Titel: Moigno, über die Lenoir'sche Gasmaschine.
Autor: Moigno, François Napoléon Marie
Fundstelle: 1861, Band 159, Nr. LXIV. (S. 243–247)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj159/ar159064

LXIV. Ueber die Lenoir'sche Gasmaschine; von F. Moigno.

Aus dem Cosmos, Januar 1861, t. XVIII p. 12.

Mit Abbildungen auf Tab. IV.

In Erwiederung auf den Einwand, welchen man gegen die früher34) mitgetheilte Theorie der Gasmaschine von Hrn. Hirn machen könnte, daß dieselbe nämlich nicht das Leuchtgas sondern das Wasserstoffgas als Ausgangspunkt der Berechnung nimmt, welches letztere eine viel größere Hitze bei der Verbrennung entwickelt, sind wir jetzt durch Hrn. Hirn in den Stand gesetzt, einige sehr interessante und wichtige Experimente über die Temperaturen mitzutheilen, welche durch die Verbrennung von Gemischen |244| aus brennbaren Gasen und Luft entwickelt werden. Hr. Hirn drückt sich in dieser Beziehung folgendermaßen aus:

„Diese Versuche bezwecken die Bestimmung des Druckes, welcher durch die in geschlossenen Gefäßen bewerkstelligte Verbrennung verschiedener Gemische von Wasserstoff- oder Leuchtgas mit Luft hervorgebracht wird. Die angewandten Gefäße waren zwei kupferne cylindrische Eudiometer, von einem ihrer Höhe gleichen Durchmesser; sie waren mit einem Bourdon'schen Manometer versehen und mit einer Röhre, worin das Gasgemisch durch den elektrischen Funken entzündet wurde. Das eine dieser Gefäße hatte 3 Liter, das andere 36 Liter Inhalt, wodurch die Versuche einen praktischen Nutzen erlangen.

Wenn ich hier nur einfach die erlangten Zahlen mittheilen wollte, so könnte man daraus einerseits schließen, daß die in meiner Theorie angegebene Methode den Druck zu bestimmen ungenau ist, und andererseits daß diese Zahlen paradox erscheinen. In der That ist der Druck bei Anwendung von 10 Proc. reinem Wasserstoff nach der Verbrennung 3,25 Atmosphären pro 1 Atmosphäre Anfangsdruck. Die Rechnung dagegen ergibt 5,8 Atm. Mit 20 Proc. Wasserstoff steigt der Druck von 1 Atm. auf 7 Atm., was ebenfalls weit hinter der Rechnung zurückbleibt. Mit 10 Proc. Leuchtgas steigt der Druck von 1 auf 5 Atm., also weit höher als bei demselben Verhältniß reinen Wasserstoffgases.

Indessen sind diese Resultate weit davon entfernt, der Theorie zu widersprechen. Was zunächst das Leuchtgas betrifft, so gibt allerdings dieses Gemisch von ölbildendem Gas, Sumpfgas, Kohlenoxydgas u.s.w. fast dreimal weniger Hitze als das reine Wasserstoffgas, und mithin auch dem Anschein nach weniger Druck im Eudiometer; man darf aber nicht vergessen, daß die Wärmeentwickelung dieser Gase, wie sie bisher von den Physikern bestimmt wurde, für gleiches Gewicht und nicht für gleiches Volum gilt. Da nun das Leuchtgas fast 4–5Mal so viel wie das Wasserstoffgas wiegt, so enthält ein Gemisch mit 10 Proc. vom letztern weit weniger Brennstoff, dem Gewichte nach, als das gleiche Gemisch mit dem erstem, und es wird also die Qualität durch die Quantität compensirt. Es kann folglich der erhaltene höhere Druck im Eudiometer nicht mehr auffallend seyn.

Auch der bedeutend geringere Druck, welchen die Verbrennung des Wasserstoffs nach dem Versuch gegen die Berechnung liefert, läßt sich leicht erklären. Das Gas war in einem metallenen Eudiometer enthalten, dessen Wände eine bedeutend niedrigere Temperatur als die der Verbrennung haben. Es folgt hieraus schon ein Wärmeverlust im Moment der Entzündung, und da die Verbrennung, obwohl sehr rasch, doch keineswegs |245| augenblicklich erfolgt, so kann das Gas das Maximum der Temperatur und des Druckes nicht erreichen, welches die Rechnung verlangt. Merkwürdig ist dabei die Schnelligkeit, mit der das verbrannte Gas seinen ganzen Wärmeüberschuß abgibt.

Bei 10 Proc. reinem Wasserstoff verstreicht kaum mehr als eine halbe Secunde zwischen dem Momente der Entzündung und der Rückkehr des Manometers auf 1 Atm. Bei 20 Proc. Wasserstoff war die Entzündung fast momentan, ebenso aber auch die Rückkehr des Manometerzeigers, so daß besondere Vorsichtsmaßregeln zur Beobachtung des erreichten Druckmaximums erforderlich waren. Die Schnelligkeit der Entzündung kann nicht befremden: denn es ist nicht nur das Gas in geeigneterem Verhältniß zum Brennen vorhanden und ein geringerer Luftüberschuß zu erhitzen, sondern es findet auch durch Entzündung eines Theiles des Gases eine Compression und mithin Erwärmung des noch nicht entzündeten statt, so daß in sehr kurzer Zeit die ganze Masse, wenn sie auch noch so groß war, entzündet werden muß. Merkwürdig ist der Rückgang des Zeigers von 7 auf 1 Atm. in weniger als einer halben Secunde. Hierin ist das Leuchtgas vom Wasserstoff sehr verschieden.

Beim Leuchtgas ist nämlich dieser Rückgang des Manometerzeigers verhältnißmäßig sehr langsam, und obwohl eine Feststellung in Zahlen sehr schwierig ist, glaube ich doch annehmen zu dürfen, daß die Abkühlung des verbrannten Gases wenigstens zweimal so lange in diesem Falle als für Wasserstoff dauert.

Was folgt nun hieraus in praktischer Beziehung?

1) Wir sehen, daß das Wasserstoffgas, welches a priori die besten Resultate in der Lenoir'schen Gasmaschine geben zu müssen scheint, wahrscheinlich die ungünstigsten liefern wird; und wenn je dessen Anwendung, in Folge geringer Gestehungskosten, versucht werden sollte, so müßte man es vor seinem Eintritt in den Cylinder mit billigen brennbaren und flüchtigen Stoffen, wie Benzin oder vielleicht Schwefelkohlenstoff, vermischen.

Untersuchungen hierüber sind Hrn. Lenoir sehr zu empfehlen.

2) Wir sehen, welchen erheblichen Einfluß die Cylinderwand auf das Resultat der Versuche übt; von diesem Einfluß zu abstrahiren, ist in keiner Weise möglich, obwohl eine numerische Ermittelung desselben a priori ebenfalls unthunlich ist.

Auch dieser Gegenstand ist Lenoir's Studien zu empfehlen. Es ist klar, daß es für jede Gasart und jedes Mischungsverhältniß derselben eine Beziehung zwischen der Geschwindigkeit des Kolbens und der Temperatur der Wandung gibt, welche auf das Maximum des Nutzeffects |246| führen wird. Die Untersuchungen hierüber lassen sich nicht im Cabinette des Physikers, sondern nur an der richtig construirten Maschine vornehmen.

3) Wir erkennen ferner, daß eine ziemlich beträchtliche Geschwindigkeit stets eine Hauptbedingung für den Nutzeffect der Maschine bilden wird. Dieß verhindert vielleicht ihre Anwendung für große Kräfte, oder veranlaßt wenigstens, wie ich schon in meiner Theorie bemerkt habe, einen geringeren Nutzeffect.

Wenn nämlich die ganze Kraftentwickelung der Oase ausgenützt werden soll, so muß der Kolben so schnell zurückgehen, daß die als kalt angenommene Wandung nicht Zeit hat die erzeugte Wärme zu absorbiren, oder die als heiß angenommene Wandung nicht Zeit hat die Gase vor ihrer Verbrennung stark genug zu erhitzen.

4) Endlich muß meine Theorie in einem speciellen Punkte von den direct beobachteten Resultaten abweichen. Ich habe nämlich einerseits die Einwirkung der Cylinderwand als Null angenommen, wobei ich jedoch bemerkte, daß diese Annahme ganz unzulässig ist, und andererseits habe ich die Verbrennung als augenblicklich angenommen, so daß das Gas im Cylinder den möglich höchsten Druck entwickelt, ehe der Kolben hinlänglich sich bewegt hat, um dessen Abnahme zu bewirken. Auch diese Hypothese ist unrichtig; einerseits ist nämlich die Entzündung keineswegs eine augenblickliche, und andererseits besitzt der Kolben schon eine bemerkliche Geschwindigkeit in dem Augenblick wo sie beginnt. Es kann also der Druck nicht nur das in meiner Berechnung angenommene Maximum nicht erreichen, sondern es muß auch dieser Druck im Cylinder nach einem besondern, von dem von mir angenommenen verschiedenen Gesetze hervorgebracht werden. Die Verschiedenheit, welche hier die Resultate der Praxis und der Rechnung darbieten, sind durch die Curven Figur 6 und 7 ersichtlich, welche durch Auftragen des jedesmaligen Druckes als Ordinaten und des Kolbenschubes (oder der Volume) als Abscissen erhalten werden.

Es ist sehr wohl möglich, daß trotz dieser Druckdifferenz die Arbeit, welche die Experimentalcurve Fig. 7 darstellt, größer ist als diejenige der theoretischen Curve Fig. 6. Man sieht, weßhalb ich meiner früheren Abhandlung den bescheidenen Titel „einer annähernden Theorie der Gasmaschine“ gegeben habe.

Wir fügen dieser Mittheilung des Hrn. Hirn nur eine Bemerkung hinzu. Die tägliche Erfahrung zeigt, daß das Maximum des Nutzeffectes ungefähr einem Betrieb der Maschine mit 60 Kolbenschuben in der Minute entspricht und daß man diese Zahl nur selten überschreiten darf. Wir schließen mit dem Wunsche, daß Hr. Lenoir baldigst eine Gasmaschine |247| von 1 oder 2 Pferdekräften Hrn. Hirn zur Verfügung stellen möge, damit derselbe eine große Anzahl von Versuchen anstellen und zu einer definitiven Theorie gelangen kann.

Moigno.

|243|

S. 1 in diesem Band des polytechn. Journals.

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