Titel: | Zweiter Bericht über die zur Dampfschifffahrt sich eignenden Steinkohlen; von den HHrn. Henry De la Beche und Dr. Lyon Playfair. |
Fundstelle: | Band 114, Jahrgang 1849, Nr. LXVI., S. 346 |
Download: | XML |
LXVI.
Zweiter Bericht über die zur Dampfschifffahrt
sich eignenden Steinkohlen; von den HHrn. Henry De la Beche und Dr. Lyon Playfair.Der erste Bericht wurde im polytechn. Journal Bd. CX S. 212 und 263
mitgetheilt.
Aus dem Civil Engineer and Architect's Journal, Septbr.
1849, S. 269.
Playfair, über die zur Dampfschifffahrt sich eignenden
Steinkohlen.
Die Art wie die Versuche angestellt wurden, ist in unserm ersten Bericht ausführlich
genug beschrieben. Die vorzüglichsten Punkte, welchen wir unsere Aufmerksamkeit
widmeten, waren: 1) die Verdampfungskraft der Kohle; 2) ihre mechanische Structur;
3) ihr Volum, oder der Raum, welchen sie beim Stauen (Einmagaziniren) einnimmt, und
4) die chemische Zusammensetzung der untersuchten Steinkohlenarten. Hinsichtlich der
experimentellen Bestimmung der Verdampfungskraft der Steinkohlen wurde das im ersten
Berichte beschriebene Verfahren beibehalten; dem Verhalten jeder Kohlensorte während
ihres Brennens wurde besondere Aufmerksamkeit geschenkt.
Es ist bekannt, daß jede Kohle eine andere Beschaffenheit des Rostes und selbst des
Dampfkessels erfordert, um das Höchste zu leisten. Um diese kennen zu lernen, hätte
jede Sorte unter verschiedenen Umständen geprüft werden müssen; und auch dieß wäre
unnütz gewesen, wenn man
nicht eine Reihe von Versuchen angestellt hätte, um die besondern jeder Kohle
günstigsten Umstände zu ermitteln; die zu diesem Verfahren erforderliche Zeit und
Kosten machten es ganz unausführbar. Doch konnten wir den Luftzug so regeln, wie er
der Beschaffenheit jeder Kohle am zuträglichsten war.
Um diese Zwecke zu erreichen, wurde jede Kohle drei Tage nacheinander dem Versuche
unterzogen und dabei der Zug jeden Tag anders gerichtet. Ebenso war auch bei den im
ersten Bericht mitgetheilten Versuchen verfahren worden. Der Zug wurde in den
Verhältnissen von 4 : 5 : 8, oder wo es die Umstände rathsam machten, von 1 : 2 : 4
abgeändert. Bei diesen Versuchen mit abgeändertem Zuge konnte man sich leicht
überzeugen, wenn die von den Kohlen entweichenden Gase am ökonomischsten
verbrannten. Das Mittel des dreitägigen Versuches aber gibt richtiger die
durchschnittliche Verdampfungskraft für Dampfschiffe an, wo der richtige Zug von
Umständen abhängt, die der Ingenieur nur bis zu einem gewissen Grad in seiner Gewalt
hat.
Der verschiedene Luftzutritt hat auf jene Steinkohlen am meisten Einfluß, welche
wegen ihres bituminösen Charakters schon bei der ersten Erhitzung eine große Menge
gasförmiger Producte ausgeben können, wie die Steinkohlen von Northumberland, Durham
und Lancashire; die mit solchen bei verschiedenem Luftzutritt angestellten Versuche
bieten auch viel bedeutendere Unterschiede dar als die Versuche mit den weniger
bituminösen Steinkohlen von Südwales. Bei den viel Gas entwickelnden Kohlen, z.B.
der Wiganer Cannelkohle, fand man es sogar nothwendig, hinter der Feuerbrücke Luft
eintreten zu lassen behufs der vollkommenern Verbrennung der entweichenden Gase.
Im Auftrag des verstorbenen ersten Lords der Admiralität wurden auch Versuche
angestellt um zu ermitteln, inwiefern sich Gemenge von Anthracit mit bituminösen
Kohlen bei der Fabrication künstlichen Brennmaterials als vortheilhaft bewähren. Da
uns der zur Bereitung des contractmäßigen Brennmaterials für die königl. Werfte
dienende Apparat zu Gebote gestellt wurde, so haben wir mehrere Gemenge dargestellt
und unter dem Dampfkessel probirt. Dabei überzeugten wir uns, daß die Vortheile
solcher Mengungen nicht so groß sind, daß ihre Einführung zu empfehlen wäre. Der
kittende Theer, obschon durch die Hitze der Kohksöfen, worin das zubereitete
Brennmaterial erhitzt wurde, theilweise verkohlt, war um so viel brennbarer als der
dichte und nur schwer verbrennende Anthracit, daß letzterer nach der Verbrennung des
erstem zurückblieb; derselbe sammelte sich daher auf den Roststangen als Pulver an
und verstopfte den Zug, oder er fiel, der Verbrennung entgehend, durch den Rost. Wieder in das
Feuer geworfen, hemmte er den Luftzug und verhinderte so das Brennmaterial seinen
Dienst zu leisten. Die Verdampfungskraft des so bereiteten Brennmaterials wurde
allerdings in dem Grade höher gefunden, als der Gehalt von fixem Kohlenstoff größer
war; dieß schien jedoch davon herzurühren, daß das Brennmaterial mehr von den
Charakteren des dabei verwendeten Anthracits oder der Kohks angenommen hatte.
Tab. I. – Die praktischen Werthe der Steinkohlen.
Textabbildung Bd. 114, S. 347
Namen der zu den Versuchen
angewandten Steinkohlen; Praktische Verdampfungskraft od. Anzahl der Pfde.
Wassers, welche durch 1 Pfd. Steinkohl. von 212° F. (80° R.) an
verdampft wurden; Gewicht eines Kubikfußes der Steinkohle, wie sie als
Brennmaterial dient; Gewicht eines Kubikfußes der Steinkohle, nach der
Dichtigkeit berechnet; Verhältniß von B zu C oder des nutzbaren zum
theoretischen Gewicht; Unterschied nach Procenten zwischen dem theoretischen und
nutzbaren Gewicht; Raum, welchen eine Tonne in Kubikfußen einnimmt (nutzbares
Gewicht); Cohäsionskraft der Steinkohlen (nach Procenten großer Steinkohlen);
Verdampfungskraft der Steinkohle nach Abzug der brennbaren Materie im Rückstand;
Gewicht des durch 1 Kubikfuß Steinkohle von 80° R. an verdampften
Wassers; Verhältniß der Verdampfung oder Anzahl der in 1 Stunde verdampften
Pfunde Wassers; A; B; C; D; E; F; G; H; I; K; Pfd.; Mittel; Walliser Steink.;
Thomas' Merthyr; Nixon's Merthyr; Hill's Plymouth Work; Aberdare Co's Merthyr;
Gadly Nine-feet Seam; Neath Abbey; Gadly Four-feet Seam; Llynvi;
Rock Vawr; Lancashire Steink.; Balcarres Arley; Blackley Hurst; Blackbrook
Little Delf; Rushy Park Mine; Blackbrook Rushy Park; Johnson and Wirthington's
Rushy Park; Laffak Rushy Park; Balcarres Haigh Yard; Cannel (Wigan); Balcarres
Lindsay; Balcarres Five-feet; Johnson and Wirthington's Sir John
Textabbildung Bd. 114, S. 348
Namen der zu den Versuchen
angewandten Steinkohlen; Praktische Verdampfungskraft od. Anzahl der Pfde.
Wassers, welche durch 1 Pfd. Steinkohl. von 212° F. (80° R.) an
verdampft wurden; Gewicht eines Kubikfußes der Steinkohle, wie sie als
Brennmaterial dient; Gewicht eines Kubikfußes der Steinkohle, nach der
Dichtigkeit berechnet; Verhältniß von B zu C oder des nutzbaren zum
theoretischen Gewicht; Unterschied nach Procenten zwischen dem theoretischen und
nutzbaren Gewicht; Raum, welchen eine Tonne in Kubikfußen einnimmt (nutzbares
Gewicht); Cohäsionskraft der Steinkohlen (nach Procenten großer Steinkohlen);
Verdampfungskraft der Steinkohle nach Abzug der brennbaren Materie im Rückstand;
Gewicht des durch 1 Kubikfuß Steinkohle von 80° R. an verdampften
Wassers; Verhältniß der Verdampfung oder Anzahl der in 1 Stunde verdampften
Pfunde Wassers; A; B; C; D; E; F; G; H; I; K; Pfd.; Mittel; Newcastler Steink;
Andrew's House, Tanfid; Newcastle Hartley; Hetley's Hartley; Bate's West
Hartley; Buddle's West Hartley; Hasting's Hartley; Carr's Hartley; Davison's
West Hartley; North Percy Hartley; Haswell Coal Company's Steamboat Wallsend;
Derwentwater's Hartl.; Original Hartley; Cowpen u. Sidney ditto; Schottische
Steink.; Wellewood; Eglinton; Staveley (Derbyshire); Conception Bay (Chili);
Lyon's Patent Fuel
Die in dieser Tabelle angegebenen Resultate gewähren eine allgemeine Uebersicht des
relativen Werths der untersuchten Kohlen. Es kann übrigens eine Kohle nach dieser
Tabelle eine große Verdampfungskraft besitzen, und doch so träge brennen und so
große Aufmerksamkeit von Seite des Heizers erfordern, um das höchste Resultat zu
erlangen, daß die Berücksichtigung des Verdampfungswerthes allein ihr einen höhern
Rang anweisen würde, als wozu sie berechtigt ist; man kann aber in einem Auszug
nicht alle speciellen Eigenthümlichkeiten einer Kohle angeben.
Tab. II. – Mittlere Zusammensetzung durchschnittlicher Steinkohlenproben.
Tab. III. Heizwerthe.
Textabbildung Bd. 114, S. 349
Namen der zu den Versuchen
angewandten Steinkohlen; Specifisches Gewicht; Kohlenstoff; Wasserstoff;
Stickstoff; Schwefel; Sauerstoff; Asche; Von jeder Kohle zurückgebliebene Kohks
in Procenten; Menge Bleies, welche durch 1 Thl. Kohle reducirt wird; Sauerstoff,
welcher durch einen Theil Kohle der Bleiglätte entzogen wird; Walliser
Steinkohlen; Thoma's Merthyr; Nixon's Merthyr; Hill's Plymouth Works; Aberdare
Co.'s Merthyr; Gadly Nine-feet Seam; Neath Abbey; Gadly Four-feet
Seam; Llynvi; Rock Vawr; Lancashire Steink.; Balcarres Arley; Blackley Hurst;
Blackbrook Little Delf; Rushy Park Mine; Blackbrook Rushy Park; Johnson and
Wirthington's Rushy Park; Laffak Rushy Park; Balcarres Haigh Yard; Cannel
(Wigan); Balcarres Lindsay; Balcarres Five-feet; Johnson and
Wirthington's Sir John; Newcastler Steink.; Andrew's House, Tanfid.; Newcastle
Hartley; Hedley's Hartley; Bate's West Hartley; Buddle's West Hartley; Hasting's
Hartley; Carr's Hartley; Davison's West Hartley; North Percy Hartley; Haswell
Coal Company's Steamboat Wallsend; Derwentwater's Hartley; Original Hartley;
Cowpen and Sidney ditto
Textabbildung Bd. 114, S. 350
Namen der zu den Versuchen
angewandten Steinkohlen; Specifisches Gewicht; Kohlenstoff; Wasserstoff;
Stickstoff; Schwefel; Sauerstoff; Asche; Von jeder Kohle zurückgebliebene Kohks
in Procenten; Menge Bleies, welche durch 1 Thl. Kohle reducirt wird; Sauerstoff,
welcher durch einen Theil Kohle der Bleiglatte entzogen wird; A; B; C; D; E; F;
G; H; Schottische Steink.; Wellewood; Eglinton; Staveley (Derbyshire); Fremde
Steinkohlen; Conception Bay (Chili); Sydney, N. S. W.; Port Famine; Chirique;
Laredo Bay; Sandy Bay, 1 (Patagonia); Sandy Bay, 2 (Patagonia); Talcahnano Bay;
Vancouver's Island; Colcurra Bay (Chili); Lyon's Patent-Brennm.
Hinsichtlich der Auswahl der Brennmaterialien zu den Versuchen für diese Tabellen
wurde gerade so verfahren wie früher. In den verschiedenen Häfen in der Nähe der
Kohlenlager erkundigte man sich sorgfältig, welche Kohlensorten zur Dampfschifffahrt
ausgeführt werden; bei den Dampfschifffahrts-Gesellschaften, welche die
Kohlen aus diesem Districte zu nehmen pflegen, wurden ebenfalls Erkundigungen
eingezogen und der örtliche Charakter dieses Brennmaterials ermittelt. An die
Eigenthümer solcher Kohlen wurden dann Circulare gesendet, worin man ihnen den Zweck
der Untersuchung darlegte und sie ersuchte, zwei Tonnen zu den Versuchen zu liefern.
In den meisten Fällen wurde dem Gesuch sogleich entsprochen. Es vertrug sich nicht
mit unsern Instructionen, auch Käufe zu machen, da es der Brauch ist, daß die
Steinkohlen für amtliche Versuche kostenfrei geliefert werden. Es ist daher möglich,
daß vortreffliche Kohlensorten nicht in unsere Liste kamen, weil entweder die
Eigenthümer unserm Ersuchen nicht entsprachen, oder wir bei unsern eigenen
Nachforschungen nur mangelhafte Aufschlüsse erhielten. Alle Mangelhaftigkeiten dieser Art bemühten wir
uns, wenn wir darauf kamen, wieder gut zu machen; so kommen in diesem Bericht
mehrere Steinkohlen aus den Südwaliser Gebirgen vor, die wir erst seit
Veröffentlichung unseres ersten Berichts zugesandt erhielten. Die eigenthümliche
Beschaffenheit der verschiedenen Steinkohlen wurde durch die chemische Analyse
ermittelt. Der Hauptunterschied zwischen den Versuchen in praktischer und in
chemischer Hinsicht besteht darin, daß zu den ersten mehrere Centner, zu den
letztern nur einige Grane erforderlich sind. Man muß daher nothwendig darauf sehen,
daß diese wenigen Grane den durchschnittlichen Zustand der Steinkohle darbieten. Um
diesen Zweck sicher zu erreichen, wird eine große Menge der Kohle in Pulver
verwandelt und mittelst Durchschlagens durch Siebe von verschiedener Größe gut
gemengt; die auf den weitern Maschen zurückbleibenden größern Bruchstücke werden
wieder gepulvert, so daß sie durch die feinern Siebe fallen und ganz unter das
Uebrige gemengt werden können. Die Probe wird dann aus diesem durchschnittlichen
Gemenge genommen. Die Erfahrung hat ergeben, daß man so mit kleinen Quantitäten
vollkommen übereinstimmende Resultate erhält; stellt man hingegen die chemischen
Versuche mit großen Quantitäten an, so erhält man wegen unvollkommener Verbrennung
selten übereinstimmende Zahlen. Diese analytischen Resultate sind in Tab. II
zusammengestellt; dieselbe enthält auch einige werthvolle Analysen ausländischer
Kohlen, welche uns von der Admiralität mitgetheilt wurden.
Tab. IV. – Die Expansion des Wassers im Dampfkessel bei verschiedenen
Temperaturen.
Textabbildung Bd. 114, S. 351
Temperatur des Wassers nach
Fahrenh.; Verhältniß des scheinbaren zum wirklichen Gewicht; Wirkliches Gewicht
des Wassers im Dampfkessel, wenn er bis zum Normalpunkt angefüllt ist;
Unterschied zwischen dem wirklichen u. dem scheinbaren Gewicht; Temperatur des
Wassers nach Fahrenh.; Verhältniß des scheinbaren zum wirklichen Gewicht;
Wirkliches Gewicht des Wassers im Dampfkessel, wenn er bis zum Normalpunkt
angefüllt ist; Unterschied zwischen dem wirklichen u. dem scheinbaren Gewicht;
Pfd.
Man kann den Heizwerth der Kohlen innerhalb gewisser Fehlergränzen durch die zu ihrer
Verbrennung erforderliche Menge Sauerstoffs ausdrücken, welche man durch Erhitzen
der Kohlen mit überschüssiger Bleiglätte bestimmt, indem dieses Oxyd die zur
Verbrennung der Kohle erforderliche Menge Sauerstoffs liefert; da aber der
Schwefelgehalt der Steinkohlen, obgleich er die wärmeerzeugende Einheit vergrößert,
in vielen Beziehungen nicht wünschenswerth ist, so muß man die Tabelle um die durch
ihn reducirte Menge Bleies corrigiren. Diese Correction wurde für Tab. III zwar
nicht vorgenommen, kann aber recht leicht gemacht werden mittelst folgender Formel:
(L – (s ×
0,77))/2 worin L die Anzahl der Grane Bleies ausdrückt,
welche durch 5 Grane Steinkohle reducirt wurden, und s
den Procentgehalt an Schwefel, wie ihn die Columne E der
Tabelle II angibt.
Diese Correction wurde deßwegen nicht vorgenommen, weil man es vorzog, das wirkliche
Resultat des Versuchs mitzutheilen, indem sie innerhalb der Fehler wiederholter
Versuche hineinfiele. In den meisten Fällen beträgt nämlich der durch Schwefelkies
entstehende Fehler 0,1 bis 0,19 Procent des erhaltenen reducirten Bleies; da nun
diese Menge geringer ist als der Unterschied zwischen drei aufeinanderfolgenden
Versuchen, so fällt er offenbar innerhalb der Gränzen des Irrthums, und kann
folglich für das praktische Resultat vernachlässigt werden.
Der nächste Bericht wird die übrigen noch zu untersuchenden Kohlen enthalten. Die
Untersuchung wird in derselben Weise fortgeführt, wie bisher, und die Experimente
werden von Hrn. J. Arthur Phillips unter unserer
Oberaufsicht angestellt. Die chemischen Analysen leitete Hr. How bis zu seiner Versetzung nach Edinburgh, worauf sie von Hrn. T. T. Phillips übernommen wurden.
Tab. V.
Textabbildung Bd. 114, S. 353
100theiliger Luftthermometer;
Anzahl der Wärmeeinheiten, die durch 1 Pfd. Wasser beim Sinken von T auf
0° frei werden; Fahrenheit'sches Luftthermometer; Anzahl der
Wärmeeinheiten, die in 1 Pfd. Wasser bei T°
enthalten sind; Mittlere specifische Wärme des Wassers zwischen 0° und T
Cels., oder zwischen 32° und T Fahrenheit; Spec. Wärme des Wassers von T
bis T + dT; Latente Wärme des bei der Temperatur T gesättigten
Dampfes; Centigr.; Fahrenh.
Tab. VI. – Correction für die Expansion und Contraction des Wassers in
den Reservoirs, 70° F. als Normal-Temperatur angenommen.
TemperaturnachFahrenheit.
WirklichesGewicht
einerEinheitWassers.
TemperaturnachFahrenheit.
WirklichesGewicht
einerEinheitWassers.
TemperaturnachFahrenheit.
WirklichesGewicht
einerEinheitWassers.
40°
1,001464
54°
1,001196
68°
1,000178
42
1,001451
56
1,001094
70
1,000000
44
1,001439
58
1,000992
72
1,999763
46
1,001426
60
1,000890
74
1,999527
48
1,001414
62
1,000712
76
1,999290
50
1,001401
64
1,000534
78
1,999054
52
1,001294
66
1,000356
80
1,998818
Indem Wir die gütige Unterstützung derjenigen, welchen es um Förderung dieser
Untersuchung zu thun war, dankbar anerkennen, müssen wir ganz besonders der
uneigennützigen und großen Dienste erwähnen, welche uns Hr. Samuel Hocking erwies, dessen tiefer Kenntniß der
Cornwallis'schen Dampfkessel wir viele Belehrung und die persönliche Ueberwachung
der Einsetzung des bei diesen Untersuchungen benützten Dampfkessels verdanken.