Titel: Wert und Bestimmung- des Kohlensäuregehaltes der Heizgase.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1903, Band 318 (S. 90–94)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj318/ar318025

Wert und Bestimmung- des Kohlensäuregehaltes der Heizgase.

Von A. Dosch, Köln.

(Fortsetzung von S. 59 d. Bd.)

5. Der Rauchgas-Analysator nach Krell-Schultze. 1)

Um den vorbeschriebenen Apparat, welcher nur nach jedesmaligem Ansaugen der Verbrennungsprodukte ein Ablesen des Kohlensäuregehaltes gestattet, auch für stetige Anzeige geeignet zu machen, musste seine Konstruktion entsprechend abgeändert werden.

Textabbildung Bd. 318, S. 90

Der geänderte Apparat besteht in der Hauptsache ebenfalls aus Manometer B und dem Rohrsystem A (Fig. 28), nur dass bei ihm statt der einen Standröhre deren zwei zur Anwendung gelangt sind und zwar wird durch eine dieser Röhren gewöhnliche Luft, durch die andere Rauchgas angesaugt und der Gewichtsunterschied dieser beiden Grasarten wird auf das Manometer übertragen und von demselben angezeigt.

Die beiden, in einem Blechmantel liegenden Standröhren a und b von etwa 30 mm l. W. und 1,75 m Höhe, vereinigen sich an ihrem oberen Ende bei x, woselbst ein halbzölliges Gasrohr g ansetzt, welches zunächst senkrecht nach unten und dann weiter zum Saugeapparate führt (vergleiche auch Fig. 29). Rohr g trägt ein kleines Reguliermanometer j und den Absperrhahn h; ersterer dient zur Einregulierung des Saugeapparates, letzterer zum Absperren der Saugeleitung. Die Röhren a und b sind an ihrem unteren Teile mit den Hähnen f, l und v, beziehungweise e, k und w versehen. Die Hähne f und v, bezw. e und w sind nach hinten gerichtet, während die Dreiweghähne l und k seitwärts in a und b einmünden und zwecks gleichzeitigen Einstellens durch eine Hahnstange gekuppelt sind.

Setzt man den Saugeapparat (Fig. 31, S. 91) in Thätigkeit, so treten durch die von den Kesselzügen kommende Leitung d und den Hahn f die Rauchgase in das Standröhra ein, während durch Hahn e Luft einzieht. Beide Gasarten gehen nach oben und bei x durch g ab. Auf diese Weise entstehen zwei Gassäulen von gleichem Durchmesser und gleicher Höhe H, deren Gewichtsunterschied um so grösser wird, je mehr Kohlensäure die Rauchgase enthalten. Da das Gewicht der Luftsäule in b stets gleichbleibt, dasjenige der Gassäule in a aber hauptsächlich von dem Kohlensäuregehalte abhängt, so kann der vorhandene Gewichtsunterschied unmittelbar zur Bestimmung des Kohlensäuregehaltes benutzt werden.

Zu diesem Zwecke sind die beiden Gassäulen bei l und k durch feste Leitungen n und m mit dem Differenzialmanometer B verbunden. Dasselbe besteht aus der gusseisernen Grundplatte o mit der angegossenen Dose q (siehe auch Fig. 30), in deren Wandung fest gelagert und in bestimmtem Neigungswinkel gebracht, das starkwandige Glasrohr r (Fig. 28) liegt, welches an seinem Ende nochmals gestützt und in seiner Lage unverrückbar gehalten wird. Mit Hilfe der Stellschrauben p, sowie der beiden Wasserwagen s und t wird das Manometer und mit ihm das Messrohr in genau wagerechte Lage gebracht, in welcher es verbleibt. In die Dose giesst man bei i die aus reinem Alkohol bestehende, intensiv gefärbte Messflüssigkeit, bis dieselbe den Nullpunkt der neben dem Messrohr liegenden Skala berührt.

Textabbildung Bd. 318, S. 90
Textabbildung Bd. 318, S. 90

Sind nun die beiden Gassäulen a und b in Verbindung mit der Dose und dem Messrohr gebracht, so wird das Manometer durch Ansteigen der Flüssigkeit im Messrohr den Gewichtsunterschied der beiden Gassäulen und mithin, da die Skala dementsprechend angefertigt ist, den Kohlensäuregehalt der Heizgase unmittelbar anzeigen. Da die Rauchgase ununterbrochen durch den Apparat gesogen werden, so macht sich der stets wechselnde Kohlensäuregehalt an dem sich entsprechend ändernden Stand der Flüssigkeit bemerkbar, so dass der jeweilige CO2-Gehalt in jedem Augenblick ermittelt werden kann.

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Die an dem Messrohr anliegende Holzskala hat eine ungleiche, durch die Abweichungen des Messrohres von der genau geraden Form bedingte Teilung, wobei jedes Teilstrichintervall mm Wassersäule entspricht. Diese ungleichen Teilungen am Messrohr werden durch eine Kompensationsskala auf eine gleichförmige, gleichwertige Teilung übertragen, an welcher der die Kohlensäureteilung tragende Schieber gleitet. Der letztere hat in dem Teilungszwischenraum zwischen 0% und 1% bei 0,6% einen durchgehenden Teilstrich, den korrigierten Nullpunkt, welcher anstatt des bezeichneten Nullpunktes der Schieberskala bei den Messungen auf den Nullpunkt des Mikromanometers, bezw. auf den Meniscus der Sperrflüssigkeit eingestellt werden muss. Es soll durch diese Korrektion dem Einfluss des grösseren Feuchtigkeitsgehaltes der Verbrennungsprodukte gegenüber der atmosphärischen Luft Rechnung getragen werden, da hier das Wasser durch besondere Apparate nicht ausgeschieden wird. Jedoch ist am unteren Ende des Standrohres a (Fig. 28) ein Wasserverschluss z vorgesehen, welcher den Zweck hat, das sich während des Durchganges der Rauchgase durch den Apparat ausscheidende Wasser abzuleiten.

Die Verbindungsleitungen m und n haben in u und u1 eingeschaltete kleine Gefässe, welche reinen Alkohol enthalten und durch Gummistopfen verschlossen sind. Der Alkohol verhindert durch eigenes Verdunsten dasjenige der Sperrflüssigkeit.

Der Gasanalysator soll mit seiner Grundpatte auf einer festen Unterlage in einer Höhe von etwa 0,8 m über dem Boden aufgestellt werden, wobei zugleich darauf zu achten ist, dass der Apparat von strahlender Wärme u.s.w. nicht beeinflusst wird. Die Entfernung von der Gasentnahmestelle soll zwar nicht unnötig gross genommen werden, doch ist es, wenn anderen Bedingungen nicht entsprochen werden kann, vorzuziehen, die Gaszuleitung zu verlängern; 10 m und etwas mehr ist noch zulässig.

Textabbildung Bd. 318, S. 91

Der Strahlapparat (Sauge-Vorrichtung, Fig. 31), soll möglichst dicht am Gasanalysator aufgestellt werden, damit eine Einregulierung der zuströmenden Gasmenge erfolgen kann, ohne dass der Beobachter genötigt ist, seine Stellung vor dem Apparate zu verändern. Bisher sind zum Ansaugen der Rauchgase unmittelbar durch den Schornsteinzug bethätigte Apparate verwendet worden. Da dieselben jedoch zu sehr den Witterungseinflüssen unterworfen sind, so kommen für vorliegenden Fall Strahlapparate zur Anwendung. welche durch Wasser betrieben werden; nötigenfalls kann das Ansaugen auch mit Dampf bewerkstelligt werden und werden für diesen Fall besondere Apparate geliefert.

Für gewöhnlich wird für den Betrieb des Saugers ein Wasserdruck von nicht unter 2 Atm. in Aussicht genommen und soll der zur Verfügung stehende Druck ein möglichst gleichmässiger sein, so dass es am besten ist, die Wasserzuleitung an ein Hochwasserreservoir, von anderen Leitungen unabhängig, anzuschliessen. Das Wasserablaufrohr wird nach einem Wasserablaufkanal oder der Kondenswasser-Cysterne geführt, in welch letzterem Falle ein Wasserverlust vermieden wird.

Bevor der Apparat in Benutzung genommen wird, muss die Rohrleitung auf Dichtheit geprüft werden, was in derWeise geschieht, dass man alle Hähne bis auf l (Fig. 28) schliesst, auch die Verbindung zwischen Gasentnahmerohr und Wattefilter absperrt und dann mit dem Munde durch den Wasserverschluss z eine Wassersäule von 100–150 mm im Manometer j ansaugt. Ist die Leitung dicht, so muss j auf diesen Stand verbleiben.

Textabbildung Bd. 318, S. 91
Textabbildung Bd. 318, S. 91
Textabbildung Bd. 318, S. 91

Bei Inbetriebsetzung des Apparates wird zunächst das den Wasserzuschuss regelnde Ventil (oder Hahn) behutsam geöffnet, bis das Manometer j einen Unterdruck von 150 mm oder mehr zeigt. Sodann wird das Ventil h am Gasanalysator nach und nach so weit beigedreht, bis das Manometer nur noch 100 mm zeigt. Alsdann wird der Hahn f für die Gaszuleitung vollständig geöffnet und Hahn e für den Luftzufluss vollständig geschlossen, welcher nebst dem Hahn h |92| bisher offen war, während alle anderen Hähne geschlossen waren. Das Manometer j wird, nachdem e geschlossen ist, eine geringere Unterpressung als 100 mm zeigen, und zwar um so weniger, je weniger Widerstände in dem Gaszuleitungsrohr vorhanden sind.

Textabbildung Bd. 318, S. 92

Wenn an der Gasentnahmestelle kein Unterdrück (Zug) vorhanden sein würde, so brauchte nur der Hahn f nach und nach so weit geschlossen zu werden, bis das Manometer j auf 100 mm zeigt. Wird jetzt der Lufthahn e ganz geöffnet, so fällt das Manometer auf 25–30 mm Zug herab und es gehen nun durch die beiden Standrohre a und b gleiche Mengen von Gasen.

Textabbildung Bd. 318, S. 92

Wenn aber an der Entnahmestelle der Verbrennungsprodukte, wie es gewöhnlich der Fall, ein Unterdruck (Zug) vorhanden ist, so muss die Einregulierung des Hahnes f in der oben beschriebenen Weise nicht auf 100 mm Unterdruck im Manometer j, sondern auf 100 mm, weniger dem Vierfachen des an der Gasentnahmestelle herrschenden Unterdruckes geschehen, so dass, wenn dieser Unterdruck z.B. 7 mm beträgt, der Hahn f auf

100 – 4 . 7 = 72 mm

Unterdruck im Manometer einreguliert werden muss. DieFeststellung des an der Gasentnahmestelle herrschenden Unterdruckes kann in einfacher, leicht erkennbarer Weise durch das Manometer j selbst bestimmt werden.

Da in den Standröhren a und b ein Unterdruck von 20 mm und mehr herrscht, der ganze Ausschlag des Mikromanometers aber nur ½ mm beträgt, so ist es notwendig, dass bei der Verbindung der Mikromanometerschenkel mit den Standröhren durch Umlegen der Hebelstange für die Hähne k und l nach rechts, diese beiden Hähne gleichzeitig öffnen. Es wird dies dadurch erreicht, dass die gegenseitige Lage der Hähne durch Verschiebung des Hebelendes auf der Verbindungsstange, wofür kleine Stellschrauben vorgesehen sind, reguliert werden kann.

Es möge noch bemerkt sein, dass eine Trocknung der Verbrennungsprodukte durch Chlorkalcium bei diesem Apparate nicht erforderlich ist. Selbstverständlich müssen aber die Verbrennungsprodukte von Russ und Flugasche gereinigt werden, ehe sie in den Apparat gelangen; für diesen Zweck dient der Wattefilter (Fig. 32), bei welchem sowohl vor dem Eintritt der Gase als nach dem Verlassen desselben je ein Wasserabscheider angeordnet wird.

In welcher Weise sich der Gehalt der Rauchgase bei Verwendung des Rauchgas-Analysators gegenüber einem Betrieb ohne Benutzung desselben ändern kann, lassen die Diagramme V und VI (Fig. 33 u. 34) erkennen, von welchen das erstere ohne Verwendung des Apparates, das letztere unter Benutzung desselben erhalten wurde. Aus den Diagrammen bestimmte ich den mittleren Kohlensäuregehalt zu 9,4% ohne Benutzung, und zu 12,6% mit Benutzung des Apparates. Nimmt man die mittlere Abgastemperatur wiederum zu 250° an, so ergiebt sich der Verlust durch die Abgase im ersten Falle (für Diagramm V)

% des Heizwertes

und im zweiten Falle (für Diagramm VI)

% des Heizwertes.

Textabbildung Bd. 318, S. 92

Der vorgeschriebene Apparat zeigt den Kohlensäuregehalt wohl kontinuierlich an, giebt jedoch in der besprochenen |93| Konstruktion kein zusammenhängendes Bild von der Höhe des Kohlensäuregehaltes zu bestimmten Zeiten, es sei denn, dass der Stand des Mikromanometers fortlaufend niedergeschrieben werde.

Um bei dem Gasanalysator eine selbstthätige Aufzeichnung zu erreichen, wird derselbe in Verbindung mit einer elektrischen Glühlampe gebracht, die den jeweiligen Stand der Sperrflüssigkeit im Mikromanometer in bestimmten Zeitabschnitten auf lichtempfindlichem Papier, welches in einer Dunkelkammer, der sogen. Registrierkamera, der Zeit entsprechend fortbewegt wird, markiert.

Bei dieser Anordnung ist der gesamte Apparat auf der Fundamentplatte F (Fig. 35), einer starken kreuzförmigen Eisenplatte untergebracht; das Rohrsystem ist gegenüber dem gewöhnlichen Apparate nicht verschieden. Zur Aufnahme des Gewindezapfens des Rohrsystems ist die Platte F mit dem Loch 1 versehen und wird das Rohr mittels Mutter von unten festgeschraubt. Auf der Fläche der Fundamentplatte befinden sich drei Versenkungen, in welche der Stift 2 und die beiden Stellschrauben 3 und 4 der sogen. Niveauplatte N passen. Die beiden Löcher 15 und 16 in letzterer dienen zur Aufnahme der beiden Ständer 13 und 14, welche das Mikromanometer tragen. Die Stellschrauben 3 und 4 dienen zur genau wagerechten Einstellung des gesamten Apparates und insbesondere des Mikromanometers.

Textabbildung Bd. 318, S. 93

Das Mikromanometer selbst ist ähnlich dem bereits beschriebenen und besteht aus der horizontalen, schmalen Platte 5 mit angegossener, oben durch aufgeschraubtem Deckel festverschlossener Dose 6 (s. Fig. 35 und 36, sowie Gesamtansicht des Apparates, Fig. 37), welche zum Schütze gegen schroffe Temperaturschwankungen mit Filz umkleidet ist. In dem Deckel befindet sich die winkelförmige Schlauchtülle 7, unten im Boden die mit feinem Gewinde versehene starke Regulierschraube 8. In die Dose ist linksseitig das starkwandige Glasmessröhr 9 fest eingedichtet und in dem kleinen Rohrträger 10 gelagert. Links am Ende und vorn ist die Platte 5 winkelförmig nach unten gekröpft zur Aufnahme der Querwasserwage 11 und der Längswasserwage 12. Die Befestigungsschrauben der Wasserwagen sind zum Schutz gegen unbefugtes Verstellen mit starken Winkelbügeln versehen, deren Schrauben verplombt sind.

Textabbildung Bd. 318, S. 93

Das Glasmessrohr 9 hat eine aus schwarzen Strichen hergestellte Teilung, deren Nullpunkt rechts liegt und welche nach links bis 16% Kohlensäure fortschreitet. Das Innere des Messrohres ist bis zum Nullpunkte mit reinem Alkohol gefüllt, welcher intensiv gefärbt und daher für weisses Licht undurchlässig ist.

Bei 17 steht der Lampenträger 18 mit an dem oberen Ende horizontal befestigter Glühlampe 19. Unter derselben ist ein kleiner Asbestschirm (Fig. 37) mit Schlitz befestigt, durch welchen das Lampenlicht in den hinter dem Messrohr 9 im Winkel von 45° befestigten runden Spiegel 20 fällt. Dieser wirft das Licht horizontal durch das Messrohr und die Blende 21 in die Registrierkamera (Fig. 36 und 37).

Textabbildung Bd. 318, S. 93
Textabbildung Bd. 318, S. 93

Dieselbe besteht in der Hauptsache aus der Messingtrommel 28 (Fig. 38 und 39), welche durch ein Uhrwerk in 12 Stunden einmal herumgedreht wird. Ueber die Trommel passt lose der sogen. Schlitzzylinder 29 (Fig. 39), welcher an seinem Umfange 240 Schlitze von 0,5 mm Breite und 65 mm Länge besitzt; die Schlitze sind 2 mm von einander entfernt. Von 20 zu 20 Schlitzen fortschreitend stehen die durchbrochenen Zahlen 1–12, entsprechend einer zwölfstündigen Schicht. Seitlich |94| am Schlitzzylinder und parallel mit dem Boden der Trommel 28 befindet sich der etwa 20 mm breite Zeitring 30 mit Einteilung von Viertelstunden. Neben der Klappen Öffnung sitzt aussen an dem Gehäuse die im Scharnier bewegliche kleine Pfeilmarke 32, mit deren Hilfe man den Schlitzzylinder resp. Trommel 28 auf eine bestimmte Anfangszeit einstellen kann. Das Aufziehen des Uhrwerks geschieht dadurch, dass man bei geöffneter Deckelklappe 25 (Fig. 39) gegen die Messingtrommel 28 drückt und letztere in der Richtung des auf derselben eingravierten Pfeiles dreht.

Die Befestigung der Kamera auf der Niveauplatte (Fig. 35) geschieht mittels der beiden Stifte 23 und 24. Die kreisrunde Verschlussklappe 25 (Fig. 39), welche ein Einbringen des Schlitzzylinders ermöglicht, ist am Rande mit Falz versehen, so dass das Innere des Gehäuses vollkommen gegen Eindringen von Licht abgeschlossen ist.

Zwischen Messingtrommel und Schlitzzylinder wird bei Inbetriebsetzung des Apparates entsprechend zugeschnittenes, lichtempfindliches Papier gebracht, und auf demselben wird die jeweilige Stellung der Sperrflüssigkeit im Mikromanometer durch einen mittels des Winkelspiegels 20 in die Registrierkamera geworfenen Lichtstrahles aufgezeichnet. Man erhält daher nach Einbringen des lichtempfindlichen Papieres in eine entsprechende Fixierflüssigkeit ein Diagramm, wie es durch Diagramm VII (Fig. 40) dargestellt wird. DasAuswechseln der Papierstreifen in dem Schlitzzylinder kann nach jeder Arbeitsschicht geschehen.

Zur Vervollständigung der Einrichtung resp. zur Entwicklung der Diagramme würden dementsprechend noch einige kleinere Apparate, wie Dunkelkammer – Lampe mit rotem Zylinder, ein Kasten zur Aufbewahrung des lichtempfindlichen Papiers und einige weitere kleinere Gegenstände erforderlich sein.

Wenn das in Fig. 40 dargestellte Diagramm auch vollständig genügt, den Verlauf der Verbrennung zu beurteilen und den Durchschnittskohlensäuregehalt festzustellen, so ist es doch als eine wesentliche, weitere Vervollkommnung des Rauchgasanalysators anzuerkennen, dass die Firma G. A. Schultze die Registrierkamera in neuester Zeit so abänderte, dass letztere eine ununterbrochene Kurve über den Verlauf des CO2-Gehaltes liefert. In Diagramm VIII (Fig. 41) ist eine solche Aufzeichnung dargestellt, wie sie an einem Kessel des Magdeburger Vereins für Dampfkesselbetrieb zu Magdeburg erhalten wurde.

Wie in Diagramm VII (Fig. 40) wird auch hier der Kohlensäuregehalt durch die weisse Fläche dargestellt. Besonders beachtenswert ist in Fig. 41, wie scharf die Aenderungen im Feuerraum im Diagramm zum Ausdruck kommen; insbesondere lässt sich jedes Oeffnen der Feuerthüre aus dem Diagramm durch Sinken des Kohlensäuregehaltes erkennen.

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G. A. Schultze, Berlin SW.

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