Titel: Plagge, über den Wärmeverlust im Puddelofen.
Autor: Plagge, Th.
Fundstelle: 1860, Band 157, Nr. XXXII. (S. 129–131)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj157/ar157032

XXXII. Zur Berechnung des Wärmeeffectes des bei der Reduction des Eisenoxyds sich bildenden Kohlenoxyds bei seinem Verbrennen zu Kohlensäure; von Dr. Th. Plagge zu Darmstadt.

Angenommen der Puddelofen ergibt per 24 Stunden 30 Chargen, jede von 200 Pfd. Eisen; der für Magneteisenerze erforderliche Kohlenstoffzusatz (zu 40 Proc. per 100 Pfd. Eisen angenommen) ergibt einen |130| Totalzusatz von 6000 × 40/100 = 2400 Pfd. Kohlenpulver (1 Pfd. Kohle enthält durchschnittlich 8/10 Kohlenstoff) mit 2000 Pfd. Kohlenstoffgehalt zum Erzpulver für die Reduction des Eisenoxyds; diese 2000 Pfd. Kohlenstoff verwandeln sich durch die Einwirkung des Sauerstoffs des Eisenoxyds in (765 : 1765 = 2000 : x) = 4645 Kohlenoxyd (da 200 Kohlenstoff sich mit 2645 Sauerstoff zu Kohlenoxyd vereinen). Zur Verwandlung dieser 4645 Kohlenoxyd in Kohlensäure sind erforderlich 2645 Sauerstoff oder 60 × 2000 = 120000 Kubikfuß Luft = 9035 Pfd. Luft.

Nehmen wir ferner an, der Verbrennungswind sowohl wie das Kohlenoxyd aus den Reductionsröhren treten mit einer mittleren Temperatur von 200° C. in den Verbrennungsraum, und setzen wir die mittlere specifische Wärme der Verbrennungsproducte = 0,25, so finden wir (da 1 Aeq. Kohlenoxyd = 1,765 bei seiner Verbrennung zu Kohlensäure 6260 Wärmeeinheiten frei macht) daß bei der Verbrennung obiger 4645 Kohlenoxyd, welche 2000° C. enthalten, 12520000 W. E. frei werden. Addiren wir hierzu die 685000 W. E., mit welchen die (4645 Kohlenoxyd + 9035 Pfd. Luft oder sage =) 13700 Pfd. Verbrennungsproducte ((13700 × 200 × 25)/100 = 685000) Feuerraum treten, so ergibt sich als Gesammtsumme 12520000 + 685000 = 13205000 W. E. Die Temperatur der Verbrennungsproducte berechnet sich hiernach theoretisch auf 13205000/13700 × 100/25 = 3855° C. Treten nun die Verbrennungsproducte mit einer Temperatur von 1700° C. aus dem Vorbereitungsherde, so verbleiben nach Abzug obiger 13205000 W. E. als effectiv für den Luppenherd verwendbar 7382500 W. E.

Würden die zur Reduction des Eisenoxyds verwendeten 2400 Pfd. Kohle (mit 2000 Pfd. Kohlenstoffgehalt) direct verbrannt worden seyn, so hätten sie zu ihrer Verbrennung zu Kohlensäure die doppelte Luftmenge bedurft, mithin = 240000 Kubikf. = 18070 Pfd. Luft. 2000 Pfd. Kohle zu Kohlens. verbrannt erzeugen 2000 × 7858 = 15716000 W. E. Nehmen wir an, die Luft und das Brennmaterial träten mit einer Temperatur von 20° C. in den Verbrennungsraum, so ist ihr Gehalt an Wärme = 20 × (2000 + 1800 × 25)/100 = 100000 W. E. Es ergibt sich mithin für die Verbrennungsproducte die Gesammtsumme von 15816000 W. E. Die Temperatur der Verbrennungsproducte ist mithin = 3163° C.

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Verlassen nun die Verbrennungsproducte den Puddelofen mit einer Temperatur von 1700° C., so gehen dadurch für den Puddelofen 8500000 W. E. verloren, es bleiben mithin bloß 7316000 W. E. nutzbar, selbst wenn das Brennmaterial vollständig zu Kohlensäure mit dem Minimum von Luft verbrannt wurde. Dieß ist aber bei gewöhnlicher Feuerung unerreichbar; es wird bei dieser entweder eine unvollständige Verbrennung der Kohle zu Kohlenoxyd stattfinden, oder wie in den meisten Fällen ein Ueberschuß von Luft zugeführt werden müssen. Ebelmen's Untersuchungen wiesen in den von ihm untersuchten Puddelofengasen von 4,5 bis 22 Proc. der Verbrennung entzogene Luft nach, im Mittel kann man sie auf 7 bis 8 Proc. annehmen. Berücksichtigt man ferner den großen Wärmeverlust den die Wärme führenden Gase durch die Entfernung der Feuerung von der zu erhitzenden Substanz, durch den Wassergehalt des Brennmaterials etc. erleiden, so dürften in wenigen Puddelöfen mit gewöhnlicher Feuerung die Verbrennungsproducte den Herd mit einer höheren Temperatur als 2000° C. erreichen, und da dieselben, nachdem sie die beabsichtigte Wirkung, Entkohlung des Eisens, Verschlackung der Verunreinigungen desselben und Erhitzen des gahren Eisens zur Schweißhitze hervorgebracht haben, so wie den Herd selbst erhitzten, bei ihrem Austritt offenbar eine Temperatur haben, welche mindestens derjenigen gleich kommt, die sie mittheilen sollen, also ungefähr 1700° C., so erklärt sich leicht, daß die durch den Fuchs entweichende Feuerluft mindestens 80 Proc. der gesammten Wärmemenge mit sich führt. Die Größe des Wärmeverlustes, welche durch die große Entfernung des Feuerherdes vom Puddelherde und die unvollständige Verbrennung des Brennmaterials bei gewöhnlicher Feuerung resultirt, dürfte nach den an mit Gasen betriebenen Puddelöfen gemachten Erfahrungen und nach den Untersuchungen von Thomas, Bischoff, Ebelmen u.a. auf mindestens 50 Proc. des verwendeten Brennmaterials zu veranschlagen seyn.

Aus dem Angeführten ergibt sich, wie wichtig es für den Puddelofenbetrieb ist, eine möglichst hohe Temperatur auf dem Herde zu erzeugen.

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