Titel: Ueber ein neues Abdampfverfahren mittelst einer und derselben Wärmemenge, welche durch Wasserkraft in ununterbrochenen Kreislauf versetzt wird; vom Oberbergrath Rittinger in Wien.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1855, Band 136/Miszelle 1 (S. 391–395)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj136/mi136mi05_1

Ueber ein neues Abdampfverfahren mittelst einer und derselben Wärmemenge, welche durch Wasserkraft in ununterbrochenen Kreislauf versetzt wird; vom Oberbergrath Rittinger in Wien.

Unter dem Titel: „Theoretisch-praktische Abhandlung über ein für alle Gattungen von Flüssigkeiten anwendbares neues Abdampfverfahren mittelst einer und derselben Wärmemenge, welche zu diesem Behufe durch Wasserkraft in ununterbrochenen Kreislauf versetzt wird; mit specieller Rücksicht auf den Salzsiedeproceß dargestellt von Peter Rittinger, k. k. Sectionsrath (Oberbergrath) in Wien, mit 1 Figurentafel, Wien 1855, Verlag von Friedrich Manz erschien vor kurzem eine Broschüre, welche Vorschläge enthält, durch Benutzung der bei Salinen häufig zum Ueberfluß vorhandenen Wasserkräfte eine bedeutende Ersparniß an Brennmaterial (80 bis 85 Procent) zu gewinnen. Wir theilen hier die Theorie dieses Abdampfsystems mit, müssen aber, was die specielle Beschreibung des Apparats betrifft, auf die bezeichnete Broschüre selbst verweisen.

„Man denke sich eine gewöhnliche Soolpfanne, oben ganz geschlossen und mit einem doppelten Boden versehen; ferner stehe der über der Soole befindliche Raum mit dem hohlen Boden mittelst Röhren in Verbindung, zwischen welche eine gewöhnliche doppelt-wirkende Luftpumpe eingeschaltet ist; endlich sey der ganze Apparat nach allen Seiten mit schlechten Wärmeleitern umgeben. Füllt man nun alle inneren Räume des Apparats aus einem benachbarten Dampfkessel mit Dampf von z.B. 100° C. aus, bis die Soole selbst die Temperatur des Dampfes angenommen hat, und läßt durch irgend eine mechanische Kraft den Kolben der Luftpumpe einige Hin- und Hergänge verrichten, so zwar, daß Dampf aus dem oberen Raume der Pfanne ausgesogen und in den Raum des hohlen Bodens mit Gewalt getrieben wird, so entsteht einerseits über der Soole in der Pfanne ein dampfverdünnter Raum, anderer |392| seits wird der Dampf zwischen den Wänden des doppelten Bodens zusammengedrückt. Wäre die obere Wand des letzteren Raumes, das ist der Pfannenboden, auch ein schlechter Wärmeleiter, so würde der darin eingeschlossene Dampf weder von seiner freien, noch von seiner gebundenen Wärme nach einer Seite etwas abgeben können. er müßte also in einen verdichteten Dampf übergehen und eine mit der Verdichtung allmählich zunehmende höhere Temperatur annehmen. Dabei würde er aber im Zustande seiner größten Dichte (im gesättigten Zustande) bleiben, und nach dem Watt'schen Gesetze immerfort eine gleich große Summe an freier und gebundener Wärme beibehalten, die für jede Gewichtseinheit des Dampfes 650 Wärmeeinheiten beträgt. Die gesättigte Dampfmenge, welche ursprünglich 100° Temperatur, also 100 freie und 550 gebundene Wärmeeinheiten in jedem Pfunde enthielt, wird daher bei der Verdichtung successive eine Temperatur von 105°, 110°, 115°, 120°... annehmen, während die gebundene Wärmemenge von 550 auf 545, 540, 535, 530... Wärmeeinheiten pro Pfund fällt; dabei ist stets vorausgesetzt, daß nach keiner Seite weder Wärme nach außen abgegeben werden kann, noch Wärme von außen hinzukommt. Da jedoch im vorliegenden Falle, in welchem der Pfannenboden aus einem guten Wärmeleiter besteht, an die über demselben befindliche Soole Wärme übergehen kann, da ferner vermöge des von oben verminderten Dampfdruckes auch die Bildung und Entwickelung des Dampfes aus der Soole nicht bloß ermöglicht wird, sondern sogar nothwendiger Weise vor sich gehen muß, so wird ein Theil des im Bodenraume zusammengedrückten und angehäuften Dampfes in Wasser übergehen und dabei seine gebundene Wärme fahren lassen, welche gleichzeitig an neuen, aus der Soole sich entwickelnden Dampf übertritt.

Der Pfannenboden als guter Wärmeleiter vertritt hier gleichsam die Stelle eines Filtrums, welches nur die Wärme des Heizdampfes, nicht aber seine Substanz, nämlich das Condensationswasser, passiren läßt. Durch fortgesetzte Bewegung des Kolbens der Luftpumpe, oder richtiger der Dampfpumpe, wird ein gewisser Beharrungszustand eintreten, während dessen sich ein constanter Unterschied zwischen der Temperatur des im hohlen Boden zusammengedrückte: Dampfes und jener der darüber befindlichen Soole einstellt. Dieser Unterschied muß um so größer ausfallen, je schneller der Kolben umgeht, das ist, eine je größere mechanische Kraft zu seiner Bewegung verwendet wird. Während des Beharrungszustandes gibt sodann der im Bodenraume condensirte Dampf in derselben Zeit eben so viel Wärme ab, als der im Pfannenraume entwickelte Dampf zu seiner Bildung benöthigt.

Das in der Soole aufgelöste Salz wird also durch diesen Vorgang von seinem Wasser befreit und in krystallisirter Gestalt am Boden der Pfanne zurückbleiben, das entfernte Wasser dagegen wird sich im Raume des hohlen Bodens ansammeln. Zur Hervorbringung dieser Wirkung ist außer der anfänglichen Erwärmung der Soole auf 100° und außer der anfänglichen Ausfüllung aller Räume mit Dampf, ohne Rücksicht auf die später zu erörternden Verluste, keine weitere Wärmezuführung nothwendig, sondern die Verdampfung wird lediglich mittelst der vorhandenen Wärme dadurch bewerkstelligt, daß letztere durch mechanische Mittel zur Circulation gezwungen wurde.

Zu demselben Resultate gelangt man auch durch die Betrachtung, daß jede Kraftmaschine, welche durch Wasser-, Wind- oder Dampfkraft in Bewegung gesetzt wird, durch Umkehrung in eine Arbeitsmaschine verwandelt werden könne, und eben so umgekehrt. So erhält man durch Umkehrung der Bewegung aus dem Wasserrade ein Schöpfrad, aus der Wassersäulenmaschine eine Pumpe, aus dem Windrade einen Ventilator u.s.w. Da nun durch Verdampfung des Wassers in einem Dampfkessel mittelst einer Dampfmaschine eine mechanische Arbeit hervorgebracht wird, so muß es auch umgekehrt thunlich seyn, durch die an einen Dampfmaschinenkolben angebrachte mechanische Arbeit eine Verdampfung des Wassers zu Stande zu bringen, wobei man den Dampfkolben bloß verkehrt, also nicht als Treib-, sondern als Pumpenkolben wirken lassen muß.

Eine nähere Betrachtung des in seinen Hauptumrissen so eben dargestellten Abdampfungsprocesses durch Vermittlung einer mechanischen Kraft, führt noch zu nachstehenden Folgerungen: Es ist nicht absolut nothwendig, der Soole eine anfängliche Temperatur von 100° C. zu ertheilen, und dieselbe von außen und von innen mit Dampf von gleicher Temperatur zu umgeben; es unterliegt vielmehr keinem Anstande, den ganzen Abdampfungsproceß durch Vermittlung einer mechanischen |393| Kraft selbst bei gewöhnlicher Temperatur durchzuführen, wenn nur für eine Umhüllung des Apparats durch schlechte Wärmeleiter Sorge getragen wird. Denn setzt man bei gewöhnlicher Temperatur den Kolben der Dampfmaschine in Bewegung, so entsteht über der Soole ein luftverdünnter Raum, es beginnt die Entwickelung von Dämpfen aus der Soole, jedoch mit dem Unterschiede, daß die Spannung dieser Dämpfe, also auch ihre Dichtigkeit und Temperatur, bedeutend geringer seyn wird, als im vorhergehenden Falle. Im hohlen Pfannenboden dagegen erfolgt gleichzeitig ein Anhäufen und Zusammendrücken der Dämpfe, also eine Steigerung ihrer Temperatur. Die gebundene Wärme dieser gespannten Dämpfe findet jedoch alsbald Gelegenheit, durch den Pfannenboden, der ein guter Wärmeleiter ist, an die Soole überzugehen. Sie wird dort sogleich an neu sich entwickelnden Dampf gebunden, und der im Bodenraume comprimirte Dampf geht in Folge des Verlustes an gebundener Wärme in Wasser über, welches sich im Raume des hohlen Bodens ansammelt. Es wird auch hier bald eine constante Differenz der Temperaturen des comprimirten Dampfes und der Soole, und damit ein Beharrungszustand des Processes sich einstellen, sobald die Menge der Wärmeeinheiten, welche z.B. ein Pfund des comprimirten Dampfes an die Soole abgibt, gleich ist der Wärmemenge, welche zur Entwickelung von einem Pfund Dampf aus der Soole während derselben Zeit erforderlich ist. Wird z.B. die Verdampfung bei einer Temperatur der Soole von 10° C. vorgenommen, so wird anfänglich ihre Temperatur z.B. bis 0° C. sinken, weil die Wärme durch den Pfannenboden wegen der geringeren Temperaturdifferenz nicht schnell genug nachfolgen kann; allmählich wird aber die Temperatur im Bodenraume durch die daselbst stattfindende Zusammendrückung des Dampfes gesteigert, die Wärme wird in größerer Menge durch den Pfannenboden der Soole zuströmen und daher die Temperatur derselben erhöhen. Nimmt man an, daß der comprimirte Dampf im Beharrungszustande eine constante Temperatur von z.B. 40° annehme, so gibt jedes Pfund Heizdampf bei seiner Umwandlung in Wasser von 40° C. 650 – 40 = 610 Wärmeeinheiten ab, und jedes Pfund Wasser der Soole nimmt bei seiner Verdampfung 650 – 40 = 610 Wärmeeinheiten wieder auf.

In theoretischer Beziehung wäre es gleichgültig, ob die Abdampfung nach dem neuen Verfahren, nämlich durch Vermittlung einer mechanischen Kraft, bei höherer oder bei niederer Temperatur veranstaltet wird, Inwiefern eine absolut höhere Temperatur bei gleicher Temperaturdifferenz auf Beschleunigung des Processes Einfluß nehmen würde, muß durch Versuche vorher festgestellt werden. Die Manipulation mit Dämpfen von niedrigerer Temperatur hat aber den wesentlichen Nachtheil, daß sie bei gleicher Leistung der Pfanne eine Dampfpumpe von verhältnißmäßig sehr großen Dimensionen erfordert, da durch dieselbe eine gleich große Gewichtsmenge Dampf in Bewegung gesetzt werden soll, welcher wegen seiner geringen Spannung ein sehr großes Volumen einnimmt. Werden zur Abdampfung heiße Dämpfe ins Spiel gesetzt, so genügen hierzu compendiösere Apparate.

Es versteht sich von selbst, daß die mechanische Kraft, durch welche die Circulation der Wärme veranlaßt wird, nicht selbst durch Verdampfung erzeugt werden dürfe, weil hierdurch nicht nur nichts an Brennmaterial erspart sondern vielmehr wegen der vielen Zwischenglieder noch verschwendet würde. Die angewendete mechanische Kraft muß eine bedeutend wohlfeilere seyn, als die Dampfkraft, und als solche bietet sich offenbar die Wasserkraft dar, die zum Glück fast bei den meisten Salinen im Uebermaaß vorhanden ist, und auf welche bei neuen Anlagen von Abdampfungsapparaten insbesondere reflectirt werden müßte.

Die dargestellte Idee der Abdampfung mittelst einer und derselben, durch mechanische Kraft in Circulation versetzten Wärmemenge scheint für den ersten Augenblick unpraktisch; denn sie verlangt die luftdichte Bedeckung der Pfanne, dann eine leichte Handhabung des Deckels, behufs der Beseitigung der abgesetzten Krystalle, womit überdieß immerwährende Unterbrechungen des Betriebes verbunden wären. Aber trotzdem könnte das neue Verfahren wegen der bedeutenden Ersparung an Brennmaterial, welche sich hiervon mit Grund erwarten läßt, schon in der Art, wie es in seinen Grundprincipien dargestellt wurde, mit pecuniärem Vortheil angewendet werden. Immerhin muß man es aber als eine Hauptaufgabe bezeichnen, den Proceß der Verdampfung ohne alle Unterbrechung, also mit continuirlicher Wirkung durchzuführen, und hierin liefert die vom Verf. bei der nassen |394| Aufbereitung in Anwendung gebrachte Idee des Spitzkastenapparats 51) ein sehr bequemes und sicheres Mittel.

Es ist Erfahrungssache, daß die aus der Soole während des Abdampfungsprocesses sich ausscheidenden Krystalle auf einer in die Soole eingetauchten und schiefstehenden Blechtafel sich nicht anlegen, sondern herabrutschen, wenn der Neigungswinkel der Tafel nicht unter 40° beträgt. Gibt man daher der Pfanne statt eines horizontalen einen über 40° geneigten Boden, der in eine Spitze zuläuft, so werden die auf der ganzen Oberfläche der Soole sich ausscheidenden Salzkrystalle in der Spitze des kegelförmig gestalteten Bodens sich ansammeln.

Bringt man nun an dieser Spitze ein Ausflußröhrchen an, welches sich in gewissen Zeitintervallen öffnet und wieder schließt so werden die an der Spitze angelangten Salzkrystalle mit einem kleinen Antheile von Soole heraustreten. Auf empirischem Wege wird man bald die gehörige Bohrung der Ausflußöffnung, sowie die Zahl der Oeffnungen pro 1 Minute finden, bei welchen keine Anhäufung der Salzkrystalle in der Pfannenspitze eintritt, sondern gerade so viele hiervon zum Austritte gelangen, als sich gebildet haben. In Folge dieser Einrichtung der Pfanne, die wegen ihrer Gestalt Spitzpfanne heißen soll, fällt die Arbeit des Auskrückens (Auspehrens) ganz weg, und das luftdichte Schließen der Pfanne von oben unterliegt sodann keinem Anstande mehr, weil das zeitweise Beseitigen des Deckels nicht mehr nothwendig ist.

Der continuirliche Betrieb einer solchen Pfanne erfordert demnach:

1) Das intermittirende Abzapfen der gebildeten Salzkrystalle durch Bewegung der Bodenklappe.

2) Das continuirliche Ablassen des im Raume des hohlen Bodens sich ansammelnden condensirten Wassers durch einen gehörig gestellten Hahn.

3) Das gleichförmige Nachfüllen von Soole in die geschlossene Pfanne mittelst einer Speisepumpe oder mittelst eines Apparats, wie solcher bei den Niederdruckdampfkesseln üblich ist, und wobei das Speisen aus einem höher liegenden Bassin in Folge des hydrostatischen Druckes bewerkstelligt wird.

4) Einen kleinen Dampfkessel, aus welchem Dampf in den Raum des hohlen Bodens zu dem Ende zugeleitet wird, um die unvermeidlichen Wärmeverluste zu ersetzen, welche theils in Folge der unvollkommenen Leitungsunfähigkeit der Umgebungen des Apparats sich ergeben, theils durch den Abgang jener Wärmemenge verursacht werden, welche das aus dem Bodenraume abfließende condensirte Wasser frei mit sich führt. Letzterer Verlust läßt sich aber bedeutend ermäßigen, wenn man das condensirte Wasser auf eine schickliche Weise mit der kalten Soole. bevor diese in den Kessel geschafft wird, in Berührung bringt und letztere auf diese Weise vorwärmt.

Von der Spannung des Dampfes in dem Reservekessel hängt sodann die Schnelligkeit der Abdampfung in der Spitzpfanne ab; je größer nämlich die Spannung, mithin auch die Temperatur des Dampfes in dem Bodenraume ist, desto größer ist sodann die Differenz zwischen den Temperaturen in und außer der Spitzpfanne, und desto größer folglich die durch 1 Quadratfuß Pfannenheizoberfläche pro 1 Secunde durchdringende Wärmemenge, mithin desto rascher die Abdampfung. Aber in demselben Maaße steigt sodann die Größe der mechanischen Arbeit zur Bewegung der Dampfpumpe. Diese Betriebskraft muß daher in demselben Verhältniß größer seyn, je schneller die Abdampfung vor sich gehen soll.

Wollte man die Abdampfung in der oben angedeuteten Weise, nämlich mit Dampf von niedriger Temperatur vornehmen, so würde wegen des geringeren Dampfdruckes im Innern der Pfanne gegenüber dem atmosphärischen Drucke, welcher an der Bodenöffnung nach aufwärts wirkt, der Salzbrei beim Oeffnen der Klappe nicht von selbst heraustreten, sondern vielmehr durch die äußere Luft zurückgedrängt und der ganze Abdampfungsproceß in Folge dieses Umstandes vereitelt werden. In diesem Falle müßte mit der Ausflußöffnung eine Saugpumpe in Verbindung |395| gesetzt werden, welche in abwechselnden Zügen kleinere Partien des Salzbreies aufnimmt und an einen beliebigen Punkt absetzt. Dagegen würde man die Soolenpumpe ersparen, und eben so die Speisepumpe für den Dampfkessel, weil die Speisung bloß durch den atmosphärischen Luftdruck vermittelt würde. Deßgleichen wäre eine zweite Pumpe zum Beseitigen des in den hohlen Pfannenwänden condensirten Wassers nothwendig, so lange die Temperatur des condensirten Dampfes unter 100° C. fällt.“

|394|

Der Spitzkastenapparat von P. Rittinger, Freiberg, bei Craz und Gerlach, 1849.

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