Titel: Gollner, Klarstellung des Wirkungsgrades des Locomotivkessels.
Autor: Gollner, H.
Fundstelle: 1888, Band 268 (S. 448–459)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj268/ar268085

Ueber Versuche zur Klarstellung des Wirkungsgrades des Locomotivkessels; von Prof. H. Gollner in Prag.

(Fortsetzung des Berichtes S. 391 d. Bd.)

Mit Abbildungen auf Tafel 1 und 2.

Ueberblickt man die Ergebnisse, welche in der Tabelle XI zusammengestellt sind, so lassen sich betreffend den Effect der Feuerungseinrichtungen, die bei den 4 Probefahrten für Braunkohlenfeuerung ausgenutzt wurden, folgende Schlüsse ziehen:

|449|

1) Ist der Gehalt der Rauchgase an Kohlensäure trotz des verschiedenen Effectes der beiden in Verwendung gebrachten Feuerungsanlagen nicht wesentlich verschieden und schwankt zwischen den Grenzen 9,3 und 8,1 Vol.-Proc.; die gröſsten Werthe wurden bei Anwendung der Nepilly-Feuerung erzielt; gleichgültig ob Mittelkohle I oder Nuſskohle II zur Verfeuerung kam.

2) Mit dieser Feuerung wurde auch für beide Brennstoffarten eine vollkommene Verbrennung erzielt. (Die für die Probefahrt A gefundenen 0,1 Vol.-Proc. Kohlenoxydgas liegen innerhalb der Fehlergrenzen des Orsat'schen Apparates.) Für die angewendete gewöhnliche Planfeuerung gelang es nicht, eine vollkommene Verbrennung zu erzielen. Bei der ersteren (Nepilly-) Feuerung wirkte die eigentliche Hauptrostfläche und die Stehrostanlage sammt Feuerschirm vortheilhaft, bei letzterer (gew. Plan-) Feuerung war eine zu kleine freie Rostfläche angeordnet, durch welche trotz lebhafter Wirkung des Blaserohres nicht die nöthige primäre Verbrennungsluft zutreten konnte.

3) Bei den Fahrten A bis D sind in Folge des häufigen Oeffnens bezieh. Offenhaltens der Heizthür bei offenem Dampfregulator und wirksamem Blaserohre Veränderungen des Feuerungseffectes eingetreten, welche sich allerdings nicht verläſslich verfolgen lassen. Es ist aber gerechtfertigt, anzunehmen, daſs insbesondere bei Verwendung der gewöhnlichen Planfeuerung die durch die geöffnete Heizthür periodisch eintretende Luft als „secundäre“ Verbrennungsluft auf die Entwickelung des Verbrennungsprozesses nicht unvortheilhaft einwirkte, zumal nachweislich die primäre Verbrennungsluftmenge nicht hinreichte, den vollkommenen Verbrennungsprozeſs einzuleiten und zu erhalten.

4) Bei den Versuchsfahrten B, C, D ist die Verbrennung bei einem sehr geringen mittleren Luftüberschusse durchgeführt worden, welcher sich für die Verbrennung während der Fahrt B als hinreichend, für jene der Fahrt C und D als unzureichend erwies. Bei der Fahrt A ist in Folge der Verbrennung von Nuſskohle II auf dem Roste der Nepilly-Feuerung und der hierdurch nothwendigen häufigen Eröffnung der Heizthür ein wesentlich gröſserer Luftüberschuſs erreicht worden, welcher eine Vergröſserung des Wärmeverlustes W6 zur unmittelbaren Folge hat.

5) Die Nepilly-Feuerung ist vollkommen geeignet, bei mäſsigem Luftüberschusse eine praktisch vollkommene Verbrennung von Braunkohle in Locomotivfeuerungen zu liefern, wenn auch eine hohe Brennstoffschichte erhalten werden muſs. Die gewöhnliche Planfeuerung gestattet nicht die Zufuhr der zur vollkommenen Verbrennung nöthigen praktischen Verbrennungsluftmenge.

6) Im Allgemeinen wird der Wärmeverlust W6 (Essenverlust) für Locomotivkessel entschieden geringer sein, als für stationäre Kesselanlagen. Die für den theoretischen Wirkungsgrad der Gesammtheizfläche |450| wesentliche Endtemperatur T2 ist nach den bezüglichen Werthen derselben Tabelle (XI).

1) während der „freien“ Fahrt verhältniſsmäſsig geringen Veränderungen unterworfen, welcher Umstand auf eine gleichmäſsige Führung sowie auf die ungestörte Qualität der angeordneten Verdampfflächen schlieſsen läſst; eine Ausnahme besteht allerdings für die Versuchsfahrt (D), deren Begründung schon an früherer Stelle gegeben wurde.

2) Liegt der gröſste Werth T2 max. hoch (340°) und erreicht ferner der kleinste Werth T2 min. (210° C), woraus auf eine verhältniſsmäſsig kleine indirekte Verdampffläche Fi geschlossen werden muſs; hiernach wäre mit weiterer Rücksicht auf den Umstand, daſs für alle Versuchsfahrten betreffend T2 analoge Verhältnisse zutreffen, zu schlieſsen, daſs die Versuchslocomotive zunächst hinsichtlich der indirekten Verdampffläche nicht günstig gebaut ist; die Frage, ob dies nicht etwa auch hinsichtlich der direkten Verdampffläche Fd zutrifft, wird im Folgenden nach Ermittelung der Charakteristik des Feuerraumes bezieh. der Feuerung beantwortet werden.

Es sei hier ergänzend mitgetheilt, daſs nach den von F. Fischer auf der Strecke Hannover-Bremen während der Fahrt mit dem Zuge Nr. 51 (Personenzugmaschine) gemachten direkten Messungen die Temperatur der Rauchgase aus der Verbrennung der Kohle des Hörder-Vereines in der Rauchkammer während der freien Fahrt zwischen 300 und 350° C schwankte. Die folgende Tabelle XII enthält noch jene auf dem rechnungsmäſsigen Wege gefundenen Gröſsen, welche bei der folgenden Berechnung der einzelnen Wärmeverluste verwerthet werden müssen. Eine besondere Bedeutung liegt in der Gröſse des Ueberschuſscoefficienten α als Verhältniſswerth der praktischen zur theoretischen Verbrennungsluftmenge. Die ermittelten Werthe von α im Zusammenhange mit den maſsgebenden Werthen der Tabelle XI lassen erkennen, daſs

1) die Nepilly-Feuerung für Nuſs- und Mittelbraunkohle bei einem 30,5 bezieh. 14,0 procentigen Luftüberschusse im Stande war, eine praktisch vollkommene Verbrennung zu erzielen, ferner

2) die gewöhnliche Planfeuerung bei einem Luftüberschusse von 15,0 bezieh. 13,0 Proc. für Verfeuerung von Nuſs- und Mittelkohle eine unvollkommene Verbrennung lieferte. Dieser geringe Luftüberschuſs ist a) in der reducirten freien Rostfläche, b) in dem Mangel eines Stehrostes und c) in der für die eingehaltene hohe Brennstoffschichte zu wenig kräftigen Wirkung des Blaserohres begründet.

Die Frage, welche freie Rostfläche anzuordnen, welche Verbrennungsluftmenge bei den Versuchsfahrten C und D durch die Rostspalten zum Zwecke der Erreichung der vollkommenen Verbrennung eintreten muſs, wird im Folgenden erledigt werden. Vergleicht man noch auf der schon früher angegebenen Basis die Werthe von α für die Versuchsfahrten A und C sowie B und D, so findet sich, daſs für dasselbe |451| Brennmaterial (Nuſskohle) die eingetretene Verbrennungsluftmenge bei der Planfeuerung 50 Proc. jener bei Verwendung der Nepilly-Feuerung beträgt, daſs ferner für Mittelkohle und Planfeuerung die effective Verbrennungsluftmenge allerdings 93 Proc. jener für Nepilly-Feuerung erreicht, aber für die Erzielung der vollkommenen Verbrennung nicht hinreichte. Aus diesen Verhältniſswerthen geht zugleich hervor, daſs zwar die angeordnete freie Rostfläche der Planfeuerung für beide Brennmaterial Sorten unzureichend ist, daſs aber die Mittelkohle I in Folge der Gröſse, Form und Lagerung der einzelnen Stücke des Brennstoffes hinsichtlich der Menge der möglichen Falles durch die Wirkung des Blaserohres eintretenden Verbrennungsluftmenge wesentlich günstiger und geeignet ist, einen Ausgleich bezüglich des nöthigen Bedarfes an effectiver Verbrennungsluftmenge für die Nepilly- und gewöhnliche Planfeuerung herzustellen.

Die bezüglichen Werthe derselben Tabelle lassen ferner erkennen, daſs die Gewichtsmenge Rauchgas, welche für 1k Brennstoff exclusive Wasserdampf erzeugt wird, eine sehr geringe und günstige war, wenn für C und D gleichzeitig die Erzielung der vollkommenen Verbrennung gelungen wäre; für die Fahrten A und B trifft diese wesentliche Bedingung zu, und erscheinen daher die bezüglichen Werthe von αL0 als sehr vortheilhaft, indem durch diese der bekannte „Essenverlust“ verringert wird. Die geringen Werthe von αL0 (d.h. für die Fahrten C und D zu kleinen Werthe) liefern ferner den Nachweis, daſs der Einfluſs des Offenhaltens der Heizthür für die Verbrennungsverhältnisse kein nachtheiliger ist, als im ersten Augenblick erscheint. Der Grund für die im Allgemeinen geringen Störungen des Effectes der Locomotivfeuerungen durch den eben erwähnten Umstand liegt in erster Linie in der auſserordentlichen Wirkung des Blaserohres, welche eben jene entschieden überwiegt, die durch das Oeffnen der Heizthür behufs Einführung von Brennstoff, mit welcher unvermeidlich der Zutritt von secundärer Verbrennungsluft verbunden ist, erzielt wird. Es ist hierbei allerdings eine rationelle, übrigens auch für die 4 Versuchsfahrten A bis D zutreffende Methode der Zuführung von Brennstoff vorausgesetzt.

Die Werthe L0 in Cubikmeter und Kilogramm sind auf die mittleren Werthe der beobachteten Lufttemperatur und des Luftdruckes reducirt; die Gewichtsmenge Wasserdampf, welche in den Rauchgasen für 1k Brennstoff enthalten ist, konnte leider nicht – wie allerdings vorbereitet und angestrebt war – im Versuchswege ermittelt, sondern muſste berechnet werden.

Die am Schlusse der Tabelle XII angeführten Gröſsen gehören einerseits zur Charakteristik des erzeugten Wasserdampfes, andererseits zur Bestimmung jener Flüssigkeitswärmemenge, q0 und qi, welche der ursprünglichen Temperatur t0 des Tenderwassers, ferner der Temperatur es vom Injector auf ti Grade vorgewärmten Speisewassers entsprechen, |452| während qw die Flüssigkeitswärme entsprechend der Temperatur w des Wasserdampfes bedeutet.

Tabelle XII.


Art der Feuerung

Nepilly-Feuerung
Gewöhnliche Plan-
feuerung
Zeichen der Versuchsfahrt A B C D
Ueberschuſscoefficient α 1,305 1,140 1,152 1,130
Theoretisches Verbrennungs-
luftvolumen

L 0 kbm

5,12

5,61

5,25

5,31
Theoretische Verbrennungs-
luftmenge

L 0 k

6,143

6,733

6,379

6,183
Praktische Verbrennungsluft-
menge

αL 0 k

8,016

7,675

7,348

6,986
Wasserdampf k 0,704 0,705 0,694 0,565
Rela-
tionen:
Verdampfungswärme
Verdampfungswärme
Flüssigkeitswärme
Verdampfungswärme
λq0
λ – qw
qw
λ – qi
648,0
477,5
184,5
592,0
644,3
477,5
184,5
587,0
647,2
481,4
179,9
5914
641,3
481,4
179,9
586,4

Nachdem nunmehr das anläſslich der 4 Versuchsfahrten gewonnene Versuchs- und Rechnungsmaterial vollständig gesammelt und durch die Tabellen I bis XII in übersichtlicher Weise vorgeführt wurde, kann die specielle Berechnung der früher hervorgehobenen Wärmeverluste W1 + W2 + ...W10 erledigt werden. Diesen Berechnungen sollen stets allgemeine analytische Darstellungen der Hauptbeziehungen zwischen den wichtigsten Gröſsen für die einzelnen Wärmeverluste vorangestellt und gleichzeitig einige durch das Studium des vorgeführten Versuchsmateriales sich ergebene Fragen erledigt werden.

Die auf 1k Brennstoff reducirten, früher angeführten Wärmeverluste W1, W2, W3 setzen sich je aus 2 Verlustgröſsen zusammen, und zwar 1) in Folge der Bildung von Brennstoffrückständen, welche noch gewisse, in einzelnen Fällen sehr beträchtliche Heizwerthe nachweisen, und 2) in Folge des Umstandes, daſs die in diesen Rückständen in ihrer Bildungsperiode angesammelte Wärme für die Dampfbildung nicht mehr wirksam sein konnte, daher als sogen. „verlorene“ Wärme aufzufassen ist. Es kann allerdings eingewendet werden, daſs die Wärme jenes Rückstandes, welcher in dem Aschenkasten des Locomotivkessels gefunden wird, zur Erwärmung eines Theiles der primären Verbrennungsluftmenge verwerthet werde; allein wenn die im Folgenden ziffermäſsig nachgewiesene sehr groſse Eintrittsgeschwindigkeit dieser Luft in Betracht gezogen wird, so kann von einer rationellen Ausnützung der bezeichneten Wärmequelle zu Gunsten der Oekonomie der Kesselanlage nicht wohl die Rede sein; ebenso liegen die Verhältnisse für die Abfallmaterialien, welche auf dem Roste bezieh. in der Rauchkammer zurückblieben oder endlich als „Auswurf“ vollständig verloren gingen.

Bezeichnen in der Folge Ra, Rb, Rr in Kilogramm die Gewichtsmengen Verbrennungsrückstände für Bk Brennstoff, Ha, Hb, Hr in Cal. |453| die nachgewiesenen theoretischen Heizwerthe dieser Materialien, T0 die Anfangstemperatur der Verbrennungsrückstände in der Feuerbox und im Aschenkasten, Tp die Anfangstemperatur der Verbrennungsrückstände in der Rauchkammer und des „Auswurfes“, Ca und Cb die specifische Wärme der in dem Aschenkasten und in der Feuerbox vorgefundenen Materialien, Cr jene für die in der Rauchkammer vorgefundenen Abfallmaterialien sowie jene für die Auswurfmaterialien, C. die Temperatur der äuſseren Luft während der Versuchsfahrten A, B, C, D; A in Kilogramm das durch den „Auswurf“ verschwundene Material, im Wesentlichen von der Zusammensetzung des in der Rauchkammer angesammelten Materiales, so berechnet sich unter Berücksichtigung des bezüglichen eintretenden Temperaturgefälles von (T0 – t) bezieh. (Tp – t)

IV) ,

hierbei ist Ca = Cb = 0,185 und Cr = 0,90 genommen worden. Die Werthe sowie die Gröſsen Ha, Hb und Hr sind auf Grund der durchgeführten Wägungen und Analysen bekannt; hingegen fehlt noch die Hauptgröſse T0, während wieder die Werthe Tp und t durch direkte Messungen bestimmt wurden.

Zum Zwecke der allgemeinen Darstellung jener Verhältnisse, welche auf die Wärmeverluste W4 Einfluſs nehmen, der durch die unvermeidliche Entführung einer sehr bedeutenden und werthvollen Menge (A) von Verbrennungsrückständen unter dem Einflüsse der Exhaustionen sowie des Blaserohres der Locomotive entsteht und welcher Vorgang kurzweg als „Auswurf“ von Rückstandmaterialien bezeichnet wurde, diene Folgendes:

Bezeichnen in der Folge:

ck, ce, ca, cb, cr bezieh. die Kohlenstoffmengen in Kilogramm, welche für 1k Brennstoff a) in demselben selbst nachgewiesen wurde (ck), b) durch die praktische Verbrennung consumirt wurde (ce) und als effectiver Kohlenstoff bezeichnet werden soll, c) in den Rückständen des Aschenfalles (ca), der Feuerbox (cb) und der Rauchkammer (cr) enthalten sind, ist ferner C = (ca + cb + cr) eine Hilfsgröſse, cA in Kilogramm der Kohlenstoffgehalt des Auswurfes A für 1k Brennstoff,

G in Kilogramm die durch die praktische Verbrennung von 1k Brennstoff erzeugten Verbrennungsgase inclusive Wasserdampf (H2 O), so ist zunächst:

ckce = (ca + cb + cr) + cA; cA = (ckC) – ce,

weiters:

und oder

|454|

und berechnet sich Gk nach der allgemeinen Gleichung:

a) G = ce . μ . v H2 O,

wobei μ und v Werthe sind, welche von der volumprocentischen Zusammensetzung der Rauchgase abhängen. Es bedeutet

Es ist aber auch:

b)

Durch Verbindung der obigen Gleichungen a) und b) erhält man:

hierbei bezeichnet φ das Verhältniſs des Kohlenstoffgehaltes der Auswurfmenge zu dieser.

Nachdem direkte Beobachtungen während den Versuchsfahrten ergeben haben, daſs die aufgefangenen Auswurfstoffe sowohl hinsichtlich ihrer Gröſse, Form und dem äuſseren Ansehen und des Gefüges vollständig jenen Rückständen glichen, welche sich in der Rauchkammer ansammelten, so wurde angenommen, daſs das thatsächlich ausgeworfene Material A mit jenem des Rauchkammerrückstandes (Rr) im Wesentlichen übereinstimmen, und wurde diese Annahme sowohl durch die übereinstimmenden Ergebnisse mehrfacher Glüh versuche mit beiden Materialien sowie durch den Nachweis der sehr befriedigenden Gleichartigkeit des Rauchkammerrückstandes und des Auswurfmateriales, welch ersterer offenbar nur durch den Einfluſs des Funkenfängers zurückgeblieben war, als berechtigt erkannt. Hiernach ist der Werth φ aus der Beschaffenheit des Rauchkammerrückstandes (Rr), welche durch Analyse bekannt ist, abzuleiten.

Durch Verbindung der Gleichungen V gelangt man nach einigen Transformationen zu folgenden Werthen von A:

VI)

In dieser Gleichung VI sind nun die Gröſsen L0 und ck constant und sowohl von der Einrichtung wie von der Führung des Feuers unabhängig, dagegen lediglich von den physikalischen Eigenschaften des verwendeten Brennstoffes abhängig; alle übrigen Gröſsen sind Variable und ihrerseits hauptsächlich von der Führung der Feuers abhängig.

Dieselbe Gleichung VI läſst erkennen, daſs die specifische Auswurfmenge A von folgenden Verhältnissen abhängig ist, und zwar:

a) von der Beschaffenheit des Brennmateriales, |455| b) von der Construction und der mechanischen Einrichtung der Locomotivfeuerung,

c) von der Art der Führung des Feuers für die gegebenen bezüglichen mechanischen Einrichtungen und zu verwerthenden Brennmaterialien. Es soll weiter

ad a) die Beschaffenheit des Brennmateriales derart sein, daſs es bei normal geführter Feuerung mit möglichst geringen Rückständen verbrennt, welche gleichzeitig möglichst geringe Mengen Kohlenstoff enthalten; mit Rücksicht auf die Wirkung des Blaserohres ist auch das specielle Verhalten des Brennstoffes im Feuer (Sintern, Sanden, Schlacken, Backen u.s.w.) von Wichtigkeit, ebenso die Korngröſse desselben. Kleinkörniges, grusiges Material wird unter übrigens gleichen Umständen einen gröſseren Werth von A bedingen; backendes Material kann in kleinerem Formate, sandendes und sinterndes Material muſs in Nuſsgröſse oder als Mittel- und Stückkohle zur Verwendung kommen.

ad b) Die Feuerungsanlagen sollen eine vollkommene Verbrennung erreichen lassen und mit Rücksicht auf die Wirkung des Blaserohres und den specifischen Eigenschaften des Brennmateriales das Auswerfen von glühenden Rückständen verhindern bezieh. vermindern. Für diesen Zweck eignen sich die Feuerschirme überhaupt und insbesondere die Einrichtung von Nepilly, welche die Vortheile der vollkommenen Verbrennung mit jenem der Verminderung des Auswurfes verbindet.

Den hauptsächlichsten Einfluſs auf die Gröſse der specifischen Auswurfmengen (A) hat die Art der Führung des Feuers bei gegebenem Brennmateriale und Feuerungsanlage. Das zweite Glied der Summe auf der rechten Seite der Gleichung VI bestimmt den eben angedeuteten Einfluſs der Gröſse nach:, hiernach ist die Auswurfmenge proportional dem Ueberschuſscoefficienten α, mit welchem sich auch die Gröſsen . v) im gleichen Sinne ändern. Nachdem gröſse Werthe von α und . v) nur durch Verengung des freien Mündungsquerschnittes des Blaserohres zu erzwingen sind, so ergibt sich, daſs die Auswurfmenge unmittelbar von der augenblicklichen Einstellung des Blaserohres (fb) beeinfluſst wird, welches sachgemäſs eine derartige Einrichtung besitzen soll, daſs schon bei gröſserem freien Mündungsquerschnitte (fb) desselben die nöthige Verbrennungsluftmenge zutreten kann. Die forcirte Wirkung des Blaserohres wird ferner überflüssig, wenn eine reichliche freie Rostfläche (Rf), eine niedere Brennstoffschicht eingehalten werden kann und der summarische Siederohrquerschnitt fr) sachgemäſs bemessen ist. Die Wirkung des Blaserohres wird weiter mit der Verringerung der Anzahl der minutlichen Exhaustionen, d.h. also auch durch die Verwendung von Compoundlocomotiven in günstiger Weise abgeändert werden.

Um also den gröſsten Wärmeverlust W4 für den Locomotivkessel möglichst zu reduciren, sollen ausgenützt werden: |456| 1) gute reine Brennmaterialien, 2) rationelle (zum Brennmaterial) passende Feuerungsanlagen mit Einrichtungen, welche den Auswurf schon aus der Feuerbox verhindern, 3) zweckmäſsige Einrichtung des Blaserohres, 4) möglichst geringen Luftüberschuſs, bei welchem noch eine vollkommene Verbrennung erreicht wird, 5) Reduction der Anzahl und Intensität der Maschinenexhaustionen. Für die mittleren Verhältnisse, welche für die 4 Versuchsfahrten maſsgebend waren, ergaben sich die in der Tabelle XIII zusammengestellten Werthe, aus welchen zunächst hervorgeht, daſs die Verfeuerung von kleinkörniger, sandiger Braunkohle von verhältniſsmäſsig geringerem theoretischen Heizwerthe, ferner bei Beförderung von schweren Zügen und forcirtem Kesselbetriebe nur unter Anwendung von solchen Einrichtungen an der Feuerung ökonomisch sein kann, welche sowohl die Bildung von reichlichen Rückständen sowie den Auswurf derselben vermindern. Der Wärmeverlust W4 berechnet sich mit Rücksicht auf die gegebenen Gröſsen allgemein mit:

VII) W4 = A[Hr + cA(Tpt)],

da das maſsgebende Temperaturgefälle (Tp – t) beträgt.

Tabelle XIII.


Art der Feuerung

Nepilly-Feuerung
Gewöhnliche Plan-
feuerung
Zeichen der Versuchsfahrt A B C D
Kohlenstoff für 1k Brennstoff ckk 0,4766 0,5114 0,4873 0,4984
Kohlenstoff in den Rückstän-
den C = (ca + cb + cr)

C k

0,0130

0,0153

0,0243

0,0296
Kohlenstoff im Auswurf-
materiale

0,6720

0,6805

0,6891

0,7319
Gewichtsmenge Rückstände
für 1k Brennstoff

R k

0,0348

0,0538

0,0439

0,0635
Auswurfmenge für 1k Brenn-
stoff

A k

0,178

0,276

0,249

0,267
Theoretische Verbrennungs-
luftmenge

L 0 k

6,143

6,733

6,379

6,183
Luftüberschuſscoefficient α 1,305 1,140 1,152 1,130
Praktische Verbrennungsluft-
menge

L 0 k

8,016

7,675

7,348

6,986

Die Werthe der Tabelle XIII weisen nach, daſs 1) der Kohlenstoffgehalt der Rückstände (C) für die Benutzung der Nepilly-Feuerung wesentlich geringer als bei Verwendung der gewöhnlichen Planfeuerung ist, und zwar betreffend die Fahrten A und C um 46,5 Proc., betreffend die Fahrten B und D um 48,3 Proc., je nachdem Nuſs- oder Mittelkohle verfeuert wurde; daſs 2) der Kohlenstoffgehalt des Auswurfes (A) selbst nicht wesentlich von der Feuerungseinrichtung beeinfluſst wird; daſs 3) die für 1k berechnete Rückstandmenge R bei Verfeuerung von Nuſskohle wegen höherer Brennstoffschicht und daher geringerer Wirkung des Blaserohres geringer als bei Verwendung von Mittelkohle ausfällt, welch letztere mit Rücksicht auf die Gröſse und Form der Brennstofftheile |457| viel lockerer gelagert ist und derart der energischen Einwirkung des Blaserohres nicht widerstehen kantig daſs 4) im Zusammenhange mit Punkt 3) die specifische Auswurfmenge A für Verfeuerung von Mittelkohle gröſser wird als bei Verwendung von Nuſskohle.

Die Benützung der Gruppe V der im Vorigen entwickelten Gleichungen führt noch für die 4 Versuchsfahrten zu bemerkenswerthen Ergebnissen, welche zur Darstellung der Art und Intensität der Verwerthung des in der Gewichtseinheit des Brennstoffes enthaltenen Kohlenstoffes (ck) dienen können. Nach den früheren Entwickelungen muſs: ck = (cr + C + cA ) sein. Die nunmehr für die 4 Versuchsfahrten berechneten Einzelwerthe (ce, C und cA) liefern das Material zu der in der folgenden Tabelle XIV gegebenen Zusammenstellung.

Tabelle XIV.

Art der Feuerung Nepilly-Feuerung Gewöhnliche Planfeuerung
Zeichen der Versuchs-
fahrt

A

B

C

D
k ak b Proc. ak b Proc. ak b Proc. ak b Proc.
Effectiv verbrann-
ter Kohlenstoff

ce

0,3440

72,18

0,3080

60,21

0,2910

59,72

0,2730

54,77
Kohlenstoff in den
Rückständen

C

0,0130

2,73

0,0153

2,99

0,0243

4,99

0,0296

5,94
Kohlenstoff im
Auswurfe

cA

0,1196

25,09

0,1881

36,80

0,1720

35,29

0,1958

39,29
Summarischer
Kohlenstoff =
Kohlenstoff für
1k Brennstoff



cK



0,4766



100,00



0,5114



100,00



0,4873



100,00



0,4984



100,00

Die einzelnen Gruppen der daselbst enthaltenen Gröſsen an sich sowie in ihrem sachgemäſsen Zusammenhange liefern den erwünschten Ueberblick betreffend den Effect der Halbgas- und gewöhnlichen Innenfeuerung bei Locomotiven. Es ergibt sich: 1) Daſs die Nepilly-Feuerung mit Nuſs- oder Mittelkohle gespeist, eine ökonomisch günstigere Verwendung des im Brennstoffe verfügbaren Kohlenstoffes (ck) erreichen läſst, als die gewöhnliche Planfeuerung. Für Nuſskohle beträgt der Unterschied 12 bis 13 Proc., für Mittelkohle 5,5 Proc. 2) Daſs auch der Kohlenstoffgehalt der Rückstände (C) für erstere Feuerung, gleichgültig ob Nuſs- oder Mittelkohle verfeuert wird, ein geringerer als für letztere Feuerung ist. Der resultirende Unterschied ist bezieh. 2,26 Proc. und 2,95 Proc. 3) Daſs für den Kohlenstoffgehalt des Auswurfmateriales (cA), dessen chemische Zusammensetzung nach Früherem mit jener des in der Rauchkammer vorgefundenen Rückstandes übereinstimmend ist, analoge günstige Einwirkungen der Nepilly-Feuerung gegenüber der erwähnten gewöhnlichen Planfeuerung bestehen. Der ziffermäſsige Nachweis wird durch die Werthe der Tabelle XIV geliefert, welche sowohl a) in Kilogramm |458| für 1k Brennstoff als auch b) in Procent des Kohlenstoffgehaltes (ck) ausgedrückt wurden.

Um endlich die Berechnung der Gröſse des Wärmeverlustes W1 bis W4 zu ermöglichen, ist noch nothwendig, an die bisher entwickelte allgemeine rechnungsmäſsige Grundlage (Gleichung VI und VII) im Zusammenhange mit den Ergebnissen der bezüglichen einzelnen Beobachtungen und Messungen 2 Werthe festzustellen, welche sich 1) auf die Initialtemperatur T0 der Verbrennungsproducte und 2) auf die Temperatur Tp am Anfange der indirekten Verdampffläche beziehen. Beide Werthe sind wesentlich für die später folgende Theorie des Locomotivkessels bei Braunkohlenfeuerung; der erstere Werth ist ein Ergebniſs der Theorie, da die Constanz der specifischen Wärme (c) der Verbrennungsproducte für die hier in Betracht kommenden hohen Temperaturen vorausgesetzt wird, der zweite Werth wurde im Wege des Versuches zu ermitteln gesucht. Bezeichnet im Folgenden Gk die durch die Verbrennung von 1k Brennstoff erzeugte Gewichtsmenge Rauchgas, c Cal. deren specifische Wärme, ηf den Wirkungsgrad des Feuerraumes, so ist nach der allgemeinen Theorie der Feuerungen:

.

Der Werth ηf als Maſs des Wirkungsgrades der Feuerungsanlage berechnet sich wieder mit Benutzung der Werthe der Wärmeverluste

(W1 + ... W5); es ist n. fr.

durch Verbindung der Werthe findet sich mit Benützung der allgemeinen Ausdrücke für W1, W2, W3 (Gleichung VI) und W4 (Gleichung VII) und wenn gleichzeitg (W3 + W4 + W5 ) = C gesetzt wird

oder

wird und gesetzt, so hat man

VIII) .

Die Gleichung VIII läſst jene Verhältnisse erkennen, von welchen die Initialtemperatur T0 der Verbrennungsproducte im Wesentlichen abhängig ist. Die Temperatur T0 wird um so gröſser, je gröſser der theoretische Heizwerth (H) des Brennmateriales und die Lufttemperatur |459| (t) bei einer bestimmten specifischen Gewichtsmenge (G) der Verbrennungsproducte ist, je kleiner die summarischen Wärmeverluste in Folge Anordnung und Verwendung einer gewissen Feuerungsanlage sind, welche durch unvollkommene Verbrennung, also Bildung von werthvollen Rückständen, durch theilweisen Auswurf derselben W1 bis W4, ferner durch Erzeugung noch brennbarer Gase (W5) entstehen. Dieselbe Initialtemperatur T0 wird endlich um so gröſser, je kleiner neben den angedeuteten Wärmeverlusten (W1 bis W5) der angewendete Luftüberschuſs (α) für die Verbrennung genommen wird.

Für die Verbrennungsverhältnisse der Locomotivfeuerung sind wegen der meist groſs entwickelten direkten Heizfläche, alle Bedingungen zu erfüllen und auch erfüllbar, um für T0 so groſse Werthe zu erreichen, welche schon mit Rücksicht auf das für die Feuerbox gewählte Material zulässig sind. Für die vier Versuchsfahrten konnte die Bedingung der Reduction des Wärmeverlustes in Folge Auswurfes glühenden werthvollen Rückstandes (W4) aus der Feuerung nur unvollkommen, ferner die Bedingung der reducirten Verbrennungs-Luftmenge (α) hauptsächlich in zwei Fällen (C und D) in dem Maſse durch eine zu knapp bemessene freie Rostfläche erfüllt werden, daſs dadurch ein Wärmeverlust (W5) in Folge Bildung von (CO) eintrat.

Die hohe Initialtemperatur T0 erhöht selbst bei reichlich bemessener direkter Heizfläche den Wirkungsgrad der indirekten Verdampffläche (Fi) trotz der hohen Abgangstemperatur der Verbrennungsproducte.

(Fortsetzung folgt.)

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