| Titel: | Feuerungstechnik.Der Wärmedurchgang durch die Kesselwand. | 
| Autor: | Emil Herrmann | 
| Fundstelle: | Band 308, Jahrgang 1898, S. 245 | 
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                        Feuerungstechnik.Der Wärmedurchgang durch die Kesselwand.
                        Von Emil Herrmann,
                           								Professor, Oberbergrath, in Schemnitz.
                        (Schluss des Berichtes S. 231 d. Bd.)
                        Der Wärmedurchgang durch die Kesselwand.
                        
                     
                        
                           Bezüglich des Wärmedurchganges durch die Kesselwand sind bekanntlich zwei
                              									verschiedene Hypothesen aufgestellt worden. Nach der Redtenbacher'schen ist die Wärmemenge, welche durch 1 qm Heizfläche in 1
                              									Stunde überführt wird, einer Constanten, dem Wärmedurchgangscoëfficienten,
                              									proportional, welche von dem Material der Kesselwand abhängig ist, und
                              									proportional der Temperaturdifferenz zwischen den Heizgasen und dem Dampfe bezieh.
                              									Wasser. Der Wärmedurchgangscoëfficient sei k und t die Temperaturdifferenz.
                           Das Differential der Wärmemenge dW, welche bei der
                              									Temperaturdifferenz t in der Stunde in das Differential
                              									der Heizfläche dF eindringt, ist nach obiger
                              									Hypothese
                           
                              dW = kdF × t
                              
                           Ist ferner T die Temperatur der Heizgase am Beginne der
                              									Berührung mit der Heizfläche dF und T + dT am Ende der Berührung, dann ist die
                              									Wärmeaufnahme der Gase, wenn stündlich B k
                              									Brennmaterial verbrannt wird und q1 die Wärmecapacität der Gase ist, welche aus 1 k
                              									Brennmaterial entstehen:
                           
                              Bq
                              1
                              dT.
                              
                           Da aber die Gase so viel Wärme verlieren, als die Heizfläche
                              									durchlässt, wird
                           
                              dW = ktdF= – Bq
                              1
                              dT.
                              
                           Weil t = T - td,
                              									folgt dT = dt, demnach wird
                           
                              k\,d\,F=-B\,q_t\,\frac{d\,t}{t}.
                              
                           Dies integrirt gibt
                           kF = – Bq1
                              									lgnat t + C.
                           Am Anfange der Feuerfläche ist F = 0 und t0 = t. Am Ende der ganzen Feuerfläche ist F = F1 und t = t1. Diese zwei Paare
                              									von Werthen eingesetzt, wird
                           0 = – Bq1
                              									lgnat t0 + C,
                           kF1 =
                              									– Bq1
                              									lgnat t1 + C.
                           Der Unterschied beider
                           kF1= Bq1[lgnat t0– lgnat t1],
                           das heisst
                           
                              k\,F_1=B\,q_1\,lgnat\,\left(\frac{t_0}{t_1}\right).
                              
                           Am Ende des Flammenrohres ist F =
                                 										F2 und t = t2, somit
                           kF2= – Bq lgnat t2 + C.
                           Durch Elimination von C wird
                           
                              k\,F_2=B\,q\,lgnat\,\left(\frac{t_0}{t_2}\right).
                              
                           Es ist zweckmässig, statt der natürlichen Logarithmen die Brigg'schen einzuführen.
                           Setzen wir
                           \frac{k}{2,303}=k_1 . . . . . . 12)
                           dann ist
                           
                              \left{{k_1F_1=B\,q_1\,lg\,\left(\frac{t_0}{t_1}\right)}\atop{k_1F_2=B\,q_1\,lg\,\left(\frac{t_0}{t_2}\right)}}\right\}\
                                 										.\ .\ .\ .\ 13)
                              
                           Die gesammte Heizfläche des Versuchskessels ist
                           F = 99,141 qm,
                           davon entfallen nach der Zeichnung (auf Blatt 15 des genannten
                              									Werkes)
                           0,6 × 2,1 × 3,1416 × 9,6 = 38,00 qm
                           auf die äussere Fläche des Kessels und
                           99,141 – 38,00 = 61,141 qm
                           auf die Flammenröhren, d. i.
                           F2 =
                              									61,14 qm.
                           Zu der gesammten Heizfläche des Kessels kommt noch die Fläche des Mauerwerkes, welche
                              									für die Abkühlung ebenfalls, wenn auch als minderwerthige Heizfläche zuzurechnen
                              									ist. Nehmen wir an, von den 6,4 Proc. Wärmeverlust bei dem Kessel entfallen 5 Proc.
                              									auf das Mauerwerk, so ist
                           F1 =
                              									1,05 × 99,141 = 104,10.
                           
                           Hieraus finden wir abgerundet:
                           
                              F_2=\frac{61,14}{104,10}\,F_1=\frac{F_1}{1,700}.
                              
                           Bezeichnen wir das in der Stunde auf 1 qm Heizfläche entfallende Brennmaterialgewicht
                              									mit β, somit
                           \beta=\frac{B}{F_1} . . . . . 14)
                           Diese Werthe in die obigen Gl. 13 eingesetzt und statt k1ka bezieh. kb schreibend, kommt
                           k_a=\beta\,q_1\,lg\,\left(\frac{t_0}{t_1}\right)
                              									und k_b=1,7\,\beta\,q_1\,lg\,\left(\frac{t_0}{t_2}\right) .
                              									A)
                           Die Werthe von β erhält man als
                              									arithmetisches Mittel derjenigen zwei Werthe, welche auf S. 28 des eingangs
                              									erwähnten Werkes in der Columne 6 enthalten sind. Man erhält folgende
                              									Zusammenstellung:
                           Tabelle VII.
                           
                              
                                 Nr.
                                 
                                    
                                    β
                                    
                                 
                                    
                                    βq
                                    1
                                    
                                 
                                    lg\,\frac{t_0}{t_1}
                                    
                                 
                                    lg\,\frac{t_0}{t_2}
                                    
                                 
                                    
                                    ka
                                    
                                 
                                    
                                    kb
                                    
                                 
                              
                                 1
                                 2,960
                                   8,961
                                 1,2705
                                 0,7003
                                 11,38
                                 10,67
                                 
                              
                                 2
                                 2,625
                                   9,582
                                 1,1654
                                 0,6919
                                 11,17
                                 11,27
                                 
                              
                                 3
                                 2,695
                                   8,031
                                 1,2415
                                 0,8379
                                   9,97
                                 11,44
                                 
                              
                                 4
                                 2,515
                                 10,161
                                 1,2371
                                 0,7265
                                 12,55
                                 12,57
                                 
                              
                                 5
                                 3,140
                                   8,787
                                 2,0287
                                 0,7468
                                 17,85
                                 11,15
                                 
                              
                                 6
                                 2,865
                                 10,463
                                 1,3396
                                 0,7100
                                 14,02
                                 12,63
                                 
                              
                                 7
                                 3,225
                                   9,956
                                 1,3837
                                 0,7505
                                 13,78
                                 12,70
                                 
                              
                                 8
                                 2,705
                                   9,532
                                 1,2755
                                 0,7650
                                 12,16
                                 12,41
                                 
                              
                                 9
                                 2,790
                                   9,059
                                 1,3212
                                 0,8198
                                 11,97
                                 12,62
                                 
                              
                           Die Versuchsdaten des Versuches Nr. 5 für den Fall a
                              									sind offenbar unrichtig, weil die Zahl 17,85 von den übrigen zu sehr abweicht.
                              									Lassen wir diese Zahl hinweg und suchen das arithmetische Mittel; für
                              										k_a=\frac{97}{8}=12,12 für
                              										k_b=\frac{107,56}{9}=11,94.
                           Der Durchschnittswerth für ka und kb weicht so wenig von einander ab, dass man
                              									ohne weiteres behaupten kann, für Kessel gelte die Redtenbacher'sche Hypothese oder aber der
                                 										Wärmedurchgang ist der ersten Potenz der Temperaturdifferenz
                                 									proportional.
                           Weiter ist aus den Resultaten zu sehen, dass die Messungen nicht in einem solchen
                              									Grade genau sind, welcher erlauben würde, den Werth von k1, d. i. des
                              									Wärmedurchgangscoëfficienten, aus einem einzigen Versuche abzuleiten. Wenn wir daher
                              									bei den Kesseln Schwankungen im Werthe k1 zwischen den Grenzen 9,97 bis 17,85 finden, so
                              									dürfen wir nicht schliessen, bei einem grossen Werthe von k1 sei die Heizfläche gut, bei kleinem
                              									Werthe hingegen schlecht, sondern wir müssen annehmen, die bei aller Sorgfalt
                              									ungenauen Messungen verursachen den Unterschied, ebenso wie früher bei dem einzigen
                              									Kessel.
                           Ehe ich die weiteren Versuche zur Berechnung von k1 benutze, will ich noch zeigen, dass die Anwendung
                              									der Werner'schen Hypothese auf die schon berechneten
                              									Versuche auf keine brauchbaren Resultate führt und daher ihre Anwendbarkeit auf
                              									Kessel geradezu ausgeschlossen ist.
                           Nach dieser Hypothese ist der Wärmedurchgang der zweiten Potenz des
                              									Temperaturunterschiedes proportional, wir haben somit
                           
                              dW = kt
                              2
                              dF= – Bq
                              1
                              dT
                              
                           oder, da wieder T – td
                              									= t und dT = dt ist,
                           
                              k\,d\,F=-B\,q_1\,\frac{d\,t}{t^2}.
                              
                           Das Integral dieser Gleichung ist
                           
                              k\,F=B\,q_1\,\frac{1}{t}+C
                              
                           Am Anfange der Feuerfläche ist F = 0, t = t0, daher
                           
                              C=-\frac{B\,q_1}{t_0}.
                              
                           Am Ende der Flammenröhren ist F =
                              										F2, t = t2, daher
                           
                              k\,F_2=B\,q_1\,\frac{1}{t_2}+C
                              
                           oder, für C den obigen Werth
                              									eingeführt,
                           
                              k\,F_2=B\,q_1\,\left(\frac{1}{t_2}-\frac{1}{t_0}\right).
                              
                           Ebenso findet man für die ganze Heizfläche
                           
                              k\,F_1=B\,q_1\,\left(\frac{1}{t_1}-\frac{1}{t_0}\right).
                              
                           Mit Rücksicht auf
                           F_2=\frac{F_1}{1,7} und
                              										\frac{B}{F_1}=\beta
                           k_a=\beta\,q_1\,\left(\frac{1}{t_1}-\frac{1}{t_0}\right) und
                              										k_b=1,7\,\beta\,q_1\,\left(\frac{1}{t_2}-\frac{1}{t_0}\right).
                           Aus diesen Gleichungen und mittels der Werthe von t0,
                              									t1 und t2 der Tabelle VI ist
                              									die nachstehende Zusammenstellung berechnet.
                           Tabelle VIII.
                           (Die Werthe von βq1 sind der Tabelle VII, diejenigen von t0, t1 und t2 aber der Tabelle VI
                              									zu entnehmen.)
                           
                              
                                 Nr.
                                 
                                    \frac{100}{t_0}
                                    
                                 
                                    \frac{100}{t_1}
                                    
                                 
                                    \frac{100}{t_2}
                                    
                                 100 ka
                                 100 kb
                                 
                              
                                 1
                                 0,0569
                                 1,0593
                                 0,2853
                                   8,98
                                 3,47
                                 
                              
                                 2
                                 0,0616
                                 0,9001
                                 0,3026
                                   8,02
                                 3,93
                                 
                              
                                 3
                                 0,0503
                                 0,8795
                                 0,3472
                                   6,65
                                 4,04
                                 
                              
                                 4
                                 0,0596
                                 1,0309
                                 0,3179
                                   9,86
                                 4,45
                                 
                              
                                 5
                                 0,0592
                                 6,3291
                                 0,3307
                                 55,13
                                 4,05
                                 
                              
                                 6
                                 0,0634
                                 1,3850
                                 0,3250
                                 13,83
                                 4,65
                                 
                              
                                 7
                                 0,0566
                                 1,3697
                                 0,3181
                                 13,08
                                 4,42
                                 
                              
                                 8
                                 0,0589
                                 1,1099
                                 0,3426
                                 10,02
                                 4,60
                                 
                              
                                 9
                                 0,0527
                                 1,1038
                                 0,3479
                                   9,52
                                 4,55
                                 
                              
                           Von einer Gleichheit der Werthe von ka und kb kann keine Rede sein, die ganze Heizfläche
                              									müsste einen 1,6- bis nahezu 3mal so grossen Wärmedurchgangscoëfficienten haben als
                              									das Flammenrohr, was gewiss unrichtig ist.
                           Wir wollen nun untersuchen, ob die einzelnen Kessel das früher gefundene Gesetz
                              									bestätigen. Bei den Versuchen mit den Kesseln, deren Resultate in dem genannten
                              									Werke auf S. 16 bis 22 enthalten sind, wurde nur einerlei Kohle, „Königin
                                 										Elisabeth“, verwendet, deren chemische Zusammensetzung die folgende ist:
                           C = 85,62, H = 5,3, 0 = 3, 8 = 1,1, W = 1,26
                           und Asche A = 3,72.
                           Dementsprechend ist deren Heizwerth nach Gl. 2:
                           M = 8321 – 56,1 C1 . . . . .
                              									15)
                           Das kleinste Luftgewicht nach Gl. 3:
                           L_0=11,604-5,75\,\frac{C_1}{100} . . . . .
                              									16)
                           Dabei ist nach Gl. 4:
                           
                              C_1=\frac{V_1\,C}{V_1+V_2}
                              
                           Das Verhältniss der wirklich zugeleiteten Luftmenge zur
                              									kleinsten:
                           \lambda=\frac{1}{1-3,762\,\left(\frac{O_n}{N}\right)} . . .
                              									. . 17)
                           Setzt man auch hier
                           h = 0,2380 λ
                                 										– 0,0505 . . . . 18)
                           
                           dann ist die Wärmecapacität der Heizgase für 1 k
                              									verbrannter Kohle:
                           q=0,9204+h\,L_0-0,224\,\frac{C_1}{100} . . .
                              									19)
                           Auf S. 20 der Untersuchungen u.s.w. findet man folgende Daten:
                           Tabelle IX.
                           
                              
                                 Nr.
                                 Tempe-ratur imFuchsT1
                                 Volumen des
                                 VielfacheLuft-mengeλ
                                 TemperaturdesDampfestd
                                 Dampffür1 k Kohleg
                                 
                              
                                 CO2
                                 CO
                                 
                              
                                 
                                    V
                                    2
                                    
                                 
                                    V
                                    1
                                    
                                 
                              
                                 1
                                 268,0
                                   5,90
                                 0,20
                                 2,58
                                 154,6
                                 10,200
                                 
                              
                                 2
                                 278,0
                                   7,76
                                 1,43
                                 2,01
                                 154,3
                                   8,602
                                 
                              
                                 3
                                 167,5
                                   9,54
                                 0,40
                                 1,76
                                 154,5
                                 10,507
                                 
                              
                                 4
                                 272,5
                                   9,29
                                 0,29
                                 1,82
                                 155,0
                                   9,634
                                 
                              
                                 5
                                 197,0
                                   8,61
                                 0,40
                                 1,91
                                 154,3
                                 10,854
                                 
                              
                                 6
                                 275,0
                                   8,72
                                 1,28
                                 1,75
                                 154,4
                                   8,350
                                 
                              
                                 7
                                 242,0
                                   5,99
                                 0,44
                                 2,67
                                 155,1
                                   8,361
                                 
                              
                                 8
                                 186,5
                                   9,09
                                 0,08
                                 1,82
                                 156,0
                                 10,526
                                 
                              
                                 9
                                 422,5
                                 11,06
                                 0,09
                                 1,44
                                 153,7
                                   8,175
                                 
                              
                                 10
                                 170,0
                                 11,00
                                 0,76
                                 1,55
                                 153,8
                                 10,654
                                 
                              
                           Hieraus sind die nachstehenden Werthe berechnet:
                           Tabelle X.
                           
                              
                                 Nr.
                                 C1
                                 
                                    M
                                    
                                 
                                    L
                                    0
                                    
                                 
                                    h
                                    
                                 
                                    q
                                    
                                 
                              
                                   1
                                   2,81
                                 8164
                                 11,442
                                 0,5635
                                 7,362
                                 
                              
                                   2
                                 13,32
                                 7593
                                 10,838
                                 0,4279
                                 5,528
                                 
                              
                                   3
                                   3,45
                                 8128
                                 11,406
                                 0,3684
                                 5,115
                                 
                              
                                   4
                                   2,59
                                 8177
                                 11,455
                                 0,3827
                                 5,298
                                 
                              
                                   5
                                   3,80
                                 8109
                                 11,386
                                 0,4041
                                 5,512
                                 
                              
                                   6
                                 10,96
                                 7708
                                 10,974
                                 0,3660
                                 4,913
                                 
                              
                                   7
                                   5,86
                                 7993
                                 11,267
                                 0,5850
                                 7,499
                                 
                              
                                   8
                                   0,75
                                 8280
                                 11,561
                                 0,3826
                                 5,342
                                 
                              
                                   9
                                   0,69
                                 8283
                                 11,564
                                 0,2922
                                 4,297
                                 
                              
                                 10
                                   5,54
                                 8011
                                 11,286
                                 0,3184
                                 4,514
                                 
                              
                           Die in den Kessel gedrungene Wärmemenge berechnen wir aus dem Werthe von g. 1 k brutto Kohle enthält bei 1,26 Proc. Wasser und
                              									3,72 Proc. Asche
                           1 – 0,0126 – 0,0372 = 0,9502 k netto Kohle,
                           also ist g mit 0,9502 zu
                              									multipliciren. Mit Rücksicht darauf, dass etwa 6,5 Proc. der in den Kessel
                              									gedrungenen Wärme durch Strahlung und Leitung der Einmauerung verloren geht, hat man
                              									noch mit 1,065 zu multipliciren und erhält als diejenige Wärmemenge, welche für 1 k
                              									brutto Kohle aufgenommen wurde, rund
                           0,9502 × 1,065 × 600 g = 607 g.
                           Die nachstehende Tabelle enthält die in 1 k Kohle enthaltene Wärmemenge M nach Tabelle X, die in den Kessel und dessen
                              									Mauerwerk eingedrungene Wärmemenge, 607 g, und
                              									diejenige, welche in die Esse gezogen ist, qT1. Den Unterschied X
                              									gibt die Differenz M – (607 g + q T0) = X.
                           Tabelle XI.
                           
                              
                                 Nr.
                                 
                                    Wärmemenge in
                                    
                                 DifferenzM – 607 g– qT0X
                                 
                              
                                 der Kohle
                                 den Kesselgedrungen
                                 die Essegezogen
                                 
                              
                                 
                                    M
                                    
                                 607 g
                                 
                                    qT
                                    1
                                    
                                 
                              
                                   1
                                 8164
                                 6191
                                 1973
                                 –
                                 
                              
                                   2
                                 7593
                                 5221
                                 1537
                                   835
                                 
                              
                                   3
                                 8128
                                 6378
                                   857
                                   893
                                 
                              
                                   4
                                 8177
                                 5847
                                 1445
                                   885
                                 
                              
                                   5
                                 8109
                                 6588
                                 1086
                                   435
                                 
                              
                                   6
                                 7708
                                 5068
                                 1361
                                 1279
                                 
                              
                                   7
                                 7993
                                 5075
                                 1815
                                 1103
                                 
                              
                                   8
                                 8280
                                 6390
                                   996
                                   894
                                 
                              
                                   9
                                 8283
                                 4962
                                 1815
                                 1506
                                 
                              
                                 10
                                 8011
                                 6466
                                   767
                                   778
                                 
                              
                           Mit Ausnahme eines Falles, zeigen sich auch hier bedeutende Wärmeverluste durch den
                              									Rauch, und man ist berechtigt, die Richtigkeit des Versuches Nr. 1 zu
                              									bezweifeln, weil es unmöglich erscheint, dass der Rauch auch ohne Verluste zu
                              									verursachen abziehen könne.
                           Nach den Gl. 7 bis 11 berechnen wir die nachstehende Tabelle.
                           Tabelle XII.
                           
                              
                                 Nr.
                                 
                                    
                                    a
                                    
                                 
                                    
                                    aT
                                    1
                                    
                                 15000– aT1
                                 
                                    
                                    x
                                    
                                 
                                    
                                    q
                                    1
                                    
                                 M – Y
                                 
                                    
                                    T
                                    0
                                    
                                 
                              
                                   1
                                 11,147
                                 2987
                                 12013
                                 –
                                 7,362
                                 8164
                                 1109
                                 
                              
                                   2
                                   8,855
                                 2462
                                 12538
                                 0,0666
                                 4,938
                                 6603
                                 1337
                                 
                              
                                   3
                                   7,849
                                 1315
                                 13685
                                 0,0652
                                 4,603
                                 7150
                                 1553
                                 
                              
                                   4
                                   8,091
                                 2305
                                 12695
                                 0,0663
                                 4,762
                                 7181
                                 1508
                                 
                              
                                   5
                                   8,453
                                 1665
                                 13335
                                 0,0326
                                 5,237
                                 7620
                                 1455
                                 
                              
                                   6
                                   7,809
                                 2147
                                 12853
                                 0,0918
                                 4,196
                                 6331
                                 1509
                                 
                              
                                   7
                                 11,511
                                 2786
                                 12214
                                 0,0903
                                 6,460
                                 6638
                                 1028
                                 
                              
                                   8
                                   8,089
                                 1509
                                 13491
                                 0,0662
                                 4,524
                                 7287
                                 1611
                                 
                              
                                   9
                                   6,561
                                 2772
                                 12228
                                 0,1232
                                 3,489
                                 6435
                                 1844
                                 
                              
                                 10
                                   7,004
                                 1191
                                 13809
                                 0,0563
                                 4,120
                                 7166
                                 1739
                                 
                              
                           Mit Rücksicht auf die in der Tabelle IX enthaltenen Werthe von T1 und td können wir
                              									die Temperaturdifferenzen bilden.
                           Auf S. 21 der Untersuchungen u.s.w. sind die Werthe von β, d. i. der stündlich für 1 qm Heizfläche verbrannten Kilo brutto Kohlen,
                              									zu finden. Damit erhält man die folgende Tabelle.
                           Tabelle XIII.
                           
                              
                                 Nr.
                                 
                                    
                                    t
                                    0
                                    
                                 
                                    
                                    t
                                    1
                                    
                                 
                                    
                                    β
                                    
                                 
                                    
                                    βq
                                    1
                                    
                                 
                                    lg\,\left(\frac{t_0}{t_1}\right)
                                    
                                 
                                    
                                    k
                                    1
                                    
                                 
                              
                                   1
                                   954
                                 113,4
                                 1,38
                                 10,16
                                 0,9249
                                   9,40
                                 
                              
                                   2
                                 1183
                                 123,7
                                 2,05
                                 10,12
                                 0,9806
                                   9,92
                                 
                              
                                   3
                                 1398
                                   13,0
                                 1,82
                                   8,38
                                 2,0316
                                 17,01
                                 
                              
                                   4
                                 1353
                                 117,5
                                 1,91
                                   9,10
                                 1,0278
                                   9,30
                                 
                              
                                   5
                                 1301
                                   42,7
                                 1,86
                                   9,74
                                 1,4837
                                 14,45
                                 
                              
                                   6
                                 1355
                                 120,6
                                 3,02
                                 12,67
                                 1,0406
                                 13,18
                                 
                              
                                   7
                                   873
                                   86,9
                                 1,95
                                 12,59
                                 1,0010
                                 12,60
                                 
                              
                                   8
                                 1455
                                   30,5
                                 1,33
                                   6,16
                                 1,6786
                                 10,33
                                 
                              
                                   9
                                 1690
                                 268,8
                                 3,87
                                 13,49
                                 0,7984
                                 10,76
                                 
                              
                                 10
                                 1585
                                   16,2
                                 1,41
                                   5,81
                                 1,9437
                                 11,30
                                 
                              
                           Das arithmetische Mittel dieser Werthe ist
                           118,31 : 10 = 11,83.
                           Das Mittel der drei Einzelwerthe
                           
                              \frac{12,12+11,94+11,83}{3}=11,96.
                              
                           Abgerundet ist für die ganz reine Heizfläche der
                              									Wärmeübergangscoëfficient k1 = 12 oder k = 27,6. Bei Kesseln, welche
                              									länger im Betriebe sind, nimmt k1 um so mehr ab, je unreiner die Heizfläche innen
                              									und aussen wird.
                           Wir können deshalb mit Redtenbacher annehmen, dass für
                              									richtig behandelte Kessel im Betriebe im Mittel k1 = 10 ist, so dass für solche, mit Rücksicht auf
                              									die Werthe von t0 und
                              										t1 die Gl. A)
                           
                              k_a=10=\beta\,q\,.\,lg\,\left(\frac{T_0-T_d}{T_1-t_d}\right)
                              
                           und daraus
                           T_1-t_a=(T_0-t_a)\,10^{-\frac{10}{\beta\,q}} . .
                              									. 20)
                           gesetzt werden kann.
                           Um zu ermitteln, ob der Luftüberschuss auf die Vollständigkeit der Verbrennung
                              									Einfluss habe, stelle ich für alle 19 Versuche die relative Luftmenge λ, den Gehalt der Heizgase an Kohlenwasserstoff x und Kohlenoxyd C1
                              									zusammen, und zwar nach dem steigenden Werthe von λ
                              									geordnet.
                           Wäre der Luftüberschuss von wirklichem Einflüsse auf die Vollständigkeit der
                              									Verbrennung, so müsste sowohl x als auch C1 mit zunehmender X
                              									abnehmen. Die mit A bezeichneten Versuche beziehen sich auf die Kohlen und die mit B
                              									bezeichneten auf die Kessel.
                           Tabelle XIV.
                           
                              
                                 Nr.
                                 
                                    λ
                                    
                                 100 x
                                 C1
                                 Nr.
                                 
                                    λ
                                    
                                 100 x
                                 C1
                                 
                              
                                 A3
                                 1,21
                                   6,52
                                 9,07
                                 B10
                                 1,55
                                 5,63
                                   5,54
                                 
                              
                                 A9
                                 1,83
                                   6,66
                                 0,98
                                 B6
                                 1,75
                                 9,18
                                 10,96
                                 
                              
                                 A7
                                 1,34
                                   8,23
                                 8,05
                                 B3
                                 1,76
                                 6,52
                                   3,45
                                 
                              
                                 A1
                                 1,34
                                 10,53
                                 8,90
                                 B4
                                 1,82
                                 6,63
                                   2,59
                                 
                              
                                 A5
                                 1,37
                                   9,34
                                 4,93
                                 B8
                                 1,82
                                 6,62
                                   0,75
                                 
                              
                                 A8
                                 1,44
                                   8,85
                                 0,35
                                 B5
                                 1,91
                                 3,26
                                   3,80
                                 
                              
                                 B9
                                 1,44
                                 12,32
                                 0,69
                                 B2
                                 2,01
                                 6,66
                                 13,32
                                 
                              
                                 A4
                                 1,48
                                   5,16
                                 7,00
                                 B1
                                 2,58
                                 0,00
                                   2,81
                                 
                              
                                 A2
                                 1,49
                                   7,61
                                 4,99
                                 B7
                                 2,65
                                 9,03
                                   5,86
                                 
                              
                                 A6
                                 1,54
                                   5,26
                                 3,16
                                 
                                 
                                 
                                 
                                 
                              
                           Wie man sieht, befolgt x und C1 gar kein Gesetz. Wir müssen deshalb schliessen, dass die Vollkommenheit
                              									der Verbrennung von etwas anderem als von dem Luftüberschusse abhängen muss. Für
                              									gewöhnlich kann man daher mit dem Durchschnittswerthe von x und C rechnen. Man findet rund
                           100 x =127,38 : 19 = 7 Proc.
                           und
                           C1 = 97,20 : 19 = 5 Proc.
                           Mit Rücksicht auf diese Werthe wird nun für Kesselheizungen:
                           1) Die Wärmemenge, welche 1 k Kohle entwickelt:
                           
                              \left{{M=80,8\,C+42,75\,(8\,H-O)}\atop{+25\,S-6,3\,(9\,H+W)-133}}\right\}\
                                 										.\ .\ .\ .\ \mbox{I)}
                              
                           2) Die kleinste Luftmenge in 1 k:
                           L_0=\frac{11,51\,C+4,318\,(8\,H+S-O)}{100}-1,471
                              									. II)
                           3) Die Wärmecapacität der Brenngase:
                           q=\frac{0,796\,C+0,308\,S+0,481\,(9\,H+W)}{100}-0,1247+(0,2880\,\lambda-0,0505)\,L_0  III)
                           4) Die Anfangstemperatur der Gase:
                           T_0=\frac{M}{q} . . . . IV)
                           5) Die Endtemperatur derselben nach Gl. 20:
                           
                              T_1=(T_0-t_a)\,10^{-\frac{10}{\beta\,q}}+t\,a
                              
                           Wir schreiben statt
                           βq = x
                              									und 10^{-\frac{10}{x}}=\tau,. . . . V)
                           dann ist
                           
                              T_1=(T_0-t_a)\,10^{-\frac{10}{x}}+t\,a
                              
                           6) Die Wärmemenge Mn, welche für 1 k Kohle in den Kessel dringt, oder die nutzbare
                              									Wärmemenge, wenn w der Coefficient für den Verlust
                              									durch Leitung und Strahlung bedeutet:
                           
                              M_n=\frac{q\,(T_1-T_0)}{1+\varphi}-\frac{q\,(T_0-t_a)\,\left(1-10^{-\frac{10}{x}}\right)}{1-\varphi}.
                              
                           Wir schreiben statt
                           \left(1-10^{-\frac{10}{x}}\right)=\xi . . . . .
                              									VI)
                           und da qT0
                              									= M ist:
                           M_n=\frac{(M-t_a)\,\xi}{1+\varphi} . . . . .
                              									VII)
                           7) Die Wärmemenge w, welche in der Minute durch 1
                              									qm Heizfläche in den Kessel dringt. Da in der Stunde unter jedem Quadratmeter nach
                              									Gl. 14 β k Kohle verbrannt werden und von jedem Mn
                              									Wärmeeinheiten eindringen, ist die in der Minute durch 1 qm eindringende
                              									Wärmemenge
                           
                              w=\frac{\beta\,M_n}{60}=\frac{\beta\,q\,(T_0-t_a)\,\xi}{60\,(1\,|\,\varphi)}
                              
                           oder, da βq = x ist,
                           
                              w=\frac{x\,\xi}{60}\,\times\,\frac{(T_0-t_a)}{1+\varphi}.
                              
                           Wir setzen
                           \frac{x\,\xi}{60}=\kappa . . . . . VIII)
                           dann wird die durch 1 qm in der Minute eintretende
                              									Wärmemenge
                           w=\frac{\kappa\,(T_0-t_a)}{1+\varphi} . . . . .
                              									IX)
                           8) Es sei B k das Brennmaterial, welches in der Stunde
                              									unter der Heizfläche F qm verbrannt, und D k das Dampfgewicht, welches durch diese Heizfläche in
                              									der Stunde erzeugt wird, dann ist das Dampfgewicht, welches für 1 qm Heizfläche und
                              									durch 1 k verbrannter Kohle erzeugt wird, wenn H die
                              									Gesammtwärme des Dampfes und t' die Temperatur des
                              									Speisewassers ist:
                           B=\beta\,F=\frac{x\,F}{q} . . . . . X)
                           \frac{D}{F}=\frac{60\,w}{H-t'} . . . . . XI)
                           und
                           \frac{D}{B}=\frac{M_n}{H-t'}=g . . . . .
                              									XII)
                           (Dividirt man w durch 10 und Mn durch 600,
                              									so erhält man die Normalwerthe \frac{D}{F} und
                              										\frac{D}{B} nach v. Reiche.)
                           Die Werthe von x, κ, ξ und τ enthält die nachstehende Tabelle.
                           Tabelle XV.
                           
                              
                                 
                                    x
                                    
                                 
                                    κ
                                    
                                 
                                    Δκ
                                    
                                 
                                    ξ
                                    
                                 
                                    Δξ
                                    
                                 
                                    τ
                                    
                                 
                                    x
                                    
                                 
                                    κ
                                    
                                 
                                    Δκ
                                    
                                 ξ
                                 Δξ
                                 
                                    τ
                                    
                                 
                              
                                   3
                                 0,050
                                 16
                                 0,999
                                   2
                                 0,001
                                 16
                                 0,203
                                 7
                                 0,7631
                                 21
                                 0,237
                                 
                              
                                   4
                                 0,066
                                 17
                                 0,997
                                   7
                                 0,003
                                 17
                                 0,210
                                 7
                                 0,742
                                 20
                                 0,258
                                 
                              
                                   5
                                 0,083
                                 15
                                 0,990
                                 12
                                 0,010
                                 18
                                 0,217
                                 6
                                 0,722
                                 20
                                 0,278
                                 
                              
                                   6
                                 0,098
                                 14
                                 0,978
                                 15
                                 0,022
                                 19
                                 0,223
                                 5
                                 0,702
                                 18
                                 0,298
                                 
                              
                                   7
                                 0,112
                                 14
                                 0,963
                                 19
                                 0,037
                                 20
                                 0,228
                                 5
                                 0,684
                                 18
                                 0,316
                                 
                              
                                   8
                                 0,126
                                 12
                                 0,944
                                 21
                                 0,056
                                 21
                                 0,233
                                 5
                                 0,666
                                 17
                                 0,334
                                 
                              
                                   9
                                 0,138
                                 12
                                 0,923
                                 23
                                 0,077
                                 22
                                 0,238
                                 5
                                 0,649
                                 16
                                 0,351
                                 
                              
                                 10
                                 0,150
                                 11
                                 0,900
                                 23
                                 0,100
                                 23
                                 0,243
                                 4
                                 0,633
                                 16
                                 0,867
                                 
                              
                                 11
                                 0,161
                                 10
                                 0,877
                                 24
                                 0,123
                                 24
                                 0,247
                                 4
                                 0,617
                                 15
                                 0,383
                                 
                              
                                 12
                                 0,171
                                   9
                                 0,853
                                 23
                                 0,147
                                 25
                                 0,251
                                 4
                                 0,602
                                 14
                                 0,398
                                 
                              
                                 13
                                 0,180
                                   8
                                 0,830
                                 23
                                 0,170
                                 26
                                 0,255
                                 3
                                 0,588
                                 14
                                 0,412
                                 
                              
                                 14
                                 0,188
                                   8
                                 0,807
                                 23
                                 0,193
                                 27
                                 0,258
                                 4
                                 0,574
                                 13
                                 0,426
                                 
                              
                                 15
                                 0,196
                                   7
                                 0,785
                                 21
                                 0,216
                                 28
                                 0,262
                                 –
                                 0,561
                                 –
                                 0,439
                                 
                              
                           Was den Verlustcoëfficienten φ anbelangt, so nehmen
                              									wir:
                           a) für einen Flammenröhrenkessel mit innerem Roste in einer Batterie: φ = 0,045;
                           b) für einen einzeln stehenden Flammenröhrenkessel oder einen gewöhnlichen Kessel mit
                              									äusserem Roste, jedoch in einer Batterie: φ =
                              									0,065;
                           c) für einen einzeln stehenden Kessel mit ausserhalb befindlichem Roste: φ = 0,09.
                           Man wird geneigt sein, anzunehmen, dass die oben gefundenen, für die beste Steinkohle
                              									geltenden Formeln für eine minderwerthige Kohle nicht brauchbar sind. Dies ist aber
                              									nicht der Fall, wie das nachstehende Beispiel zeigt. Die Versuche wurden in Diósgyör
                              									(Ungarn) gemacht.
                           
                           Chemische Zusammensetzung der Kohle: C = 44,79, H = 3,10, O = 7,88, N = 0,95, S
                              									= 1,45, W = 26,77, A = 15,06. Kesselspannung 6 k absolut.
                           1) Kessel Nr. 3 und 4:
                           Dauer des Versuches 197,5 Stunden.
                           In der Stunde verdampftes Wasser D =
                              									1652,6 k.
                           In der Stunde verbrauchte Kohle B =
                              									623,22 k.
                           Heizfläche F = 72 qm.
                           Schlacke 20,1 Proc.
                           2) Kessel Nr. 6, 7, 8, 9:
                           In der Stunde verdampftes Wasser D =
                              									1684,5 k.
                           In der Stunde verbrannte Kohle B =
                              									647,6 k.
                           Heizfläche F =72 qm.
                           Schlacke 20,1 Proc.
                           Essengase, CO2, 10,7 = V2.
                           Monoxyd, CO, V1 = 0, On = 9,6, N =
                              									89,7.
                           Temperatur des Speisewassers t' = 40
                              									°.
                           Hieraus berechnen wir nach Gl. 17:
                           
                              \lambda=\frac{1}{1-3,762\,\frac{9,6}{89,7}}=1,674.
                              
                           Ferner nach Formel I bis IV:
                           M = 4034 – 1331 = 2703,
                           L0 =
                              									4,477, q = 0,2729 + 1,0655 λ,
                           für
                           λ = 1,674, q = 2,0562,
                           T0 =
                              									1314.
                           Die absolute Spannung des Dampfes ist 6 k für 1 qc, weshalb dessen Temperatur td =158° und
                              									die Gesammtwärme H = 654,7. Wegen t' = 40 wird H – t' =
                              									614,7. Mit dem Zeiger 1 bezeichnen wir jene Grössen,
                              									welche sich auf den Versuch 1, mit dem Zeiger 2
                              									jene, welche sich auf den Versuch 2 beziehen. Zunächst ist
                           
                              \beta_1=\frac{B_1}{F}=\frac{623,22}{72}=8,682
                              
                           
                              \beta_2=\frac{B_2}{F}=\frac{647,6}{72}=9,0.
                              
                           Damit wird
                           x1 =
                              									8,682 × 2,0562 = 17,84
                           x2 =
                              									9,0 × 2,0562 = 18,50.
                           Geht man mit diesen Werthen in die Tabelle XV ein, so findet man
                           ξ1 =
                              									0,725, κ1 = 0,216; ξ2 = 0,712, κ2 = 0,220.
                           Damit wird
                           
                              \frac{M-q\,t_a}{1+\varphi}=\frac{2703-158\,\times\,2,056}{1,064}=2236,
                              
                           somit
                           Mh1 = 2236 × 0,725 = 1621
                           Mh2 = 2236 × 0,712 = 1591.
                           Die Verdampfungsfähigkeit ist:
                           
                              g_1=\frac{D_1}{B_1}=\frac{1621}{214,7}=2,64
                              
                           
                              g_2=\frac{D_2}{B_2}=\frac{1591}{214,7}=2,59.
                              
                           Aus den Versuchsdaten berechnet:
                           
                              g_1=\frac{1652,6}{623,22}=2,68\mbox{ gegen }2,64
                              
                           
                              g_2=\frac{1684,5}{647,6}=2,60\mbox{ gegen }2,59.
                              
                           Diese vollständige Uebereinstimmung ist natürlich nur zufällig, aber ein grosser
                              									Beweis für die Richtigkeit unserer Gleichungen.
                           Die in der Stunde für 1 qm Heizfläche erzeugte Dampfmenge finden wir folgender
                              									Weise:
                           
                              
                                 T0 – td
                                 = 1319 – 158 = 1161
                                 
                              
                                 
                                    w
                                    1
                                    
                                 = 0,94 × 1161 × 0,216 = 234,8
                                 
                              
                                 
                                    w
                                    2
                                    
                                 = 0,94 × 1161 × 0,220 = 239,2.
                                 
                              
                           Somit
                           
                              \frac{D_1}{F}=\frac{60\,\times\,234,8}{614,7}=22,95
                              
                           
                              \frac{D_2}{F}=\frac{60\,\times\,239,2}{614,7}=23,38.
                              
                           Aus den Versuchsangaben:
                           
                              \frac{D_1}{F}=\frac{1652,6}{72}=22,95
                              
                           
                              \frac{D_2}{F}=\frac{1684,5}{72}=23,39.
                              
                           Man kann aus der guten Uebereinstimmung von Versuch und Rechnung mit Recht
                              									schliessen, dass unsere Formeln I bis XII auf jede Kesselheizung angewendet werden
                              									können.