Titel: Schubarth, über den Dampfverbrauch in Runkelrübenzuker-Fabriken.
Autor: Schubarth,
Fundstelle: 1838, Band 70, Nr. XI. (S. 63–67)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj070/ar070011

XI. Ueber den Dampfverbrauch in Runkelrübenzuker-Fabriken. Von Hrn. Schubarth.

(Als Nachtrag zur vorhergehenden Abhandlung, a. a. O. S. 119.)

1) Bei gut construirten Hochdrukmaschinen, bei welchen der Nuzeffect nicht durch Bewegung von verschiedenen Pumpen, als z.B. Saft- und Wasserpumpen für die Anstalt etc., vermindert wird, reicht 1 Pferdekraft hin, um in 24 Stunden 10000 Pfd. Runkelrüben zu waschen, zu zerreiben und zu pressen, also um den Saft aus obigem Runkelrübengewichte zu gewinnen.

2) 10000 Pfd. Runkelrüben geben, den Saftgewinn zu 80 Proc. angenommen, 8000 Pfd. Saft.

Um diese 8000 Pfd. Saft auf Zuker zu verarbeiten, findet ein Dampfverbrauch zu folgenden Operationen Statt:

  • a) Um 8000 Pfd. Saft behufs der Defecation von 0 auf 80° R. zu erwärmen;
  • b) um 8000 Pfd. – 8000/16 = 7500 Pfd. defecirten Saft von 40 auf 80° R. behufs der Abdampfung zu bringen;
  • c) um 7500 Pfd. defecirten Saft von 6,5 auf 22° B. abzudampfen, wobei, nach der Tabelle des Hrn. Treviranus, nahe 2216 Pfd. Saft übrig bleiben, also 7500 – 2216 = 5284 Pfd. Wasser verdampft werden müssen;
  • d) um 2216 Pfd. abgedampftes und durch Kohle filtrirtes Klärsel, dessen Wärmecapacität, nach der Schäzung, auf 0,855 derjenigen des Wassers angenommen werden soll, von 0 auf 80° R. zu erwärmen;
  • e) dasselbe von 22 auf 44° B. einzukochen, wodurch 1108 Pfd. Zukermasse erhalten und also 1108 Pfd. Wasser in Dampf verwandelt werden müssen. Endlich
  • f) da bei einer Kochung auf 44° B. nur 40 Proc. Syrup vom ersten Producte ablaufen, so bleiben noch 443 Pfd. Syrup, welcher, mit einem gleichen Gewichte Wasser verdünnt, ein Klärsel von 22° B. liefert. Dasselbe muß zwei Mal von 0 auf 80° R. erwärmt und dann noch aus demselben 443 Pfd. Wasser verdampft werden.

Ehe wir auf eine Berechnung dieser einzelnen Posten eingehen, schiken wir folgende allgemeine Säze voraus.

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Eine Berechnung des zu den Operationen der Defecation, des Abdampfens und Kochens nöthigen Dampfes läßt sich nur dann mit einer nöthigen Sicherheit anlegen, wenn man von einer directen Rükführung des in den Dampfröhren condensirten Wassers in den Dampfkessel, wie z.B. bei dem Pecqueur'schen Systeme, ausgeht. Im entgegengesezten Falle kann man leicht durch Rechnung beweisen, daß bei der zeither üblichen Weite der Dampfzuleitungsröhren zu den einzelnen, durch Dampf zu erwärmenden Apparaten, lezteren bei einem nur geringen Unterschiede in der Spannung des Dampfes im Dampfkessel und dem Wassersammler (Retour d'eau) weit mehr Dampf zugeführt wird, als dieselben, selbst im günstigsten Falle, zu condensiren vermögen. Der Unterschied in der Dampfspannung wird im Wassersammler durch die Form desselben, Abkühlung von Außen, von der Anzahl der Speisungen des Dampfkessels u.a.m. bedingt, ist so variabel, daß man kein annäherndes Mittel aufstellen, also auch den Dampfverbrauch in den Apparaten selbst mit Sicherheit nicht feststellen kann.

Gehen wir dagegen von Apparaten mit directem Rükflusse des Wassers aus; nehmen wir an, daß der Dampf im Dampfkessel die nöthige Spannung besize, und so viel Brennmaterial verbrannt werde, um die Spannung des nacherzeugten Dampfes stets gleich zu erhalten und die zum Verbrauch nöthige Menge Dampf zu erzeugen; ferner daß die Summe der sensibeln und latenten Wärme im Wasserdampf eine constante Größe bilde, nämlich 640° nach Celsius's Scale betrage, also daß 1 Pfd. Wasserdampf 640 Wärmeeinheiten enthalte (Dampf von 100° C. hat 540° latente. Dampf von 120° C. dagegen nur 520° latente Wärme), so müssen, wenn die Flüssigkeit in einem Apparate auf 100° C. warm angenommen wird, 540 Wärmeeinheiten dieser lezteren zugebracht werden, damit sie Dampfe von 100° C. sensibler Wärme bilden könne. Es muß hienach also jedes Pfund Wasserdampf genau ein Pfund kochendes Wasser aus der Flüssigkeit in Dampf verwandeln.

Ganz derselbe Fall findet Statt, wenn die zu verdampfende wässerige Flüssigkeit (Auflösung von Zuker, Salzen in Wasser) einen höheren Siedepunkt als Wasser besizt, z.B. 120° C. Angenommen, sie sey auf 120° erhizt, so bedarf sie, um sich in Dampf zu verwandeln, nur noch 520 Wärmeeinheiten (120 + 520 = 640, wie stehend). Daher wird ganz nothwendig auch das aus den zur Erwärmung verbrauchten Dämpfen sich condensirende Wasser eine Temperatur von 120° C. behalten, da die Dämpfe von der Summe ihrer Wärmeeinheiten nur 520, statt sonst 540, abzugeben nöthig hatten.

Hieraus wird zur Genüge einleuchten, daß unter allen. Umständen, |65| bei directem Rükflusse des Wassers nach dem Dampferzeuger, und ganz abgesehen von irgend einem Wärmeverluste, 1 Pfd. Wasserdampf des Dampfkessels 1 Pfd. Wasser in den Apparaten verdampfen muß. Der Nuzeffect des Dampfes ist also beim Kochen wie beim Abdampfen ganz gleich; er könnte für die erstere Operation nur dadurch etwas höher erscheinen, daß die Flüssigkeit, um zu kochen, über 100° C., zulezt bis auf 120° C. erhizt werden muß. Berüksichtigt man aber dabei, daß ihre Wärmecapacität geringer ist, als die des Wassers (angenommen – 0,855 : 1,0), so ergibt sich, daß die zur Erhizung des Saftes auf 120° erforderliche Menge Dampf nur 0,855 derjenigen seyn dürfte, welche zur Erhöhung der Temperatur eines gleichen Gewichtes reinen Wassers erforderlich gewesen wäre. Dieß würde dann eher einen um ein Weniges größeren als einen geringeren Nuzeffect des Dampfes beim Kochen, im Vergleiche mit dem Abdampfen, ergeben.

Für alle Operationen des bloßen Erwärmens, wie z.B. bei der Defecation, vor dem Abdampfen und Kochen ist 1 Pfd. Dampf erforderlich, um 5,4 Pfd. Wasser von 0 auf 100° C. zu bringen.

Berechnet man nun, von den vorstehenden Prämissen ausgehend, das zum Betrieb der Operationen a bis f erforderliche Dampfquantum, so würde man ein Resultat erhalten, welches in der Wirklichkeit nicht ausreicht, indem unabweisbar ein Dampfverlust Statt findet. Dieser Verlust ist bedingt: 1) durch die Ausstrahlung und das Wärmeleitungsvermögen der Dampfröhren, 2) der Apparate und die Wärmeausstrahlung der in denselben enthaltenen Flüssigkeiten, 3) durch die zum Erwärmen der Apparate erforderliche Wärmemenge. Dieser Wärmeverlust ist aber so sehr von localen Verhältnissen abhängig, daß er sich nicht wohl a priori, auch nur annäherungsweise, festsezen läßt. Vergleicht man aber das Resultat einer nach obigen Prämissen angestellten Berechnung des Dampfverbrauchs mit den Ergebnissen gut angelegter Dampfapparate, so ergibt sich ein Coefficient, von welchem man bei der Berechnung für zu machende Anlagen wird Gebrauch machen können.

Wir gehen nun zu einer Berechnung des Dampfverbrauchs bei den einzelnen Operationen über.

Zu a. Um 8000 Pfd. Saft behufs der Defecation von 0 auf
100° C. zu erwärmen, ist an Dampf erforderlich
8000/5,4 =


1481,4


Pfd.
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Transport

1481,4

Pfd.
Zu b. Um 7500 Pfd. defecirten Saft von 50 auf
100° C. zu bringen, 7500/5,4.2 =

694,4

Zu c. Um 5284 Pfd. Wasser in Dampf zu verwandeln 5284,0
Zu d. Um 2216 Pfd. Klärsel, oder 2216 × 0,855
= 1895 Pfd. Wasser, von 0 auf 100° C. zu
bringen, 1895/5,4 =


350,9


Zu e. Um 1108 Pfd. Wasser zu verdampfen 1108,0
Zu f. Um 886 Pfd. Klärsel zwei Mal von 0 auf
100° C., oder 1515 Pfd. Wasser von 0 auf 100°
zu erwärmen, 1515/5,4 =


280,5


und um 443 Pfd. Wasser zu verdampfen 443,0
–––––––––
Summa 9642,2 Pfd.

Es sind also um 8000 Pfd. Saft zu erstem und zweiten Producte mit Dampfheizung zu verarbeiten, obiger Rechnung zufolge, 9642,2 Pfd. Dampf erforderlich.

Nimmt man an, daß 1 Pfd. Steinkohlen 5 Pfd. Dampf erzeugt, so wären, um 8000 Pfd. Saft zu verarbeiten, 1928 Pfd. Steinkohlen nöthig, oder 17,52 preuß. Scheffel, den Scheffel zu 110 Pfd. gerechnet. Nach bekannten Erfahrungen kann man bei vortheilhaften Einrichtungen mit 1 Hect. Steinkohlen 3 1/2 Hect. Saft, also mit 94,40 Kilogr. Steinkohlen (das Hectoliter nach S. 56 zu 0,944 metrische Centner gerechnet) 368,55 Kilogr. Saft von 7 1/2° B. verarbeiten. Nach diesem Verhältnisse wären zu 8000 Pfd. Saft 2049 Pfd. Steinkohlen erforderlich, oder 18,62 Scheffel. Es hatte folglich die von 1 Pfd. Steinkohlen erzeugte Dampfmenge größer als 5 Pfd. seyn müssen, sollte obige theoretische Rechnung mit der Erfahrung übereinstimmen, oder richtiger, leztere erfahrungsmäßige Menge Steinkohlen hat, verglichen mit der vorstehend berechneten den Sicherheitscoefficienten für den Wärmeverlust vertreten. Dieß muß um so mehr als der Wahrheit nahe kommend betrachtet werden, als in Frankreich mit 1 Hect. Steinkohlen selbst 4 Hect. Saft verarbeitet worden seyn sollen.

Werden die oben erwähnten 10000 Pfd. Runkelrüben in 24 Stunden verarbeitet, und 1 Pfd. Dampf in der Minute gleich einer Pferdekraft angenommen, so müssen die zur Verarbeitung von 10000 Pfd. Runkelrüben nöthigen Kessel eine Kraft = 9642/24.60 = 6,695 Pferdekräften ausüben.

|67|

Was endlich 3) die Erwärmung der Böden betrifft, so liegt wiederum die Erfahrung vor, daß mit dem abgehenden Dampfe der Hochdrukmaschinen der zum Betrieb nöthige Bodenraum gerade geheizt werden kann, wenn man sich nur auf die Erzeugung von Rohzuker beschränkt. Je größer der tägliche Betrieb ist, desto größer werden die Bodenräume seyn müssen, eine desto größere Betriebskraft ist dann aber auch nöthig, was auf ein directes Verhältniß schließen läßt.

Wird nun schließlich der gesammte Dampfverbrauch summirt, so erhält man eine Summe von 7,695, also nahe 7 3/4 Pferdekraft für 10000 Pfd. Runkelrüben. Berüksichtigt man jedoch, daß das Wasser, welches aus dem Dampfe der Maschine condensirt wurde, und dem Dampfkessel zufließt, nicht eben heiß in den lezteren gelangt, ferner, daß Mehr Kesselraum vorhanden seyn muß, um die Kessel eines Theils nicht immer aufs Aeußerste zu benuzen, anderen Theils, um alle übrigen Verluste auszugleichen, so ist eine Zugabe von etwa 30 Proc. nicht zu viel. Es ergäbe sich dann endlich für je 1000 Pfd. Runkelrüben 1 Pferdekraft.

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