Titel: Reissig's Pyrometer.
Autor: Reissig, W.
Fundstelle: 1864, Band 171, Nr. XCI. (S. 351–356)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj171/ar171091

XCI. Bestimmung der Temperaturen, welche eiserne, in der nöthigen Hitze zur Holzgasbereitung dienende Retorten zeigen, mittelst eines neuen Pyrometers; von Dr. W. Reissig.

Aus dem Journal für Gasbeleuchtung, 1863 S. 289.

Mit Abbildungen auf Tab. V.

Die Zersetzung, welche organische Körper erleiden, wenn wir sie der trockenen Destillation unterwerfen, ist wesentlich durch die Temperatur bedingt, bei welcher die Destillation stattfindet.

Es ist durch zahlreiche Beobachtungen unzweifelhaft erwiesen worden, daß mit veränderter Temperatur die Zersetzungsproducte sowohl in quantitativer wie in qualitativer Beziehung sehr wechselnd sind, welche wir aus ein und demselben Körper erhalten. Die Beobachtung der Vorgänge bei der Gasbereitung, die ja ebenfalls eine trockene Destillation ist, zeigt uns das Nämliche. Es ist Jedermann bekannt und ich darf es deßhalb hier nur kurz erwähnen, daß im Allgemeinen, je höher die angewandte Temperatur ist, um so größer die Ausbeute an flüchtigen Substanzen und je geringer die des festen Rückstandes, und umgekehrt je niedriger die Temperatur, desto weniger flüchtige Substanzen und desto mehr Kohle erhalten wir.

Der Hitzegrad, bei welchem wir die Zersetzung des Holzes einleiten, ist mehr noch wie bei der Steinkohlengasbereitung von wesentlichstem Einflusse auf die Gasausbeute. Die Möglichkeit der Gasbereitung aus Holz verdankt der Beobachtung ihren Ursprung, daß die in niederer Temperatur entstehenden Theerdämpfe noch weiter erhitzt werden müssen, wobei sie sich in schwere Kohlenwasserstoffe und andere Oasarten spalten. Das genauere Eingehen auf diesen Proceß hätte es deßhalb sehr wichtig erscheinen lassen, um die günstigsten Bedingungen bei der Holzgasbereitung kennen zu lernen, die Temperatur festzustellen, bei welcher dieser Vorgang statt hat. Daß dieß nicht geschehen ist, liegt zumeist an der Unsicherheit der bis jetzt bekannten Pyrometer (der jüngst von Regnault bekannt gegebene ausgenommen) und in der Schwierigkeit der Handhabung der Apparate, die zum Messen dienen sollen. Die Angaben, die bis jetzt unter Fachleuten gang und gäbe sind, und die Hitze der Retorte, nach der Farbe der glühenden Retortenwand bemessen, sind weder genau noch sicher. Selbst Angaben, mit Instrumenten und Apparaten |352| angestellt, zeigen sehr bemerkenswerthe Unterschiede. Ich darf zum Belege hierfür anführen, wie sehr verschieden die Angaben über die durchschnittlich höchste Temperatur bei der Gasbereitung aus Steinkohlen von Hrn. Prof. Stein und Hrn. Director Schilling sind, die sehr beträchtlich von einander abweichen.121)

Zur Bestimmung der Temperatur einer eisernen, im fabrikmäßigen Betriebe einer Holzgasanstalt befindlichen Retorte bediente ich mich des in Fig. 35 abgebildeten Pyrometers, dessen Genauigkeit wohl eine sehr große ist, dessen Aufstellung und Handhabung freilich einige Uebung verlangt.

Ich verdanke die Mittheilung desselben meinem Freunde Hrn. Quincke, Privatdocenten an der Berliner Universität, und habe dasselbe nur unseren Verhältnissen angepaßt.

Die Principien nach welchen dasselbe construirt ist, sind folgende: Zwischen den Punkten A und C, Fig. 34, denen von einer galvanischen Kette ein Strom zugeleitet wird (wie es die Pfeile der Figur andeuten), sind Drähte ausgespannt, die mit 1, 2, 3, 4 und 5 bezeichnet sind. Die Stromintensitäten in denselben nennen wir entsprechend i₂, i₁, i₃, i₄ und i₅, und die Widerstände in denselben entsprechend w₁, w₂, w₃, w₄ und w₅.

Nach den von Kirchhoff gefundenen Sätzen über Stromverbreitung122) ist dann, so bald in den Drähten selbst keine elektromotorische Kraft (von Thermoströmen herrührend) ihren Sitz hat:

für den Stromumgang ACDA = iw₃ + iw₅ – iw₁ = 0
„ „ „ CBDC iw₄ – iw₂ – iw₅ = 0
für die Kreuzungsstelle C i₃ – i₄ – i₅ = 0
„ „ „ D i₁ + i₅ – i₂ = 0.
|353|

In dem Stromzweige 5 befindet sich – wie angedeutet – ein Multiplicator. Derselbe gibt die Stromintensität

i₅ = 0

so gehen die 4 Gleichungen über in folgende:

iw₃ – iw₁ = 0
iw₄ – iw₂ = 0
i₃ – i₄ = 0
i₁ – i₂ = 0


A
oder
iw₃ – iw
iw₄ = iw
B

Berücksichtigt man nun, daß i₃ = i₄ und i₁ = i₂ ist, so gibt die Gleichung B dividirt dann

w₃/w₄ = w₁/w

wobei als Bedingung gilt, daß in dem Stromzweige 5, dem „Brückendrahte,“ kein Strom vorhanden, daß i₅ = 0 ist.

Diese gefundene Relation ist unabhängig von der Stromintensität der galvanischen Kette und dem Widerstande des Brückendrahtes, also auch des in demselben eingeschalteten Multiplicators.

Wenn nun zwischen A und B ein gerader Draht ausgespannt ist, auf welchem ein bewegliches Ende des Brückendrahtes 5 aufruht, so wird dasselbe 2 Stücke auf demselben (1 und 2) bestimmen, deren Widerstände sich verhalten wie die Drahtlängen. Verschiebt man nun das Drahtende D so lange, bis die Stromintensität im Brückendrahte und Multiplicator = 0 ist, so hat man

w₃/w₄ = w₁/w₂ = s͵/s͵͵ = s͵/(l₁ – s͵)

wo man mit s und s die Längen der Drahtstücke AD und DB des gerade ausgespannten Drahtes AB und mit 1 die ganze Länge des Drahtes AB bezeichnet.

Nimmt man nun als Widerstand w₄ einen Platindraht, der an die Stelle der zu messenden Temperatur geführt wird und macht w₃ demselben annähernd gleich (um eine möglichst große Empfindlichkeit des Instrumentes zu erzielen), so hat man

w₄ = s₂/sw₃ = (ls͵)/s͵ w

Der Widerstand w₄ des Platindrahtes ist nun bei 1° Celsius durch den Ausdruck gegeben:

|354|

w₄ = (1 + α t) W

wo W₄ den Widerstand dieses Drahtes bei 0° bezeichnet.

Für t°, die Temperatur des Drahtes, hat man also die Gleichung

1) (1 + α t) W₄ = (l – s₁)/sw₃ und

für T°

2) (1 + α T) W₄ = (lτ₁)/σw

wo σ₁ die bei der Temperatur 1 des Platindrahes abgelesene Länge AD des ausgespannten Drahtes ist.

Aus diesen beiden Gleichungen folgt:

(1 + α s)/(1 + α t) = (lτ₁)/σ₁ 1 . s₁/(l – s₁)

oder wenn t eine Temperatur in der Nähe des Nullpunktes ist:

1 + α (T – t) = s₁/σ₁ . (1 – τ₁)/(l – s₁)

T = 1/α (s₁/σ₁ . (lσ₁)/(l – s₁) – 1) + t.

Der Coefficient α ist für Platin = 0,00376.*)

Die Ausführung des Pyrometers selbst soll Fig. 35 veranschaulichen.

Auf einer Latte A, A ist zwischen den beiden Punkten a' und a der Meßdraht gespannt. Derselbe ist von Messing und hat eine Dicke von 0,4–0,5 Millimetern. Die Länge desselben beträgt 1 Meter; kürzeren Draht anzuwenden ist nicht rathsam. Unterhalb des Drahtes befindet sich eine auf Papier aufgetragene Theilung in Millimetern, die es möglich macht, die jeweiligen Abschnitte des Kupferbleches l, l, das an einem Holzklötzchen befestigt ist, genau abzulesen. Die Führung des Klötzchens geschieht durch ein Leistchen x, x. Die Kupferplatte l, l ist unten scharf zugespitzt; sie kann durch eine Feder, die in der Figur nicht angegeben ist, auf dem Meßdrahte a', a so aufgedrückt werden, daß bei einer Verschiebung des Klötzchens die Spitze nicht nothleidet. G ist ein Galvanometer, von bekannter Construction, der einen Multiplicatordraht von mehreren hundert Windungen enthält.

Von einer aus zwei Daniell'schen Elementen bestehenden Batterie wird der Strom in die Pföstchen a', a geleitet. Der Draht geht von a' |355| durch eine Röhre von Glas, in welcher ein Platindraht von der feinsten Sorte und von gleicher Länge wie der im Feuer liegende spiralförmig aufgerollt ist, nach der Vereinigungsstelle C. R stellt ein Porzellanrohr dar, das durch den Retortendeckel in das Innere der Retorte geleitet wird und in seinem Innern gleichfalls einen sehr dünnen Platindraht enthält, den man möglichst lang nehmen muß. Der Platindraht in R ist einerseits mit der Vereinigungsstelle l, andererseits mit a durch Drähte von Neusilber, die mit Seide umsponnen sind, verbunden. Von C führt ein nicht zu dünner Draht den Strom in den Galvanometer G und von diesem wieder durch einen eben solchen Draht in die Kupferplatte l, l. Der ganze Apparat wird, um eine möglichst gleiche Temperatur aller Theile außerhalb der Retorte zu erzielen, in einen geräumigen Holzkasten gestellt, dessen Rückwand bei R dann durchbohrt ist. Das Glasrohr D, D legt man, wenn es auf große Genauigkeit ankommt, in ein Gefäß mit Wasser, um gleichfalls eine möglichst constante Temperatur zu erzielen.

Wenn der Apparat nun zusammen- und die Verbindungen der Drähte genau hergestellt sind, was man am besten durch Lochen erreicht, wird zuerst bei einer 0° C. oder wenig über 0° C. betragenden Temperatur der Punkt bestimmt, bei welchem die Galvanometernadel keinen Strom mehr anzeigt. Es ist gerathen, diesen Versuch mehrmals zu wiederholen, um diesen Punkt möglichst genau zu haben. – Dann kann man die Röhre R in die Retorte bringen, und wenn dieselbe sammt dem in ihr befindlichen Platindraht die zu messende Temperatur angenommen hat, nunmehr abermals den Punkt suchen, bei welchem die Galvanometernadel keinen Strom anzeigt. Aus den beiden gefundenen Längen des Meßdrahtes a', a läßt sich dann mit Hülfe obiger Formeln leicht die Temperatur berechnen.123)

Ein Beispiel wird dieß des Näheren erläutern. Die ganze Länge des Meßdrahtes betrage 1130 Millimeter. Bei 20° C. wurde der Ruhepunkt der Nadel bei 618 Millimeter gefunden; der andere Abschnitt der Drahtlänge beträgt sonach 512 Millim.

Als der Draht in das Innere der Retorte geführt war und die |356| dort herrschende Temperatur angenommen hatte, wurde der Ruhepunkt bei 275 Millim. gefunden.

Die zu bestimmende Temperatur beträgt sonach:

T = 1/0,00376 (618/275 . 855/512 – 1) + 30

T = 762° Cels.

Mit dem beschriebenen Apparate habe ich die Temperaturmessung bei verschiedenen eisernen Retorten ausgeführt, welche im fabrikmäßigen Betriebe einer größeren Anstalt benützt wurden, als sie leer, zur Aufnahme des Holzes bereit und in der nöthigen kirschrothen Glühhitze waren.

Die Temperatur, welche in diesem Zustande das Retorteninnere zeigte, betrug 720–840° Cels.

Diese Temperatur ist sonach diejenige, bei welcher die Zersetzung des Holzes eingeleitet wird. Doch darf hierbei nicht übersehen werden, daß diese Temperatur nicht diejenige ist, bei welcher die trockene Destillation des Holzes verläuft. Durch die nach dem Laden eintretende Zersetzung des Destillationsmaterials wird dieselbe verringert, weil bei der Gasbildung eine beträchtliche Menge Wärme verschluckt wird und außerdem eine weitere Erniedrigung der Temperatur dadurch eintritt, daß das Holz immer in wasserhaltigem Zustande destillirt wird. Diese ist natürlich um so größer, je weniger das Holz getrocknet ist. Allerdings wird zwar durch die Feuerung der Retorte immer wieder eine bedeutende Menge Wärme zugeführt; es ist aber nicht anzunehmen, daß dieselbe dadurch in constanter Hitze zu erhalten ist, weil bei Anwendung von Holz schon in den ersten zehn Minuten 1/4 bis 1/3 sämmtlicher Gasproduction sich entwickelt und in dieser Zeit die größere Hälfte von Theer und Essig im Betrage von 12–15 Pfunden übergeht.

Wenn ich den Apparat so hergestellt haben werde, daß der Platindraht in der Hülle des Porzellanrohres während der Destillation in der Retorte verbleiben kann, so läßt sich dann auch die Temperatur in derselben während der einzelnen Stadien der Zersetzung folgern und werde ich hierüber später Mittheilung geben.

|352|

Schilling's Handbuch für Steinkohlengas-Beleuchtung S. 28.

|352|

Poggendorff's Annalen Bd. LXIV S. 513 (1845). Sie lauten:

Wird ein System von Drähten, die auf eine ganz beliebige Weise mit einander verbunden sind, von galvanischen Strömen durchflossen, so ist:

1) wenn die Drähte 1, 2, μ in einem Punkte zusammenstoßen

J₁ + J₂ +... J μ = 0

wo J₁, J₂... die Intensitäten der Ströme bezeichnen, die jene Drähte durchfließen, alle nach dem Berührungspunkte zu als positiv gerechnet;

2) wenn die Drähte 1, 2,... v eine geschlossene Figur bilden

J₁ . w₁ + J₂ . w₂ +.... Jv. wv

= der Summe aller elektromotorischen Kräfte, die sich auf dem Wege: 1, 2... v befinden; wo w₁, w₂,... die Widerstände der Drähte, J₁, J₂,.... die Intensitäten der Ströme bezeichnen, von denen diese durchflossen werden, alle nach einer Richtung als positiv gerechnet.

|354|

W. Siemens in Poggendorff's Annalen, Bd. CX 1860. S. 20.

|355|

Das Princip des Widerstandes der Leitungsfähigkeit im Platindraht kann möglicherweise richtig seyn, aber es fehlen zur Annahme desselben noch zwei Punkte: erstens ist nicht untersucht, ob dieser Widerstand bei höheren Temperaturen denselben proportional ist, und zweitens ist der Coefficient für 1° C. von Becquerel zu 0,001861, hingegen von W. Siemens zu 0,00376 bestimmt; welche Bestimmung ist die richtige?

A. d. Red.

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