Titel: Scheurer-Kestner, über Untersuchungen von Brennstoffen.
Autor: Scheurer-Kestner,
Fundstelle: 1884, Band 251 (S. 278–283)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj251/ar251122

Untersuchungen über die Anwendung der Brennstoffe zum Heizen der Dampfkessel; von Scheurer-Kestner.1)

Die Untersuchungen über die Verbrennung der Steinkohle wurden von mir und Meunier-Dollfus vor bald 15 Jahren veröffentlicht (vgl. 1870 196 * 22). Schon Schinz (1870 196 38) versuchte zu beweisen, daſs unsere Versuche mit Fehlerquellen behaftet seien, und sprach sich zum Schlüsse folgendermaſsen aus: Diese Arbeiten hätten unsere Kenntnisse betreffs der Verbrennung der Steinkohle und der Heizung der Dampfkessel in keinerlei Weise bereichert. Wir haben auf dieses Urtheil geantwortet (vgl. 1871 200 459. 202 312) und gaben der Hoffnung Raum, daſs uns die Zukunft Gerechtigkeit widerfahren lasse.

Ist diese Hoffnung auch nicht unerfüllt geblieben, so sind auf der anderen Seite jene Beurtheilungen Schinz's von anderen Autoren angenommen und selbst erweitert worden, so daſs es mir unmöglich ist, länger das Schweigen zu bewahren.

Neben den gewöhnlichen Kritiken, welche darauf ausgehen, den Mangel an Genauigkeit unserer Versuche zu beweisen, mache ich auf die bedeutenden Arbeiten der Münchner Heizversuchsstation aufmerksam, welche Bunte mit dem Studium der hauptsächlichsten Heizstoffe Süddeutschlands betraut hat. Die Resultate finden sich in einer Brochüre zusammengefaſst und sind von zahlreichen Tabellen begleitet, enthaltend die Analyse des Brennmaterials und die während seiner Verbrennung unter einem eigens dazu erstellten Dampfkessel gemachten Beobachtungen. Die allgemeinen Schlüsse, welche Bunte aus seinen in München gemachten Versuchen zog, stehen in Bezug auf Verbrennungswärme der Steinkohle in Widerspruch mit den unserigen; sie gaben zu einem Streite zwischen Lüders und Bunte Veranlassung (vgl. Zeitschrift des Vereins deutscher Ingenieure, 1882 * S. 115. 440. 730 u. 1883 S. 438. 448), wobei der erstere die von uns gefundene Verbrennungswärme vertheidigte, während Bunte dieselbe als zu hoch erklärte. Die Arbeiten unserer anderen Gegner stoſsen sich namentlich an der von uns befolgten Methode des Auffangens und Analysirens der Gase.

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Nach Kenntniſsnahme dieser verschiedenen Kritiken ist es mir leicht, darzuthun, daſs die letzteren weder an den von uns gefundenen Ergebnissen, noch an den daraus gezogenen Schlüssen zu rütteln vermögen.

Erinnern wir kurz an die allgemeine, unseren Versuchen zu Grunde liegende Methode. In einem seit lange geprüften Calorimeter haben wir Holzkohle und dann die Brennstoffe, deren Verbrennungswärme zu ermitteln war, verbrannt. Alsdann haben wir dieselbe Holzkohle und dieselben Brennstoffe unter einem Dampfkessel verbrannt. Mit anderen Worten haben wir also in beiden Fällen als Vergleichungstypus denselben Körper verwendet, nämlich die Holzkohle, deren seit lange bekannte Verbrennungswärme keine Zweifel veranlassen konnte. Da das Verhältniſs zwischen der Holzkohle und den untersuchten Brennstoffen in beiden Fällen dasselbe blieb, so konnten wir mit Gewiſsheit daraus schlieſsen, daſs, bei Zugrundelegung der Verbrennungswärme der ersteren gleich 8080, der von Favre und Silbermann gegebenen Zahl (wir fanden als Mittel aus 4 Verbrennungen 8100), die Verbrennungswärme der betreffenden Brennstoffe so und so viele Wärmeeinheiten über oder unter jener Zahl stand.

Nun bestreitet dies aber gerade Bunte, dessen Versuche die von uns ermittelten Werthe bedeutend erniedrigen würden. Bunte hat nicht dieselbe Methode befolgt. Er hat zur gleichen Zeit, in einer Operation, die Verbrennungswärme und den praktischen Verbrennungswerth des Heizstoffes bestimmen wollen. Zu diesem Behufe hat er einen Kessel von besonderer Form benutzt und ihn mit mehr oder weniger isolirenden Hüllen umgeben, welche dazu bestimmt waren, durch die in ihnen stattfindende Temperaturerhöhung auf die Gröſse der Wärmeverluste durch Strahlung schlieſsen zu lassen. Nachdem ich den Münchener Kessel, welcher als ein eigentliches Calorimeter betrachtet wird, studirt habe, ist es mir unmöglich, Bunte's Meinung zu theilen. Dieser Dampfkessel ist kein Calorimeter; er ist den Wärmeverlusten durch Strahlung unterworfen und das von Bunte befolgte Verfahren, um diesen Uebelstand zu umgehen, ist fehlerhaft. Ich werde endlich an der Hand von Bunte's Versuchen selbst nicht nur nachweisen, daſs sein Versuchskessel ein ungenügendes Calorimeter ist, sondern auch, daſs der Schluſs, welchen er aus diesen Versuchen zieht, ungerechtfertigt ist, wenn er sagt, „daſs es ihm nie, wie Scheurer-Kestner und Meunier-Dollfus, vorgekommen sei, für einen Brennstoff eine Verbrennungswärme zu erhalten, gleich oder über derjenigen stehend, welche aus der Summe der Verbrennungswärmen des Kohlenstoffes und Wasserstoffes hervorgeht.“ Ich werde zeigen, daſs eine der wenigstens doch von Bunte untersuchten Steinkohlen ihm höhere Zahlen als die Berechnung geliefert hat, daſs ihm jedoch dieses Ergebniſs entgangen ist, weil er eine von uns stets befolgte Vorsichtsmaſsregel vernachlässigt hat, nämlich die, durch Berechnung die erhaltenen Zahlen auf den reinen, d.h. von Asche freien Brennstoff zurückzuführen.

Der von Bunte verwendete Dampfkessel ist kein Calorimeter. Um das Gegentheil zu beweisen, hätte man zuerst darunter, schon um den Apparat zu prüfen, Holzkohle verbrennen sollen; wären bei diesem Versuche ungefähr 8080c gefunden worden, so wäre Bunte dazu berechtigt gewesen, seine Einrichtung als eigentliches Calorimeter anzusehen. Bei Unterlassung dieses Versuches ist er, wie er selbst sagt, dazu gekommen, die 29 ersten Bestimmungen unter den erst während des Ganges der Untersuchungen erkannten Bedingungen einer ungenügenden Isolirung auszuführen. Kokesverbrennungen, welche Bunte später vorgenommen hat, hätten ihn zwar von der fortdauernden Mangelhaftigkeit der Umhüllungen, welche trotz der Verbesserungen des Apparates nach dem dritten Versuche fortbestand, unterrichten sollen, da man für Kokes eine bedeutend unter der wirklichen liegende Verbrennungswärme findet. Dieser Versuch der Verbrennung von Kokes (in Ermangelung von Holzkohle, welche vorzuziehen gewesen wäre) hätte von Bunte zuerst gemacht werden sollen, um sich zu versichern, ob der Kessel in Bezug auf Isolirung die Bedingungen eines Calorimeters erfülle und ob die bei der Correction befolgten Methoden zu einem genauen Ergebnisse führen. Um mit unbedingtem Zutrauen die ferneren Versuche vorzunehmen, hätte, mit einem Worte, jener Dampfkessel jener vorausgehenden Untersuchung unterworfen werden müssen, welcher wir den Favre |280| und Silbermann'schen Calorimeter, dessen wir uns bedienten, unterwarfen. Ich beginne daher meine Arbeit mit der Prüfung der von Bunte ausgeführten Kokesverbrennung (Versuche N. 153, 154, 156 und 211).

Bunte gibt folgende Zahlen in Tabelle 14 der zweiten Versuchsreihe, Saarbrücker Kokes, stammend aus Steinkohle von Heinitz I:

Kohlenstoff 88,98
Wasserstoff 0,71
Asche 7,91
Wasser 1,33
Sauerstoff durch Rest bestimmt 1,07
––––––
100,00.

Die Berechnung der Verbrennungswärme nach der Dulong'schen Methode ergibt 7390c; Bunte hat in 4 Versuchen gefunden:

I 7199c = – 191
II 7235 = – 155
III 7434 = + 44
IV 7183 = – 207
–––––
Mittel 7263

So hätte also Bunte im Mittel 7263c gefunden auf 7390, welche die auf Analyse gegründete Dulong'sche Berechnung ergibt; es fehlen ihm 127c, was für das von Meunier-Dollfus und mir angewendete Calorimeter schon bedeutend wäre; aber der Unterschied ist in Wirklichkeit viel gröſser. In 3 von 4 Versuchen findet Bunte einen Unterschied von 191,155 und 207c von der Dulong'schen Rechnung; im vierten Versuche gelangt er zu einem Mehr von 44c. Hätte Bunte die calorimetrischen Ergebnisse auf das reine Brennmaterial, nach Abzug von Asche und Wasser, berechnet, so hätte er im dritten Versuche einen bedeutenden Irrthum vermieden, denjenigen eines Ueberschusses über die berechnete Verbrennungswärme, während in Wirklichkeit ein Abgang vorliegt. So findet Zeichenwechsel im Versuche 3 statt und führt die fehlerhafte Methode Bunte's zu einem Unterschiede von – 114 + 44 = 158c. Kein Beispiel konnte schlagender die Notwendigkeit beweisen, die Berechnung auf das reine Brennmaterial zu gründen. Folgendes sind nun die auf reinen, von Wasser und Asche freien Kokes bezogenen Zahlen und die sich daraus ergebenden eigentlichen Unterschiede:

Nach Dulong Beobachtete Unterschiede
I 8142c 7796c 346
II 8142 8035 107
III 8142 8024 118
IV 8142 7751 391

Der höchste Unterschied weicht vom niedrigsten um 284c ab oder um 3,5 Proc. Ein Calorimeter, welches für einen leicht verbrennbaren Stoff wie Kokes derartige Unterschiede gibt, ist mangelhaft. Es ist sicher, daſs die Kokes nicht eine unter der nach Dulong berechneten liegende Verbrennungswärme haben kann. Das so genannte Calorimeter hat also zwischen 1,3 und 4,7 Procent der bei der Kokesverbrennung entwickelten Wärme verloren gehen lassen.

Aus den obigen Bemerkungen schlieſse ich, daſs der von Bunte angewendete Apparat, obgleich er sich, in einem gewissen Maſse, einem Calorimeter nähert, nicht die genügende Genauigkeit eines solchen besitzt, um die Ausführung derartiger Arbeiten zu erlauben. Die zahlreichen Correctionen sind zu schwierig aufzustellen und die Abschlieſsung der Wände ist unvollständig. Man versuchte, dieselbe zu erreichen, indem man vom Versuche Nr. 30 an die letzteren an gewissen Stellen mit einer umhüllenden Schicht Wasser umgab, an anderen Stellen mit einer nicht leitenden Substanz; aber Jedermann weiſs, daſs die Nichtleiter der Wärme gegen Wärmestrahlung nie durchaus dicht sind. Bunte selbst gibt zu, daſs durch Hinzufügen dieser Hülle zu seinem Apparate die calorimetrischen Ergebnisse um mehr als 14 Proc. stiegen, daſs also mit anderen Worten die erhaltenen Resultate der 30 ersten Versuche um 14 Proc. vermehrt werden müſsten, um mit denjenigen der folgenden Versuchsreihen verglichen werden zu können. Aber nichts beweist, daſs die letzteren unter durchaus richtigen Bedingungen ausgeführt worden sind; nur die Verbrennung eines Stoffes von bekannter Verbrennungswärme, wie die Holzkohle, hätte diese Gewiſsheit |281| geben können, und es ist zu bedauern, daſs die Anwendung eines solchen nicht versucht worden ist. Ein Unterschied von 14 Proc. bei dieser Art von Untersuchungen steht auſser allem Verhältnisse und, wenn während 29 Versuchen der Irrthum nicht erkannt worden ist, so hat man eben das Controlverfahren, welches wir angegeben und benutzt haben, nicht angewendet.

Uebrigens bleibt Bunte weit hinter der Wahrheit zurück, wenn er als Unterschied zwischen den Versuchen der ersten und zweiten Reihe ungefähr 14 Proc. angibt. Der wirkliche Unterschied, wie er aus der Berechnung auf die reine Steinkohle hervorgeht (und nicht, wie dies Bunte immer thut, auf die rohe Steinkohle, deren Aschengehalt manchmal zwischen 2,3 und 11,2 Proc. schwankt), beträgt 20 Procent auf die Anzahl der in der zweiten Reihe erhaltenen Wärmeeinheiten und 20 Procent auf diejenige der in der ersten Reihe gefundenen Einheiten. Wie dem auch sei, Bunte hat durch keinen direkten Versuch, wie er leicht auszuführen gewesen wäre, den Beweis geleistet, daſs sein Apparat genaue Resultate liefere, und sollen wir uns an die Verbrennungen der Koke, deren Verbrennungswärme doch immerhin weniger gewiſs ist wie diejenige der Holzkohle, halten, so ist klar, daſs Bunte nicht dazu gelangte, die Verluste durch Strahlung zu vermeiden, welche seine ersten Versuche so schwer beeinträchtigten.

Ich glaube gezeigt zu haben, daſs die Versuche Bunte's in Bezug auf Verbrennungswärme zu niedrige Resultate ergeben haben. Es bleibt mir zu beweisen, daſs selbst unter diesen Bedingungen Bunte, ohne sich dessen bewuſst zu werden, die von Meunier-Dollfus und mir aufgestellte Meinung bestätigt hat, daſs es Steinkohlenarten gibt, deren Verbrennungswärme nicht nur über der nach Dulong berechneten steht, sondern auch über der Summe der Verbrennungswärmen des Kohlenstoffes und Wasserstoffes ohne Rücksichtnahme auf die Gegenwart des Sauerstoffes. Bunte sagt in einer gegen Lüders gerichteten Brochüre (S. 5), welcher die Ergebnisse seiner Versuche besprach: „Aus zahlreichen Versuchen (über 300 betreffend 50 Arten von Brennstoffen) haben wir erkannt, daſs es unmöglich ist, die von Scheurer-Kestner angegebene Zahl von Calorien zu finden.“ Und weiter: „Wir haben für die Verbrennungswärme der von uns untersuchten Brennstoffe Zahlen erhalten, welche sich dem nach der Dulong'schen Formel berechneten Werthe nähern, manchmal etwas höher, manchmal etwas niedriger stehen. In keinem Falle haben wir Werthe erhalten, welche den von Scheurer-Kestner angegebenen entsprechen.“

Bunte wählte beim Beginne seiner Untersuchungen die Ruhrkohle, weil diese Kohle unter dem Einflüsse der Hitze verhältniſsmäſsig wenig gasförmige Producte entwickelt und also folgerichtig ihre Verbrennung unter einfacheren Umständen vor sich geht. Mit der Ruhrkohle wurden 12 Versuche gemacht unter Benutzung des noch uneingehüllten Apparates. Ein einziger Versuch wurde mit dem eingehüllten Apparate ausgeführt. Ich will mich nicht bei den Resultaten der ersten Versuchsreihe aufhalten, da sie ja bekanntermaſsen mindestens 20 Proc. unter der Wahrscheinlichkeit liegen.

Der Versuch Nr. 34 gibt indessen Anlaſs zu interessanten Beobachtungen. Bunte hat nicht bemerkt, daſs dieser Versuch Nr. 34 zu Zahlen führt, welche sich denjenigen Scheuret-Kestner's und Meunier-Dollfus' sehr nähern und von denjenigen, welche Bunte annimmt, sehr entfernen. Dieser Irrthum rührt von den schon angedeuteten allgemeinen Ursachen her. Bunte vergleicht zwei Dinge mit einander, welche nicht verglichen werden können; zwei Brennstoffe mit sehr verschiedenem Aschengehalte, welch letzteren er nicht berücksichtigt. Bunte beschränkt sich darauf, folgendes anzuzeigen: Dulong'sche Berechnung 7810c, Scheurer-Kestner'sche Berechnung 8045c, gefundene Calorien 8037; aber er vergiſst anzugeben, daſs die Dulong'sche Berechnung für ein Muster von 6,04 Proc. Aschengehalt gilt, während der Versuch, welcher 8037c geliefert, mit einer Steinkohle ausgeführt wurde, die 11,2 Proc. Asche hinterlieſs, so daſs der Unterschied zwischen den berechneten und gefundenen Wärmeeinheiten viel gröſser ist.

Die Resultate Bunte's enthalten auſserdem einen Rechnungsfehler2) von 33c. |282| Bezieht man die Berechnungen auf die reine Steinkohle nach Abzug von Wasser und Asche, so gelangt man zu folgenden Ergebnissen:

Ohne Berücksichtigung des Sauerstoffes 9014c
Nach Dulong 8776
Nach Bunte 9369

Bunte, welcher glaubte, sich der berechneten Verbrennungswärme, welche sich aus derjenigen der Elemente der Steinkohle durch Summirung ergibt, bis auf 8c genähert zu haben, übersteigt sie um 355c, er übersteigt um 593c das nach Dulong erhaltene Resultat, von welchem er sich nur um 227c entfernt wähnte. Das Verfahren Bunte's, die Berechnung auf die rohe Steinkohle und nicht auf den reinen Brennstoff zu beziehen, hat ihn oft zum Irrthume verleitet in Bezug auf seine eigenen Untersuchungen und namentlich in Bezug auf das Verhältniſs zwischen dem Resultate des Versuches und demjenigen der Berechnung. Schlagend ist das Beispiel der Friedrichsthaler Kohle (Versuche Nr. 166 und 167). Verfasser gibt an:

Berechnung nach Dulong 7079c
Ergebniſs des Versuches Nr. 166 7103
Ergebniſs des zweiten Versuches Nr. 167 6991

Auf den ersten Blick würde man glauben, Bunte habe bis auf einen kleinen Unterschied die nach der Dulong'schen Formel berechnete Anzahl Wärmeeinheiten erhalten. Nun ist dem aber gar nicht so. Die Wahrheit ist die, daſs in beiden Fällen die aus dem Versuche hervorgehenden Zahlen sich bedeutend unter dem Ergebnisse der Dulong'schen Berechnung befinden und daſs in einem Versuche der Unterschied mehr wie 300c ausmacht, ein durchaus unwahrscheinliches Resultat.

Wird die Berechnung auf reine Steinkohle bezogen, so erhält man:

Berechnung nach Dulong 8029c
Versuch Nr. 166 7614 Unterschied – 415c
Versuch Nr. 167 7503 – 526

Diese groſsen Unterschiede sind Bunte entgangen, weil er seine Resultate nicht auf die reine Steinkohle bezogen hat. Die Dulong'sche Berechnung wurde vom Verfasser auf die analysirte Probe mit 8,85 Proc. Aschengehalt angewendet, während der untersuchte Brennstoff nur 3,7 bezieh. 3,8 Proc. Asche hinterlieſs; er hat also 2 Dinge mit einander verglichen, welche in keinem Verhältnisse zu einander stehen, was in jedem Falle stattfand, wo die Prüfung des Brennstoffes unter dem Dampfkessel nicht dieselbe Aschenmenge ergab wie die Analyse.

Ich habe eine Anzahl von nach den Bunte'schen Versuchen gemachten Berechnungen in folgender Tabelle zusammengefaſst, wobei die stärksten Unregelmäſsigkeiten zu Tage treten. Man ersieht daraus, bis zu welchem Punkte man sich über die erhaltenen Zahlen täuschen kann, wenn man die Zurückführung der Resultate auf reine Steinkohle vernachlässigt hat.

Unterschiede zwischen beobachteten und
nach Dulong berechneten Wärmeeinheiten
Nach Bunte Berechnet
auf reine Kohle
St. Ingbert – 117 – 489
Mittelbexbach Nr. 3 – 60 – 345
9 – 62 – 388
König I – 243 – 327
Zichwald – 293 – 464
Griesborn + 165 – 32
Louisenthal + 7 – 61
Nr. 172, 173 – 285 – 644
Peiſsenberg – 22 + 295
Nr. 90, 99 + 32 – 398
189, 199 + 79 + 382
191, 196 + 73 – 47
Friedrichsthal – 32 – 471
Ruhr + 227 + 593
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Man bemerkt, daſs bedeutende Unterschiede daraus hervorgehen, ob man die Methode Bunte's oder diejenige von Scheurer-Kestner und Meunier-Dollfus anwendet. Die von Bunte berechneten Zahlen finden sich den Ergebnissen des Dulong'schen Gesetzes näher gerückt, als sie es in Wirklichkeit sind, und erfolgt aus dieser Betrachtung, daſs Bunte in gewissen Fällen, da, wo er sich in Uebereinstimmung mit den Resultaten der Berechnung glaubte, im Gegentheile um einige Hundert Wärmeeinheiten davon entfernt war. Die Peiſsenberger Kohle Nr. 90 und 99 liefert das die Sachlage am besten kennzeichnende Beispiel: Bunte glaubte hierbei einen Ueberschuß von 32c gefunden zu haben, während ihm in Wirklichkeit 398c fehlten.

Im Allgemeinen bleiben die aus den Bunte'schen Untersuchungen hervorgehenden Zahlen ungleich weiter hinter denjenigen nach Dulong berechneten zurück, als man nach den vom Verfasser angenommenen Ziffern anzunehmen geneigt wäre; es leitet sich hieraus nothwendiger Weise die Ansicht ab, daſs Bunte allgemein auf zu niedrige Zahlen gelangt ist. Die Unsicherheit, in welcher sich bisweilen Bunte in Folge der Unvollkommenheit seines Apparates befand, läſst sich namentlich durch die Untersuchungen der sächsischen Kohlen zeigen. Unter 6 Versuchen hat der Verfasser nur auf die zwei letzten Rücksicht genommen; die anderen schienen ihm zu sehr von der berechneten Zahl abzuweichen:

6050 7117
5957 7117
6263 7677
6018 7339
6395 7798
6261 7635
––––– –––––
Berechnung 6384 7861

Bunte sagt, daſs er nur die beiden letzten Versuche berücksichtigt habe, weil in den vorhergehenden der Ruſs nicht bestimmt worden war. Diese Erklärung gibt zu zwei Bemerkungen Anlaſs; erstlich findet sich der Ruſs in den beiden letzten Versuchen nur durch 40 und 92c ausgedrückt, während die Unterschiede zwischen den Ergebnissen der reinen Steinkohle mehr als 500c betragen; dann gibt der dritte Versuch, obgleich Bunte den Ruſs vernachlässigt, dennoch ein über demjenigen des letzten Versuches, bei welchem die Correction angebracht wurde, stehendes Resultat.

(Schluſs folgt.)

Nach dem Bulletin de Mulhouse, 1883 S. 607 ff. Vom Verfasser gef. eingeschickter Sonderabzug.

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Bereits in D. p. J. 1880 236 399 berichtigt.

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