843 vermuthete Combes, daſs sich während der Admission ein Theil des Dampfes niederschlage, und er glaubt, dem vorbeugen zu können, indem er den Cylinder einer äuſseren Wärmequelle aussetzte, deren Temperatur höher war als jene des Kesseldampfes. Er glaubte nicht an die Wirksamkeit des Dampfmantels während der Expansionsperiode, sondern nur allein an den Erfolg, die Abkühlung der Cylinderwände in der Condensationsperiode zu verhindern. Er hatte diese irrige, oder wenigstens unvollständige Meinung noch i. J. 1863. Ueberzeugt von der Existenz der thermischen Wirkung der Wände, gab Combes schon i. J. 1845 annehmbare Erklärungen über ihre Wirkungsweise sowohl, wie über den Einfluſs des Dampfmantels, hütete sich jedoch seiner Meinung einen anderen Charakter als den einer einfachen Wahrscheinlichkeit zu geben. Eine in Paris i. J. 1855 erschienene Schrift entwickelt sehr kurz eine Anschauungsweise ähnlich der Combes'schen, ohne die Frage weiter zu bringen. Im J. 1855 veröffentlicht Hirn eine vollständige Studie über die Wirkung des Dampfmantels nach einer neuen und gewiſs unerwarteten Methode. Alle Phänomene werden zuerst genau beobachtet, die numerischen Ergebnisse zusammengetragen, deren Gesetzmäſsigkeit festgestellt und dann erst erklärt. Auf diese Weise zeigt er, daſs die Cylinderwände, weit entfernt passiv zu sein, beständig die Rolle von Wärmebehältern spielen, und er gelangt dahin, ihren Einfluſs ziffermäſsig zu bestimmen. Aber diese Bestimmung ist mehr oder weniger ungenau; es fehlen ihm noch viele Elemente zur Erzielung gröſserer Genauigkeit; er wird sie später erlangen. Dies beeinträchtigt den Werth der Arbeit nicht, die Versuchsmethode ist ins Leben gerufen und die alte Theorie, welche die Wände als unwirksam betrachtet, ist gefallen, weil die Ausdehnung der Fehler, zu welchen sie führt, zu beträchtlich ist. Ein Jahr später, in der Abhandlung vom J. 1856, werden die Versuche und Beweise vermehrt, die experimentalen Untersuchungen vervollständigt, – die „praktische Theorie“ ist gegründet. Sie erfordert nur eine weitere Entwicklung und Hirn liefert dieselbe in den auf einander folgenden Auflagen seiner Thermodynamik in dem Maſse, als die Fortschritte in der allgemeinen Physik ihm die nöthige Beihilfe gewähren. Es bleibt noch übrig, die Erfahrungen dem mathematischen Calcul zu unterziehen, und es ist wieder Hirn, welcher dies unternimmt in einem Brief vom J. 1871. Im J. 1875 wird endlich diese ganze Partie von Entdeckungen in vorzüglichster Weise dargelegt; von nun an kann man wissen, was man von der experimentalen Analyse der Dampfmaschinen, von der Controle und der Verification der Versuche, von der „praktischen Theorie“ der Dampfmaschine zu erwarten berechtigt ist. Nach Hirn werden Andere kommen, welche seine Arbeiten erweitern oder vielmehr sie weiter auszunutzen suchen werden; aber Niemand wird der Wahrheit seiner Entdeckungen Abbruch thun, noch ihm den Ruhm derselben entreiſsen können. Im J. 1851 hatten Lechatelier, Flachat, Petit und Polonceau in Bezug auf die Cylinder der Locomotiven Muthmaſsungen ähnlich jenen Combes' aufgestellt, jedoch weder mehr noch weniger sicher als dieser. Im J. 1859 haben dieselben Verfasser keinen Schritt weiter in dieser Frage gethan. Vom J. 1852 bis 1855 finden wir in Clark zahlreiche und werthvolle Erfahrungen, wirkliche Beweise der nachtheiligen Einwirkung der Wände, aber noch nichts, was den Anschein haben könnte, zum Umsturz der alten Hypothesen oder gar zur Aufstellung einer neuen praktischen Theorie zu führen, welche den letzten Errungenschaften der physikalischen Wissenschaft Rechnung tragen würde. Auſserhalb der Hirn'schen Schule finden wir nur den Amerikaner Isherwood, dessen Arbeiten betreffend die thermische Wirkung der Wände beachtenswerth sind. Dieselben beziehen sich vorzüglich auf die Marine-Maschinen. Sie bilden ein von einem einzigen Ingenieur mühsam angehäuftes und mit Gelehrsamkeit zusammengetragenes Archiv; aber nichts entwickelt sich hieraus, was ähnlich wäre der von Hirn geschaffenen und nach allen Richtungen erschöpften Analyse, die einzige Waffe, welche gerechter Weise immer durchschlägt. Dem Verkennen derselben muſs man es ohne Zweifel zuschreiben, daſs Isherwood in der Beurtheilung der Wirkung des Dampfmantels Fehler begangen hat. In der Schule des gelehrten Elsässers begegnen wir endlich zunächst Leloutre, einem geschickten und genauen Experimentator, genau bekannt mit Hirn's Methode, der i. J. 1873 glaubt und beweist, daſs selbst in den Maschinen mit überhitztem Dampfe während der Admission sich Dampf niederschlagen könne, und der seinen Versuchsresultaten eine mathematische Form zu geben, eine wissenschaftliche Abhandlung (un corps scientifique en quelque sorte) zu liefern sucht. Hallauer folgt anfangs Leloutre auf seinen gewagtesten Schritten, gelangt jedoch bald auf den guten Weg, auf den sicheren von Hirn vorgezeichneten Weg, und es gelingt ihm das praktische Gebiet mit dem gröſsten Erfolg zu betreten unter Anwendung der mächtigen Werkzeuge, deren Handhabung ihn der Meister lehrte, und welche er so vorzüglich auszunutzen und zur Geltung zu bringen wuſste. Nach unserer Meinung beginnen die ernsten Arbeiten Hallauer's erst mit d. J. 1875; aber welchen Weg hat er seit jener Zeit zurückgelegt! Und wie viel verdanken ihm die praktischen Constructeure und Maschinenführer dafür, daſs er so viel Licht auf jene Thatsachen geworfen hat, welche bisher am dunkelsten blieben und ungeachtet ihrer Wichtigkeit der Laune der Mode und den Gaukeleien (jongleries) der Erfinder überliefert blieben. Hallauer hat die besondere Wichtigkeit der Verschiedenheiten des Vacuums festgestellt, desgleichen der Compression des Dampfes in den schädlichen Räumen, der Drosselung des Dampfes vor seinem Eintritt in die Maschine, der mehr oder weniger weit getriebenen Expansion, der Anwendung des Dampfmantels in Verbindung mit der Expansion; in einer ganz vor Kurzem erschienenen Abhandlung über Schiffsmaschinen setzt er die nachtheilige Wirkung zu weit getriebener Expansion fest, welche eintritt, wenn das VolumverhältniſsVolumverhälniſs zwischen dem kleinen und groſsen Cylinder der Woolfschen oder Compound-Maschine nicht zweckentsprechend gewählt ist, und hierdurch allein war er in die Lage gesetzt, den jedem Maschinensystem eigenthümlichen verhältniſsmäſsigen Werth ableiten zu können. Wie viele Vorurtheile hat er zerstört! An ihrer Zahl wird man die Ausdehnung des von ihm geleisteten Dienstes messen können.“ In einer Note erkennt der Verfasser an, daſs das richtige Princip der Compression in dem schädlichen Raum zuerst von Zeuner entdeckt wurde. Dieses Princip kann, wie folgt, ausgesprochen werden: Im Falle einer vollständigen, d.h. bis zur Vacuumsspannung getriebenen Expansion behebt eine vollständige, d.h. bis zur Admissionsspannung getriebene Compression gänzlich den Einfluſs des schädlichen Raumes (vgl. Grundzüge, 1866 S. 526). Der Verfasser bemerkt, daſs dieses Gesetz nur in so fern wahr ist, als man die Wände vernachlässigen und die Annahme machen dürfe, daſs das Compressionsgesetz nicht verschieden sei von dem Expansionsgesetz, und er zeigt, daſs sich der Beweis unter Annahme des Mariotte'schen Gesetzes sehr leicht führen lasse. Gustav Schmidt.