U i U f des w irtschaftlichen Teiles
G eneralsekretär Dr. W. Be u n t e r , Geschäftsführer der Nordwestlichen Gruppe
des Vereins deutscher Eisen- und S tahl-
industrieller.
STAHL Hin EISEN
Lettir dtt t t c h i U c h n T«U n J J t . - J n g . 0- P t t i r i » » ,ite ü v c rtr . S e sc h lftiR H in i d a Vereins dettU dw r
EU fshöttenleirt«.
Z E ITS C H R IF T
FÜR DAS DEUTSCHE EISENHÜTTENW ESEN.
N r. 25. 22. Juni 1916. 36. Jahrgang.
U eber den Einfluß des Wasserdampfgehaltes in Gasbetrieben.
Von O beringenieur E . I l o f in m in in Duisburg-M eidericli.
O bw ohl es bekannt ist. daß bei der V erw en
dung von G ichtgasen außer dem R einheits
grad der W asserdam pfgehalt von groß erB ed eu tu n g ist, leg t man in neuerer Z eit einer m öglichst w e it
gehenden Abkühlung n ich t immer genügend W ert bei und ist vielfach zum „W asch en und Kühlen in einem A p p arat“ übergegangen U aß aber die w irtsch a ftlich e A usnutzung der Gase eine mög-
/ i ! I T ! i I I I I I ..
1
h E - Eigenwärme eines cdm Hochofengases ohne Wosserdamgf hei einer spez. Wär
me-Q 3
F
-Wärmeinho/t des in einem cdm Hoch
-<tf£ngosfgesätigt) enthaitenen Wasser.
damgfts Gm£ +Fm Gesamt wärme eines cdm, mH
Wasserdamgfgesättigten Hochofen»
gases (
/ / / y
7
/ / / y// / / /
A
V / ]/
V
i/ /f
i /^ -
Ct
" T T _
selben Gastemporatur verschieden sein kann, ab
hängig ist, so ist eine rechnerische Bestimmung des Taupunktes nicht ohne w eiteres möglich. Von V orteil und genügender Genauigkeit für die P raxis ist daher die E rm ittelung des Taupunktes nach Abb. 1.
Auf der horizontalen A chse sind die G as
tem peraturen T und senkrecht dazu die E igen
wärme des Gases Ct aufgetra
gen. D ie Verbindung dieser Punkte gibt die L inie E. A ddiert man zu dieser den W iirm egelialt des gesättigten W asserdam pfes, L inie F , so erhält man die Linie G. D er G esam t-W änncgehalt des Gases setzt sich also zu sammen aus der Eigenw ärm e des Gases Ct und der in dem m it
geführten W asserdam pf enthal
tenen W ärm e Qr. Soll nun z. B . der T aupunkt eines Gases von 1 5 0 ° und 8 0 g W asser
dampfgehalt bestimm t werden, so verfährt man w ie fo lg t:
Gesamtwärme von 1 cbm, be-
O S 10 IS W 2 S 30 35 W K SO SS SO SS 70 7 S ,
A bbildung 1. E rm ittlu n g des T aupunktes.
lieb st tiefe A bkühlung v erlan gt, soll in nach
steh en d er B etrach tu n g vor A ugen geführt w erden.
Z unächst ersch ein t w ich tig, darauf hinzuw eisen, daß die A bkühlung in z w e i Zeitstufen vor sieh g e h t, indem zunächst die Eigenw ärm e des Gases zum Verdam pfen eines T e ile s des Kühlwassers bis zum T aupunkt, d. h. bis zu dem Punkte, bei w elchem durch E igenw ärm e des Gases kein W asser mehr verdam pft w ird, dient. In der zw eiten S tu fe muß nun eine w eitere W asserm enge zum N iederschlagen dos W asserdam pfes und der noch in den Gasen enthaltenen Eigenw ärm e bis zu ein er durch die K ühlw assertem peratur gegebenen G ren ze aufgew endet werden. D a der T aupunkt außer- von der G astem peratur noch von (lern W asserdam pfgehalt des R o h g a ses,. der bei der-
xxv.M
c t + Qr = 0 ,3 • 150 - f 0 ,0 8 ■ 620
= 95 W E .
D iese 0 5 W E trägt man auf der Senkrechten auf, geht w a g erech t zum P unkte X auf der L inie G und findet senkrecht dazu den T aupunkt T bei 5 8 °.
D er Umstand, daß der W asserdam pfgehalt von 8 0 g in W irk lich k eit bei 1 5 0 ° Gastem peratur als überhitzter W asserdam pf im Gas enthalten ist, ist in Abbildung 1 nicht berücksichtigt. D ie G e
samtwärme w äre dann nicht Ct + Qr = 95 W E, sondern
Ct + Qr + Qü = 0 ,3 • 150 + 0 ,0 8 • 620 + 100 • 0 ,5 • 0 ,08
= 100 W E.
Da sich jeooch die Gastemperatur und der W asserdam pfgehalt stets ändern, und da auch die spezifische W ärm e des Gases, eine von dessen Zu
sammensetzung abhängige Größe ist, kann bei der Bestim m ung des T aupunktes auf die Berücksich-
77
5 9 8 S ta h l und Eisen. Ueber den E in flu ß des W asserdam pfgehaltes in O asbelrieben. 36 . Jahrg. N r. 25.
tigu n g der U eberhitzung im allgem einen v erzich tet werden. Nim m t man nun den Taupunkt eines Gases von
1 5 0 °und
8 0g W asserdam pf j e cbm bei 6 0 ü liegend an, so b eträgt die zur W a sser
verdam pfung verfügbare W ärm e für
1 0 0 0cbm Gas:
10 0 0 • 0 ,3 ■ 9 0 + 1000 • 0 ,0 8 • 0 ,5 • 9 0 = 30 6 0 0 W E .
1 k g W asserdam pf von 6 0 " en th ält 6 2 0 W E . B ei einer W assereintrittstem peratur von 18 0 w ü r
den m it den 3 0 6 0 0 W E g^j~6° y g — 5 lk g W a s s e r jo 1 0 0 0 cbm Gas verdam pft, d. li., um 1 0 0 0 cbm Gas von 1 5 0 0 und 8 0 g W asserdam pf auf T au punkt abzukühlen, sind 51 kg W asser erforderlich.
V erlangt man jed och , entsprechend der K ühlw asser
tem peratur von 1 8 °, eine Gastem peratur von 2 0 ° , so beträgt die niederzuschlagende W ärm e für
1 0 0 0 cbm Gas
51 • 6 0 0 + 1000 (620 • 0 ,0 8 — 6 0 5 ■ 0 ,0 1 7 3 ) + 10 0 0 • 0 ,0 8
• 0 ,5 • 10 + 1000 • 4 0 • 0 ,0 3 = 82 130 W E .
Soll das W aschw asser von 18 “ E in trittstem - peratur um 16 0 erw ärm t a u streten , so sind zur
82 130
A bkühlung von 6 0 auf 2 0 0
16
5 1 3 3 kg W asser für 1 0 0 0 cbm Gas erforderlich (s. Abb. 2).
D em W asserverbrauch der ersten Z eitstufe m it 51 kg für die K ühlung von 1 5 0 auf 6 0 ° (T a u punkt) stellt der V erbrauch von 5 1 3 3 k g der zw eiten Stufe für die w eitere K ühlung von 60 auf 2 0 0 gegenüber und der Gesam twasserverbrauch beträgt
51 + 5 1 3 3 = 51 8 4 k g je 1000 cbm Gas.
In Abb. 2 is t der W asserverbrauch für Gas von 1 5 0 0 und 8 0 g W asserdam pfgehalt d argestellt.
D er W asserbedarf für Gas von 5 0 0 ist nach dieser 2 0 0 0 k g für 1 0 0 0 cbm Gas. D a nun der in den Gasen vor der R einigung enthalten gew esene m it dem durch die E igenw ärm e des Gases beim A b kühlen erzeugten W asserdam pf seinen der T em p e
ratur des G as-W asserdam pf-G em isches en tsprechen
den T eildruck einnim m t, sin k t m it der A bnahme der G em ischttem peratur der T eildruck des W asser
dampfes. D a der Gesam tdruck derselbe bleibt, steig t m it der Abnahm e der T em peratur der T e il
druck des Gases, dam it die D ich te und der H e iz w ert. D es w eiteren steig t beim A bkühlen die D ich te des Gases schon ohne W asserdam pfgehalt- im V erh ältn is der absoluten T em peraturen. D er H eizw ert des Gases wird also beeinflußt erstens von der absoluten Tem peratur und zw eitens von der W asserdam pfspannung.
D a sich die A ngaben über H eizw e rte und G e
w ich te für CO, H usw. auf 7 6 0 mm QS bei 0 0 beziehen, soll zur V erm eidung von Um rechnungen in folgendem von einem G ichtgas von 0 0 a u sge
gangen w erden, w elches bei einer Zusam m ensetzung von 3 0 % CO, 3 % H , 10 % C 0 2 und 5 7 % N j e cbm ohne W asserdam pfspannung einen D ruck v o n 7 6 0 mm QS hat. D as Gas soll m it W asser
dampf g esä ttig t sein. B ei 0 0 b eträgt der S ä tti
gungsdruck 4 ,6 mm QS, der Gesam tdruck m ithin
7 6 0 -j- 4 ,6 = 7 6 4 ,6 mm QS. D er H eizw ert dieses G ases ist
3 0 5 5 ■ 0 ,3 + 2501 • 0 ,0 3 = 9 9 3 W E .
1 cbm Gas von 0 0 nim m t bei 2 0 0 einen Raum ein von
2 9 3
v = 2 7 3 = U 07 3 2 cbm .
B ei voller S ättigu n g b eträgt der T eild ru ck des W asserdam pfes von 2 0 ° 1 7 ,5 mm QS. D a der Gesam tdruck m it 7 6 4 ,6 mm konstant ist, beträgt der T eildruck des Gases von 2 0 ° 7 6 4 ,6 — 1 7 ,5
= 7 4 7 ,1 mm QS und dem entsprechend das V o lumen des G as-W asserdam pf-G einisckes von 2 0 0
TT 2 9 3 7 6 0 ,0 , „ „ „ ,
~ 273 ' 7 4 7 ,1 ~ ’ °
1 cbm Gas von 5 0 0 nim m t bei 5 0 ° ohne W asser
dampfspannung einen Raum ein von
V = 323273 1,18 3 1 5 cbm . Lite r
eooOi- S 30 0- 5200 —
¥300
¥¥00
¥000 3600 3200 2300 2¥00 2000 1300 7200 800
¥00
\
0 foupunfft
10 20 30 ¥0 SO 60 70 80 30 100 710120 130 IV0150 °C A b bildung 2. Erforderliche K ü h lw asserm enge zum K ü h len v o n 1000 cbm R o h g a s v o n 150°
und einem W asserd am p fgeh alt v o n 8 0 g im cbm , bei einer T em p eratu r-E rh öh u ng dos K ü h l
w assers v o n 1 6 °.
D ie W asserdam pfspannung bei 5 0 0 ist 9 2 mm QS.
D er T eildruck des Gases w ird dann 7 6 4 ,6 — 92
= 6 7 2 ,6 mm QS und das V olum en des Gas- W asserdam pf-G em isches von 5 0 0
rT 3 2 3 7 6 0 ,0 , „„„ ,
~ 2 7 3 ' 6 7 2 ,6 - ’ C
D er H eizw ert 9 9 3 W E , bezogen auf 0 °, v e r te ilt sich also bei höherer T em peratur auf eine größere A n zah l cbm. In der folgenden Z ahlentafel 1 sind die H eizw erte, die V olum en, die W asserdam pf
spannungen und die W asserdam pfm engen für Gas von 9 9 3 W E bei 0 0 von 0 bis 5 0 0 zusam m en
g e ste llt. E s lie g t mm nahe, zur E rreichung d es
selben E rfolges w ie m it k älterem Gas, bei W in d erhitzern, D am pfkesseln usw. die entsprechend größere Gasmenge in die Feuerung einzuführen, so daß das Produkt aus A n zah l der K ubikm eter mal H eizw ert f. d. cbm dasselbe bleibt. D ie fo l
genden B erechnungen werden jed och zeigen, daß
der W asserdam pf bei Feuerungen die V erbrennungs-
2 2 . J u n i 1916. Ueber den E in flu ß des 'W ässerdam plgehaltes in Oasbetrieben. S ta h l und E isen . 599
tem peratur, also den H eizeffek t, und bei A u s
nutzung der Gase in Gasmaschinen die L eistu n g derselben seh r u n gü n stig beeinflußt.
Z ahlentafel 1.
Koksersparnis von 5 % bedeutet, ist es b e i' der W inderhitzerbeheizung w ichtig, eine m öglichst hohe Verbrennungstem peratur zu erreichen. D iese b e
rechnet sich nach der Gleichung:
G ew icht der
t Vulumen
bei t* in cbm
Spannung des Wasserdampfes
in m/m QS
Wasserdampf
gehalt in g/cbm Gas
Heizwert in Wärme-Ein- heiten/ebm
0 ° 1,0 4 ,6 4,9 993
5 ° 1,0 2 0 6,5 6,8 967
1 0 ° 1,043 9 ,2 9,4 947
16» 1,067 12 ,8 12 ,8 926
2 0 ° 1,092 17,5 17,3 904
2 5 ° 1 , 1 2 0 2 3,8 23,1 882
3 0 ° 1,151 31,8 3 0 ,4 860
3 6 ° 1,194 44 ,2 4 1,3 827
4 0 ° 1,228 5 4 ,9 50,7 804
4 6 ° 1,289 75,1 6 8 ,1 767
5 0 ° 1,337 92 8 2,3 738
spoz.
W ärm e Tem p.
G esam t- ,
„ -■ = Verbrennunns-
wTarm em enge * i .
° produkte
Q = G s • t
t = 4 G • s
Für 1 0 0 0 cbm Gas, bezogen auf 0 °:und 7 6 0 mm QS, werden die G ew ichtsbestandteile
und »verbrennen zu
kg kg
CO H
co 2
N '
= 300 30 ■
: 100
= 570
1,251 = 0,0 8 9 = 1,966 = 1,255 =
3 7 5 .3 300 2,67 3 0 . 196,6 715
1 ,966 = 5 8 9 ,8 C 02 0 , 8 0 4 = 24,12W dm pf.
196,6 C 02 7 1 5 ,0 N
E s sollen zw ei Gasreinigungsanlagen für ein H ochofenw erk von 1 0 0 0 t K oksverbiauch täglich (2 4 Stunden) einander gegenübergestellt werden, von denen die erste m it statischen Vorkilhlcrn und drehbaren R einigern ausgerüstet Gas von 2 0 ° , die zw eite ohne V orkühler, also nur aus drehbaren R einigern bestehend, Gas von 5 0 0 liefert. In beiden F ällen soll Gas von 1 5 0 0 m it 8 0 g W asser- dam pfgehalt j e cbm gereinigt werden. D ie F risch wassertem peratur betrage 1 8 ° , die W assertem p e
ratur beim A u stritt 3 4 °, die W assererw ärm ung also 1 6 ° . D ie täglich e Gasm enge (24 Stunden) wird bei 1 0 0 0 t Koksverbrauch
1000 • 4 2 0 0 = 4 2 0 0 0 0 0 cbm , bezogen auf 0 0 und 7 6 0 m m QS
D ie nach der W inderhitzerbeheizung und E r
zeugung von 7 0 0 t D am pf (24 Stunden) verb lei
bende Gasm enge soll zum B etrieb von G asgebläsen und Gasdynam om aschinen dienen. D ie Zusammen
setzung des G ases sei w ie auf S eite 5 9 8 . D a die E rhöhung der H eißw indtem peratur um 1 0 0 ° eine
c o
3 7 5 ,3 • 2 4 4 2 + 2,67
von
1289,6An 0 sind erforderlich: Für Verbrennung
3 0 0 cbm CO 3 0 0 - 0 , 7 1 5 = 2 1 4 ,5 kg30 „ H 3 0 - 0 ,7 1 5 = 2 1 ,4 5 „ Z * . 2 3 5 ,5 k g . -|- 10 % Uoberschuß = 2 5 9 ,5 5 k g , entsprechend 259,5
• 4 ,3 3 = 1123,6 kg L uft m it 1123,6 — 2 5 9 ,5 5 = 865 kg N .
D ie Essengase bestehen aus
5 8 9 ,8 + 196,6 = 7 8 6 ,4 k g C 02 7 1 5 + 864 = 1579,0 „ N
2 3 ,6 = 23,6 „ o
(entsprechend 10 % Luftüberschuß) und W asserdam pf.
D ieser b eträ g t boi Gas von 20» 50 0
durch V erbrennungsluft von 15 0
(halbe Sättigung) kg kg
2 8 8 - 1 1 2 3 ,6 - 0 ,0 1 2 8 - 0 ,5
5,867 5 ,807
273 - 1,293
D urch Vorbronnung des H . . 2 4,12 2 4,12 D urch Gas 1000 - 0 ,0 1 7 3 ■ 1,092 18,995
„ 1 0 0 0 - 0 ,0 8 2 3 - 1 ,3 3 7 110,035
Tao» =
D ie Verbrennungstemperatur wird d ann1):
H Gas von 20 • Luft von 15 • 2 8 7 6 6
4-
12 8 9 ,6 ■ 0 ,2 4 • 204-
1123,6 • 0 ,2 4 - 1548,87 bzw . 140,022 4 9 ,0 140,0
für Gas von 2 0 “
7 8 6 ,4 - 0 ,3 1 4 4 - 1 5 7 9 COa
• 0 ,2 6 5 5 4- N
4- 23,6 0 ,2 3 3 0
T50» ■
4 9 - 0 ,6 3 2 Wasserdampf
und die Verbrennungstem peratur für Gas von 5 0 ° :
3 7 5 ,3 • 2442 4- 2,67 • 28766 4- 1289,6 ■ 0 ,2 4 ■ 50 4- 1123,6 • 0,2 4 7 8 6 ,4 - 0 ,3 1 4 4 - 1 5 7 9 ^ 0 ,2 6 5 5 4- 1 4 0 ,0 - 0 ,6 3 2 4- 2 3 ,6 - 0 ,2 3 315
= 1430 0
1 3 3 0 '
als nebelförm iges W asser in dem ist, so wird die Verbrennungs- K ühlt sich das Gas von 5 0 0 auf dem W eg e zu von 5 0 bis 4 0 0
den W inderhitzern auf 4 0 0 ab, und rechnet man Gas enthalten dam it, daß die D ifferenz des W asserdam pfgehaltes tem peratur
375,3 - 2442 + 2,07 • 28706 + 1289,6 ■ 0.24 ■ 40 + 1123.6 ■ 0,24 • 15 — 1000 (0,0823 ■ 1,337 — 0,0507 ■ 1.230) - 573,5 . 786,4 • 0,314 + 1579 • 0,2055’+ 140 ■ 0,632 + 23,6 ■ 0,233”
T400» =
U nter der Annahme, daß die H älfte des bei der w assers ausgeschieden wurde, stellt sich die V er- A bkühlung von 5 0 auf 4 0 0 gebildeten K ondens- brennungstemperatur auf
Tina 375’3 * 2442 + 2>67 • 28766 + 1289,6 • 0,24 « 40 + 1123,6 • 0.24 • 15 — 0,5 • 1000 (0,0823 * 1,337 — 0,0507 ♦ 1,23) 573 5 _ 0#a "" 786,4 - 0,314 + 1579 • 0,2655 + L^O — 1000 • 0,5 (0,0823 * 1,337 — 0,0507 • 1,23)J • 0,632 + 23,6 . 0,233
x) In der A bhandlung O s a n n , Sfc. u. E . 1909, 14. Ju li, S. 1 064, w aren die spez. W ärm en bei einer M aximal- tein peratu r v o n 1 2 5 0 ° für C 02 = 0 ,300, für Nr. 0 ,2 6 2
W assordam pf = 0,631 u. 0 = 0 ,2 3 1 . D a die M axim al- tem peratur hier bei 1400° lieg t, wurden die spez. W ärm en dem entsprechend um gerechnet.
6 0 0 S ta h l und E isen . Ueber den E in flu ß des W asscrdam pjgehaltea in Gasbetrieben. 3 6 . Jah rg. Nr. 25.
B e i dem auf 2 0 0 gekühlten Gas dürfte eine A b kühlung auf dem W eg e zum W ind erh itzer w egen der geringen D ifferenz gegen die A ußentem peratur kaum eintreten.
A us dem V ergleich der V erbrennungstem peraturen
T2o° = 1 4 3 0 0 T40°a = 12 9 0 “ Tso’ = 1 3 3 0 ° Tio°b = 13 4 0 °
geh t hervor, daß die th eoretisch e V erbrennungs
tem peratur des G ases von 2 0 0 1 0 0 0 höher liegt, als die des G ases von 5 0 bzw. 4 0 5.
B esch leu n igte W inderhitzerbeheizung voraus
g e se tz t, betragen die Strahlungsverluste während der Gasperiode 4 ,7 % . D ie w irklichen V erbrcn- nungstem peraturen w erden dann für G as von
2 0 ° 1 4 3 0 - 0 ,9 5 3 = 1 3 6 3 ° 1 3 6 5 ° 5 0 ° 1 3 3 0 - 0 ,0 5 3 = 1 2 6 7 ° 1 2 6 5 » .
D iese Tem peraturen haben auch die feuerfesten S tein e des W ind erh itzers angenom m en, da diese nach O s a n n 1) am E nde der G asperiode die v o lle T em peratur der F eu ergase erreicht haben.
W ird bei Gas von 5 0 0 m it 1 3 0 0 0 V erbrennungs
tem peratur die m ittlere H eißw indtem peratur 8 0 0 °, so wird diese bei Gas von 2 0 0 m it 1 4 0 0 0 V er
brennungstem peratur
1 ^0 0 _ 8 6 0 ° , also 6 0 ° höher liegen.
8 0 0 - 1300
1 0 0 0 ■ 9 9 3 = 22 %
bzw .
8 1 8 4 0 0 0 0 0 9 9 3 - 0 , 7 0 879 7 8 0 0 0 0
1 177 4 0 0 cbm
= 2 2 6 5 5 0 0 cbm . 9 9 3 - 0 , 7 0
F ür die H eißw indtem peratur von 8 6 0 0 sind also 8 8 1 0 0 cbm m ehr aufzuw enden.
B ei einem Gaspreis von 1 ,4 0 J l für 1 0 0 0 cbm Gas k o stet die M ehraufw endung im Jahr
8 8,1 • 1 ,4 - 3 6 0 = 4 4 4 0 0 M .
D ie jäh rlich e Ersparnis an K oks ist bei 6 0 0 T em peraturerhöhung
0 ,0 5 • ~ ■ 1000 • 3 6 0 = 1 0 8 0 0 t.
100
K o stet die T onne K oks frei W erk 1 8 J ( , so beträgt die jäh rlich e Ersparnis bei der W in d - crhitzerbcheizung m it Gas von 2 0 0 gegen Gas von 5 0 0
10 8 0 0 ■ 18 — 4 4 4 0 0 = 150 0 0 0 .11.
D a bei der um 1 0 0 ° höheren V erbrennungs- tem peratur der W ärm eübergang an die W in d erhitzersteine günstiger wird, darf noch m it einem Sinken der E ssenteinperatur gerechnet werden.
B eträ g t d iese Abnahme 5 0 ° , so wird der E sse n verlust
2 4 3 8 ■ 3 0 0 ■ 0 ,2 5 8 • 100
D er W indbedarf bei 1 0 0 0 t Koks verbrauch wird u nter B erü ck sich tigu n g von 10 % V erlu st zw ischen W ind erh itzer und H ochöfen
1 0 0 0 • 1000 ■ 3 + 10 % = 3 3 0 0 0 0 0 cbm tä g lic h (24 st).
D ie für die W inderhitzer n ötige W ärm em enge wird
W in d te m p e ra tu r W B
bei 8 0 0 ° 3 3 0 0 0 0 0 - 0 ,3 1 - 8 0 0 = 8 1 8 4 0 0 0 0 0
„ 8 6 0 ° 3 3 0 0 0 0 0 - 0 , 3 1 - 8 6 0 = 8 7 9 7 8 0 0 0 0
D ie A bgastem peratur betrage in beiden F ä llen 3 5 0 ° .
N ach S eite 5 9 9 ist das G ew icht von 1 0 0 0 cbm Verbrennungsprodukt
bei 2 0 ° 2 4 3 8 kg
„ 5 0 ° 2 5 2 9 „
D ie E ssen verlu ste w erden dem entsprechend
2 4 3 8 - 3 5 0 • 0 ,2 5 6 • 100
1 0 0 0 - 9 9 3 und der G esam tw irkungsgrad 2 2 ,0
D ie für H eißw indtem peratur von 8 6 0 0 forderliche G asm enge wird dann
8 7 9 7 8 0 0 0 0
18,8 %,
1 8,8 = 3 % höher.
er-
= 1 2 1 3 7 0 0 cbm .
2 5 2 9 - 3 6 0 - 0 ,2 5 6 - 1 0 0
bzW‘ --- 1 0 0 0 1 9 9 3 = 2 2 ’8 %-
D ie G esam tstrahlungsverluste betragen bei der beschleunigten W inderhitzerbeheizung 7 ,6 % . D er W irkungsgrad der Feuerung demnach fü r Gas von
2 0 o 100 — (2 2 ,0 + 7,6) = 7 0 ,4 % 5 0 0 100 — (22,8 + 7,6) = 6 9 ,6 % .
Mit R ü ck sich t darauf, daß bei der höheren V erbrennungstem peratur des Gases von 2 0 0 der S trahlungsverlust etw as größer wird, soll in beiden F ällen m it 7 0 % W irkungsgrad gerechnet werden.
D ie für die H eißw indtem peraturen 8 0 0 und 8 6 0 0 erforderlichen Gasm engen w erden dann
b V gl. S t. u. E . 1909, 2 8 . J u li, S. 1147.
9 9 3 - 0 ,7 3
F ür die H eißw indtem peratur von 8 6 0 0 sind dann mehr aufzuw enden
1 2 1 3 7 0 0 — 1 177 4 0 0 = 3 6 3 0 0 obm .
D er jä h rlich e G eld b etrag hierfür wird
3 6 ,3 ■ 1,4 ■ 3 6 0 = 18 2 9 5 M
betragen.
D ie Jahresersparnis bei Gas von 2 0 0 gegen Gas von 5 0 ° wird dann
10 8 0 0 - 1 8 — 18 2 9 5 = 170 0 0 0 .ft
betragen.
D ie für die W inderliitzerbeheizung erforder
lich e Gasmenge betrug bei 7 3 % W irkungsgrad 1 2 1 3 7 0 0 cbm. F ü r 7 0 0 t D am pferzeugung sind bei einem G asverbrauah von 1,1 cb m /k g 7 7 0 0 0 0 cbm erforderlich. E s bleiben für K rafterzeugung in G asm aschinen
4 2 0 0 0 0 0 — (1 2 1 3 7 0 0 + 7 7 0 0 0 0 ) = 2 2 1 6 300
= 9 2 3 4 5 c b m /s t.
B e i einem W ärm everbrauch von 3 1 0 0 W E f. d. P S e könnten m it diesen 3 0 0 0 0 P S erzeugt w erden. Sind für die G ebläsew indlieferung 5 0 0 0 P S erforderlich, so könnten 2 5 0 0 0 P S an elektrischer E nergie erzeugt w erden. E rreicht man diese L e i
stungen bei Gas von 2 0 ° m it v ie r G asgebläsen und zehn Gasdynam os, so wird dies bei Gas von 5 0 0 m it der gleich en A nzahl M aschinen und d en selben U m drehungen i. d. min nich t mehr m ög
lich sein, da sich der auf 0 0 bezogene H eizu’ert
22 . J u n i 191ö. Oeber den E in flu ß des W aiscrdam pjgehalles in Gasbet) ieben. S ta h l und E isen . 601
auf ein größeres V olum en verteilt, f. d. cbm also kleiner wird. N ach Zahlentafcl 1 ist das V olu
m en bei 2 0 ° 1 ,0 9 2 und bei 5 0 ° 1 ,3 3 7 cbm.
M it den Gasgeblilsem aschinen könnte die L ei
stung durch Erhöhung der Umdrehungszahl er
reicht w erden. W ar die Umdrehungszahl bei Gas von 2 0 ° 8 0 i. d. min, so m ußten bei Gas von 5 0 0
1 337
80 • - = 1 0 0 Umdrehungen gem acht werden bzw. es m üßten, falls der M aschinenlieferant die E rhöhung der Um drehungszahl nicht zuläßt, an sta tt vier Maschinen von j e 1 0 0 fünf Maschinen zu j e 8 0 Um drehungen laufen, d. h. es muß eine w eitere Gasgebläsem aschine zur A ufstellung g e langen.
L eisten 10 Gasdynamos m it Gas von 2 0 0 2 5 0 0 0 P S , so sind bei Gas von 5 0 0 w egen der festliegenden Umdrehungszahl bei D rehstrom zentralen 1 0 '
1,3371,092
= 12 Maschinen erforderlich.
E s m üssen also eine Gasgebläsemaschine und zw ei Gasdvnamos mehr betrieben w erden, wenn an sta tt Gas von 2 0 0 Gas von 5 0 0 verw endet wird.
D ie jährlichen M ehrkosten für ein G asgebläsc sind nach P o k o r n y 1)
a n V erzinsung und A m ortisation •#
3 0 0 0 0 0 - 0 , 1 7 51 0 0 0
4 M aschinisten 3 6 0 T age zu 5 J l . . . , 7 200 an M e h r z u s a t z w a s s e r ... 600 M ehrverbrauch an Z u s a t z ö l ... 7 700
„ „ w eiterem Schm ier- und P u t z m a t o r ia l... 900 R eparatur- und R oin igu ngsk osten . . . . 6 700 74 100
D ie jä h i liehen M ehrkosten für zwei Gas- dynam os werden
an V erzinsung und A m o rtisa tio n ,ii
351 0 0 0 - 0 , 1 7 - 2 111 340
8 M aschinisten 360 T age zu 5 Jl . . . 14 400 an M e h r z u s a tz w a ss e r ... 1 800 M ehrverbrauch an Z u s a t z ö l ... 11 7 0 0
„ „ w eiterem Schm ier- und
P u tzm a te ria l ... 1 680 R eparatur- und R ein igu n gsk osten . . . 12 0 0 0 152 920 zu sam m en M ehrausgaben für zw ei Gas
d y n a m o s und ein Gasgebläso . . . . 227 0 0 0
Man ersieht daraus, daß es angebracht ist, bevor man zur Erw eiterung einer Gaszentrale sch reitet, zu untersuchen, welche L eistungen die M aschinen aufweisen und ob die Erw eiterung nicht durch ein intensiveres K ühlen der Gase über
flü ssig wird.
B e i der D am pferzeugung ist es nicht ohne ein geh en d e V ersuche m öglich, zahlenm äßig den U nter
schied in der V erw endung zwischen Gas von 20 und 5 0 0 nachzuw eisen. Selbstverständlich wird der W ärm eübergang an das Kesselw asser bei Gas von 5 0 0 infolge der geringeren Tem peraturdiffe
renz zw ischen V erbrennungstem peratur und K essel
in h alt gerin ger als bei Gas von 2 0 °. D ie Folge
») V gl. S t. u. E . 1 910, 8. Juni, S . 942.
ist ein schlechterer K essel Wirkungsgrad bei höherer A bgastem peratur. B e i w eitgehender Ausnutzung der Abgase in Speisewasser-V orwärm er läß t sich der V erlust zum T eil ausgleichen.
A uf S eite 5 9 9 war die W asserdam pfm enge in den Verbrennungsprodukten fiir 1 0 0 0 cbm Gas für Gas von 2 0 ° 4 9 ,0 kg und für Gas von 5 0 ° 1 4 0 ,0 kg, in letzterem also 1 4 0 ,0 — 4 9 , 0 = 9 1 ,0 k g mehr. B eträ g t die A bgastem peratur hinter den Vorwärmern 2 0 0 so is t der W asserdam pf noch um 1 5 0 0 überhitzt. B ei der Erzeugung von 7 0 0 t Dam pf täglich sind nach Seite 6 0 0 7 7 0 0 0 0 cbm Gas erforderlich. Gegen Gas von 2 0 0 e n ts te h t, durrh die U eberhitzung der D ifferenz von 9 1 ,0 kg W asserdampf um 1 5 0 ° bei einem Gaspreis von 1 ,4 0 J l für 1 0 0 0 cbm und einem K esselw irkungs
grad von 7 0 % ein jährlicher V erlust von
7 7 0 0 0 0 - 9 1 , 0 . 1 5 0 - 0 , 5 . 3 6 0 . 1 , 41 0 0 0 - 9 9 3 - 1 0 0 0 ~
Im V ergleich zu den bedeutenden V erlusten bei der Cowperbeheizung und dem M aschinenbetrieb stünde hiernach der D am pfkesselbetrieb am gün
stig sten da. In W irk lich k eit w erden auch liier die V erlu ste w esen tlich größer werden. Jeden
fa lls näh ert sich ein gasgefeuerter D am pfkessel m it niedriger V erbrennungstem peratur des Gas- L uft-G em isches m it dadurch bedingter hoher A b
gastem peratur am allerw enigsten dem Idealzu
stande. A uch der K raftverbrauch der R einigungs
anlage w ird bei Gas von 5 0 ° w esen tlich höher als bei Gas von 2 0 ° . B e tr ä g t der von den V en tila toren zu erzeugende Pressungsunterschied 2 5 0 mm W a ssersä u le, so sind für die auf 0 ° bezogene G as
m enge von 4 2 0 0 0 0 0 cbm (2 4 Stunden) bei einem W irkungsgrad des V en tila to rs von 0 ,6
Q - h 4 200 0 0 0 • 250
“ 75“ _ 2 4 - 60 - 6 0 - 75 - 0 ,6
erforderlich. D a die 4 2 0 0 0 0 0 cbm Gas von 0 ° nach S eite 5 9 9 bei 2 0 ° das l,0 9 2 f a c h e und bei 5 0 ° das l,3 3 7 f a c h e Volum en haben, so wird der K ra ft
verbrauch für die Erzeugung des Pressungsunter
schiedes von 2 5 0 mm
bei Gas v o n 20 0 1,092 • 270 = 2 95 ,0 P S und „ „ „ 5 0 ° 1,3 3 7 - 2 7 0 = 3 6 0 ,0 „
m ithin eine D ifferenz v o n 6 5,0 P S.
W ird der G asreinigungsbetrieb m it 2 ,7 5 P fg. f .d . K W st b ela stet, so en tsteh t bei einem W irkungs
grad des antreibenden M otors von 0 ,8 8 bei Gas von 5 0 ° gegen Gas von 2 0 ° ein jäh rlich er V erlu st von
6 5 - 2 , 7 5 . 2 4 - 3 6 0 = 1 3 0 0 0jc 1,36 ■ 0 ,8 8 • 100
Nach der Z ahlentafel 1 b eträgt der W a sser
dam pfgehalt je cbm Gas bei 2 0 ° 1 7 ,3 g und bei. 5 0 ° 8 2 ,3 g f. d. cbm Gas. D ie D ifferenz des W asserdam pfgehaltes des Gases von 5 0 ° gegen Gas von 2 0 ° w ird dann -■ (1 ,3 3 7 • 0 ,0 8 2 3
— 1 , 0 9 2 - 0 , 0 1 7 3 ) = 16 0 0 0 kg stündlich. D iese 16 0 0 0 kg W asserdam pf stündlich w erden bei der
N : - = 2 7 0 P S
6 0 2 S ta h l und E isen . ü eb er den E in flu ß des W asserdam pf geholtes in G asbelrieben. 36. Jah rg. N r. 2 6 .
A bkühlung auf 2 0 ° kondensiert und in das W a sc h w asser übergeführt, also w iedergew onnen, w ahrend dieselben bei G as von 5 0 ° den V erb rau ch sstellen zugeführt, also verloren sind. E s e n tsteh t da
durch bei einem W a sserp reis von 4 P f. j e cbm ein w eiterer jä h rlich er V erlu st v o n 16 0 0 0 - 2 4
• 3 6 0 • 0 ,0 4 = 5 5 0 0 */$. E in w e ite r e r , seh r ins G ew ich t fallen d er N a ch teil bei V erw endung des G ases von 5 0 ° gegen Gas von 2 0 ° b esteh t.d a rin ,
1 337
daß die G asm cngc das = l,2 2 5 f a c lie V o lum en h at.
D ie R einigungsanlage des G ases von 5 0 ° muß also gegen die G as von 2 0 ° liefern d e A n lage um 2 2 ,5 % größer bem essen w erden.
A b b ildu n g 3. R ein igu n gsan lage.
D er jä h rlich e M ehraufw and bei V erw endung v o n G as von 5 0 ° w ar
.«
für die W inderhitzerbeheizung . . 176 0 0 0 ,, den G asgebläsebctrieb . . . . 74 100
„ „ G asd yn am ob etrieb . . . . 152 9 2 0
„ „ D am p fk esselb etrieb . . . . 2 700 ,, „ M ehrkraftvorbrauch v o n
65 P S - ... 13 0 0 0
„ in folge d es M ehrw asserverbrau
ches v o n 16 0 0 0 k g ... 5 500 4 2 4 0 0 0
d. h ., h a tte man bisher G as von 5 0 “ und kühlt dasselbe auf 2 0 ° herunter, so erh ä lt man einen B ru tto g ew in n von 4 2 4 0 0 0 J i .
E rfahrungsgem äß sind für die A usw aschung des G ichtstaubes für H eizgas 1,3 und für Ma- scliinengas w e ite r e 1 ,5 1 W a sse r j e cbm Gas er
forderlich. D er W asserverb rau ch der drehbaren R einiger w ird dann
4 2 0 0 0 0 0 - 1 ,3 + 2 2 1 6 3 0 0 • 1,5
2 4 - 60 = 6 cb m /m in
entsprechend einem W a sserverb rau ch von
64 2 0 0 OOÖ • 1000 = 2 cbm je 1000 cbm Gas.
2 4 - 60
N ach S eite 5 9 8 b eträ g t der W asserverb rau ch für die G askühlung auf 2 0 ° 5 1 8 4 k g und für Gas von 5 0 ° 2 0 0 0 k g fü r 1 0 0 0 cbm G as. B ei dem R einigungssystem „ W a sch en und K ühlen in einem A p p a ra t“ erfolgt also g le ic h z e itig m it dem A u s
w aschen des G ich tstau b es in den drehbaren R ei
nigern m it der h ierzu erforderlichen W a ss e r m enge eine A bkühlung des G ases auf 5 0 ° . D ie A bkühlung auf 2 0 ° m acht die A u fstellu n g von statisch en V orkühlern erforderlich, da die ganze K ü h larb eit bis auf 2 0 ° unm öglich in den dreh
baren R einigern g e le iste t w erden kann.
N ach S eite 5 9 8 w ird der W a sse r verbrauch für die G askühlung auf 2 0 ° für die in B e tr a c h t gezogene T agesgasm enge von 4 2 0 0 0 0 0 cbm (2 4 Stunden)
4 2 0 0 0 0 0 - 5 1 8 4 .
—. v w —VT—tt.— = 15 c b m /m m . 10 0 0 - 2 4 - 6 0 '
S oll die v o lle L eistu n gsfäh igk eit der A n lage bei m öglich st geringem K raftverb rau ch erreich t w erden, so is t es nach dem oben G e
sagten erforderlich, daß den dreh
baren R einigern b ereits auf die v e r la n g te T em peratur gek ü h ltes G as zugeführt w ird.
Zu den für die G askühlung auf 2 0 ° erforderlichen 15 cbm W a sser i. d. m in , die über die V o rk ü h ler -verteilt rieseln , käm en, w ie oben an gegeb en , noch 6 cbm
i. d. min für die A usw aschung
des G ichtstaubes in den drehbaren R einigern hinzu, so daß der G esam tw asserverb rau ch einer R einigungsanlage nach Abb. 3 für eine T a g es
leistu n g von 4 2 0 0 0 0 0 cbm (2 4 Stunden), bezogen auf 0 ° und 7 6 0 mm QS, bei einer G astem peratur von 1 5 0 ° m it einem W asserd am p fgeh alt von 8 0 g/cbm sich bei ein er E rw ärm ung des W a ssers von 18 auf 3 4 ° auf 15 + 6 = 21 cbm /m in stellen würde. D em gegenüber ste h t bei dem System
„W aschen und K ühlen in einem A p p a r a t“ für dieselben V erh ä ltn isse, nur m it dem U n tersch ied e, daß dieses G as von 5 0 ° lie fe r t, nach obigem ein V erbrauch v o n 6 cbm /m in. F ü r Gas von 2 0 ° also ein M ehrverbrauch von 15 cbm /m in.
W ä h lt man jed o ch die in folgendem noch zu be
schreibende A n lage, S ystem H ü tten b etrieb , D . R . 1’., so b e tr ä g t die G esam tw asserm enge für G as von 2 0 ° 2 1 — 6 = 15 cbm. G egen Gas von 5 0 ° also nur noch ein U nterschied von 9 cbm /m in.
D a nach S eite 6 0 1 m it der K ühlung der Gase
von 5 0 auf 2 0 ° die R ein igu n gsan lage um 2 2 l/ i %
leistu n g sfä h ig er w ird , die zu r E rreich u n g der
22. Ju n i 1916, ü eher den E in flu ß des W asserdam pfgehaltes in Gasbetrieben. Stahl und E isen. 603
v o llen L eistu n gsfäh igk eit der A nlage erforderliche E r w e ite r u n g also überflüssig w ird, w ird eine R ei
nigungsanlage m it statisch en V orkühlern für Gas von 2 0 ° in den A nlage-, R eparatur- und U n ter
h a ltu n gsk osten nicht teurer werden, als die Gas von 5 0 ° liefernde R einigungsaulage, System
„ W asch en und K ühlen in einem A p p arat“. Von dem B ru tto g ew in n von 4 2 4 0 0 0 Jb w ären also led iglich die Jah resk osten für die Förderung der 9 cbm W a sser i. d. min in Abzug zu bringen.
B e tr ä g t der Strom preis für die elektrisch ange
triebenen Pum pen 2 ,7 5 P fg . f. d. K W st, so werden die jäh rlich en Strom kosten fü r 9 cbm W asser f. d. min bei einer angenommenen manom etrischen F örderhöhe von 3 2 in, bei einem W irkungsgrad des E lek trom otors von 0 ,8 8 und der Pum pe m it 0 ,7
9 0 0 0 • 32 • 2 ,7 5 • 24 • 360
60 • 75 • 1,36 • 0,7 • 0,88 • 100 — lo M ' E s bleibt also ein jä h rlich er R eingew inn von 4 2 4 0 0 0 — 18 1 5 0 = 4 0 6 0 0 0 Jb. N ach S eite 601 b etragen die A nlagckosten für ein G asgebläsc 3 0 0 0 0 0 Jb und für zw ei G asdynam os 2 • 3 5 1 0 0 0 Jb.
D a s Endergebnis der G egenüberstellung der beiden G asreinigungsanlagen ist also folgen d es: .
E in H ochofenw erk mit einem K oksverbrauch von 1 0 0 0 t in 2 4 Stunden, w elch es bisher mit Gas von 5 0 ° arb eitete, erreicht durch w eitere K ühlung der Gase auf 2 0 ° eine 2 2 ,5 % ige Mehr
leistu n g der G asreinigungsanlage. D ie E r w e ite rung derselben w ird dadurch überflüssig. H ier
durch w erden die A nlagek osten fü r die statischen V orkühler m it R ohrleitungen usw . gedeckt.
D ie G asm aschinenanlage w ird um 2 2 ,5 % leistu n gsfäh iger. E s w erden hierdurch die A n lagek osten von ein er G asgebläsem aschine und zw ei Gasdynam om aschinen im B etrage von 1 0 0 0 0 0 0 Jb gespart.
D urch die geringeren A nlagek osten , durch geringeren K oksverbrauch infolge höherer H eiß
w indtem peratur, durch E rsparnis an Löhnen, Ma
terialien usw . ergibt sich ein jä h rlich er Gewinn von 4 0 0 0 0 0 Jb.
E s han d elt sich hiernach um ganz b eträcht
liche W e r te , und es is t durchaus erforderlich, beim E n tw u rf von R einigungsanlagen u nter allen U m ständen eine m öglich st tiefe A bkühlung v o r zusehen.
In dem durchgereelm eten B eisp iel betrug bei 1 0 0 0 t K oksverbrauch (2 4 st) die T a g e sg a s
m onge 4 2 0 0 .0 0 0 cbm. W erd en hierbei 3 0 0 0 t E r z v e r h ü tte t und b eträ g t die K ok sfeu ch tigk eit 7, die des E rzes 1 1 % , die T em peratur der ange
sa u g ten L u ft 2 0 ° , die M enge derselben 3 chm /kg K ok s, die L u ftfeu ch tig k eit 6 0 % und der W a sser
sto ffg eh a lt des G ich tgases 3 %, so w ird sich in dem G ichtgas eine W asserdam pfm enge finden von
1 0 0 0 0 0 0 : 0 ,0 7 + 3 0 0 0 0 0 0 - 0 ,1 1 + 3 0 0 0 0 0 0 • —
• 0 ,0 1 7 3 - 0 ,6 — 4 2 0 0 0 0 0 • 0 ,0 3 ■ 0 ,8 0 4
= 3 3 0 0 7 0 k g . Entsprechend einem W asserdam pf-
, 330 0 7 0 000 0« < i ig elia lt von - ^ ö ö o o o ' = 8 0 &/<*“ > bezogen auf 0 ° , w ie auf S eite 5 9 8 angenommen.
N ach der V erb ren n u n gsgllich u n g für W a sser
stoff verbrennt 1 cbm II im G ew icht von 0 ,0 8 9 k g m it einem halben K ubikm eter S au erstoff im G e
w ich t von 0 , 5 - 1 , 4 3 k g zu einem Kubikm eter W asserdam pf im G ew icht von
0 ,0 8 9 + 0 ,5 • 1 ,43 = 0 ,8 0 4 kg.
In Volum prozenten ausgedrückt, w ürde die W a sser
dampfmenge von 8 0 g/cbm hiernach
0 ,0 8 00 ,8 0 4 ~ ~ 1 0 % betraSen -
B ei B estellu n g einer G asreinigungsanlage g en ü g t hiernach die A ngabe: D er W asserdam pfgehalt b eträgt 10 V olum prozente, bezogen auf das K u
bikm eter Gas von 0 ° . D ie B erechnung einer G asreinigungsanlage erfordert aber, w ie in V or
stehendem g e z e ig t, die B enutzung der Dam pf
tab elle. E s können auch bei dem Operieren mit V olum prozenten leich t Irrtüm er entstehen, da die A ngabe, der W asserdam pfgelialt b eträgt 10 V o lum prozent, nur ein B eg riff ist.
In W irk lich k eit nimmt bei einem G as-W asser- dampf-Gemisch der W asserdam pf denselben Raum ein w ie das Gas, so daß sich 1 cbm bei 0 ° mit W asserdam pf g e s ä ttig te s Gas von 7/16; 6 mm Hg G esam tdruck zusam m ensetzt aus 1 cbm Gas von 7 6 0 mm H g und 1 cbm W asserdam pf von 4 ,6 mm H g. E in zig richtig erscheint daher die A ngabe:
D er W asserdam pfgehalt b eträgt z. B . 8 0 g , b e
zogen auf das K ubikm eter Gas von 0 °.
D ie eingangs angegebene Erwärm ung des W aschw assers um 1 6 ° bildet natürlich nicht die obere G renze, diese kann bis an den T aupunkt heranreiehen. E s kommt bei der B estim m ung der erforderlichen W asserm enge ganz darauf an, in w iew eit man g leich zeitig m it der G askühlung eine gründliche V orw aschung vornehm en w ill.
D iese ist jed en falls zu r V erm eidung von V er
schm utzung und baldigen V ersagen s der drehbaren R einiger besonders w ich tig.
W enn in V orstehendem davon ausgegangen w urde, daß die R einigung m it statisch en V or
kühlern Gas von 2 0 ° und das R einigungssystem
„W aschen und K uhlen in einem A p p arat“ Gas von 5 0 ° liefert, so ll dam it nich t g e sa g t sein, daß die le tz te r e ste ts Gas von 5 0 0 liefern muß.
D er Zweck der A rb eit ist lediglich der, auf die U n w irtsch aftlich k eit einer G asreinigungsanlage aufmerksam zu m achen, bei der die m öglichst tiefe A bkühlung v ern a ch lä ssig t und deren w e se n t
lich stes Merkmal „W aschen und Kühlen in einem
A p p arat“ ist.
(Schlußfolgt.)
G04 S ta h l und E isen. D er heutige S ta n d der neueren Schweißverfahren. 3 6. Jahrg. Nr. 25.
A bbildung 4 4 . A zetylen -Sau erstoff-S ch w eiß b ren n er.
sic gegen Erwärm ung zu schützen. E s dürfte dies um so wichtiger sein, als das M ischungsverhältnis der Gase durch die Erwärmung verändert und die Klamme, infolge verringerter Azetylenzufuhr, sauer
stoffreicher wird. Außerdem wurde durch eingehende Versuche, z. B. von T h o m a 1) , nachgewiesen, daß
') K arbid und A zety len 1911, N o v ., S . 265.
ergibt sich nur eine Temperatur von 1900 bis 2000°
am heißesten P unkt der Flam m e, etw a 10 m m vor der Brennermiindung. D iese Flam m enstelle ist an einer bläulichen Färbung zu erkennen.
1) B erich te d es V ersuchsfeldes für W erk zeu gm aschi
nen an d er T echnischen H o ch sch u le B erlin, H e ft 2, 1912.
Der heutige Stand der neueren Schweißverfahren. III.
V on S)ipi.=3ing. P- S c h i m p k e in C hem nitz.
(F o rtse tzu n g v o n S eite 5S6.)
^ ^ c h w e i ß b r e n n e r u n d S c h w e iß f l a m m e . Für
^ die W asserstoff-Sauerstoff-Schweißung ist auch heute noch ein einfacher Brenner in Gebrauch, der eine entsprechende Ausbildung des D aniellschen Hahns darstellt. Abb. 42 zeigt die Ausführung dos Drägerwerks Lübeck. Von den Kanälen a und b treten die beiden Gase durch feine Oeffnungen in den Misch- rauin e und gehen w eiter zur auswechselbaren Brennerspitze.
Der erste brauchbare A z e ty len-Sauerstoff-Brenner wurde von F o u c h c ausgebil
det. Er ist in der in Abi). 43 dargestell
ten Form (A utogen
werke, Berlin) oder in ähnlicher Ausfüh
rung heute noch viel
fach in Gebrauch. D er Sauer
stoff ström t aus dem Rohr A aus, saugt das aus der Rohr
leitung C kommende, niedrigge
spannte A zetylen injektorartig an und m ischt sich m it ihm in der Mischkammer B . Die langen, engen Röhren C (1 bis 3 mm Durchmesser, 1 m Länge) sollen einen Schutz gegen das Zurückschlagen der Flam m e in
A b bildung 4 2 .die A zetylcnleitung bilden, be-
W asseraioff-S au erstoff-aber zugleich eine nicht
die Entfernung e für die Injektorwirkung von aus
schlaggebender Bedeutung ist. E ine Verschiebung der D üsenspitze um ]/z mm ergab z. B. bei gleich- bleibendem Sauerstoffverbrauch von 450 1 stündlich nur 226 1 gegenüber 535 1 stündlich angesaugtem Aze
tylen vorher. B ei der Brennerherstellung w ird die richtige D üsenlage m eist durch ausführliche Brenn
versuche bestim m t. Außer den beiden angeführten gib t es noch eine große Anzahl brauchbarer A zetylen
brenner. S ie ergeben teilw eise ganz verschiedene Flammengrößen und -hitzen, sind also nicht alle von gleichem Wert, W issenschaftliche Untersuchungen über Schweißbrenner sind in letzter Zeit von L u d -
A b bildung 4 3 . F oüeho-B ren ner für A zety len -S a u er sto ff.
w ig im Versuchsfeld für W erkzeug
maschinen an der Technischen H och
schule in B erlin gem acht worden1) und haben zur Klärung der Frage der richtigen Brennerkonstruktion beigetragen.
U m ein Zurückschlagen der Schweißflamme in den Brenner zu verhindern, is t es zweckmäßig, die Ziind- geschwündigkeit des Gasgemisches hcrabzusetzen.
Schw eißbrenner.
erwünschte Drosselung der A zety
lenzufuhr. D a zum Schutz gegen Explosion stets die W asservorlage vorgesehen ist, so sind bei dem in Abb. 44 schem atisch dargestellten, von der Firm a E. Schneider, Chemnitz, gebauten Brenner diese engen Röhren weggelassen. Ferner ist die Mischdüse m w eit nach hinten verlegt, um
Außerdem ist. es erwünscht, jede oxydierende W ir
kung der Flam m e zu verhindern. Beides wird dadurch erreicht , daß m an das M ischungsverhältnis der Gase nicht der vollkom m enen Verbrennung entsprechend w ählt, sondern einen Ueberschuß an brennbarem Gas einführt, W asserstoff und Sauerstoff verbrennen nach der Gleichung: 2 H + O = H 2 O zu Wasser
dampf. D as praktisch erprobte V erhältnis Wasser
stoff zu Sauerstoff is t demgegenüber 4 : 1 bis 5 : 1 .
Infolge dieses W asserstoff Überschusses und der durch
D issoziation des Wasserdampfs verbrauchten Wärme
2 2 . J u n i 1 9 1 6 . D er heutige S ta n d der neueren Schweißverfahren. S ta h l und E isen . 605
Zur vollständigen Verbrennung von Azetylen sind nach der Gleichung: C2 II, + 5 0 = 2 C 02 + H 20 2,5 cbm Sauerstoff erforderlich oder 0,4 Teile A zetylen auf 1 T eil Sauerstoff. D a man praktisch aber wieder m it Azetylenüberschuß arbeiten muß, kann m an nach A m ö d e o annehmcn1), daß die Ver
brennung sich in der Flamm e zunächst nach der Gleichung: C2 H 2 + 2 0 = 2 CO + FI» vollzieht. Der
A bbildung 45.
F orm en der A zetylen-Saucrstoff-Schw eißf lam m e.
zur weiteren Verbrennung erforderliche Sauerstoff wird dann der umgebenden Luft entzogen, und man erhält: 2 CO + H , + 3 0 = 2 C 0 2 + H 2 0 . Nach diesen Gleichungen ist das.günstigste Verhältnis von A zetylen zu Sauerstoff im Schweißbrenner 1 :1, was auch durch die vorher erwähnten Versuche von Lud
w ig bestätigt wird. In der Praxis braucht ein Brenner jetzt etwa 0,7 Teile A zetylen auf 1 T eil Sauerstoff, diesen Untersuchungen gegenüber
also noch zu v iel Sauerstoff. D ie A zetylen - Sauerstoff - Flamm e hat nach Ludwig eine Temperatur von 3000 bis 4000 °, nach Versuchen des D eutschen Azetylenvereins 3050 bis 4000°, ist also bedeutend heißer als die Wasserstoffflamme. D ie richtige E instellung der Azetylenflamm e am Schweißbrenner bietet keine Schwie
rigkeiten (s. Abb. 45). Man sieht stets einen hellen Kern (bei 50 % C2 II2, 50 % O). D ies ist die Stelle der Dissoziation von Azetylen und dam it der höchsten Temperatur.
Außerdem ist ein großer, dunklerer Mantel vorhanden. B ei einer gerin
gen Aenderung des Mischungsver
hältnisses, z. B. 1,5 und 3,3 % Azetylenüberschuß, wird die weiße, helleuchtende Flamm e bedeutend größer. In W irklichkeit bleibt der frühere heiße Flam m enkern, das überschüssige Azetylen verbrennt nur im Luftsauerstoff in heller
Flamm e. Bei Sauerstoffüberschuß (z. B. 61,2% 0 ) schnürt sich der w eiße Flammcnkern hinter der Brennermündung ein und wird kürzer.
E s sei hier noch darauf hingewiesen, daß auch die Funkenprobe bei allen Flammenschweißungen zur Beurteilung der Flamm e herangezogen werden kann. B ei Sauerstoffüberschuß zerstieben die beim Schweißen abspringenden Funken sternartig, bei richtiger Flammeneinstellung behalten sie Kugelform.
') R e v u e d e la Souduro autogene 1910, S ep t., S. 1S5.
D ie Schweißbrenner werden, den Matcrialstärken entsprechend, m eist in etwa 6 bis 10 verschiedenen Größen hergestellt, Azetylenbrenncr für Material
stärken von 3/10 bis über 40 mm (ausnahmsweise). E in Auswechseln der Ausströmdüse allein zum Arbeiten m it verschiedenen Blechstärken genügt nicht. Es müssen auch Blasrohr und Saugdiise, also fast der ganze Brenner, ausgewechselt werden. Als Norm wird angenommen, daß der stündliche Azetylenver
brauch eines Brenners je mm Blcchstärkc etwa 75 1 beträgt. Hiernach sind die verschiedenen Schweiß
brennergrößen festgelegt.
S c h w e iß u n g m it g e lö s t e m A z e t y le n . Dem Azetylcn-Nicderdruckverfahren am nächsten steht die Azetylen-Hochdruckschweißung, das Arbeiten m it gelöstem Azetylen (Acétylène dissous, D issous
gas, auch Autogas genannt), das seit längerer Zeit schon in der Haus- und Wagenbeleuchtung, neuerdings aber erst in der Schweißtechnik größere Anwendung findet.
Unter einem Druck von mehr als 2 at nim mt Aze
tylen explosive Eigenschaften an. Um es komprimiert in Flaschen verwenden zu können, ging man zunächst dazu über, Azetylen in Azeton (CIT3 . CO . C H 3, aus Ilolzkalk gewonnen) aufzulösen. 1 1 Azeton löst
geschaffen, daß man die Flaschen m it einer porösen, das Azeton aufsaugenden Masse anfüllt, die die Fort
pflanzung einer Explosion verhindert. Deutsche Dissousgasfabriken liegen zurzeit in Döse bei Cux
haven, Reisholz bei Düsseldorf, Friedrichshafen, Bor- sigwaldc bei Berlin und R ottluff bei Chemnitz.
Die Anlage der jetzt in Betrieb kommenden1)
„Sächsischen Gesellschaft für Kohlenwasserstoffe in Chemnitz“ zeigt Abb. 46. D as Azetylen wird in den
l ) Seit Juli 1914 in Betrieb.
78 s r ,s % c z /Vz '7°r 'n a /
A bbildung 46.
A n lage zur E rzeugung v o n gelöstem A zetylen.
praktisch 241 Azetylen. D ie Lösungsfähigkeit wächst proportional dem Druck, so daß bei 15 at (höchster in Deutschland zugelasse
ner Druck) 11 Azeton 3601 Azetylen aufnehmen kann.
Wenn nun auch diese Lö
sung wesentlich weniger explosiv ist, so wird die genügende Sicherheit ge
gen Explosion erst dadurch
6 0 6 S ta h l und E isen . D er heutige S ta n d der neueren Schw eißverfahren. 3 6. Jahrg. N r. 25.
Entw icklern a erzeugt, geht durch den Wäscher b zum Gasbehälter e, dann durch die R einiger f und Trockner g zum Gasmesser h, von diesem durch einen Stoßfänger i (Ausgleich der durch das Ansaugen im Kompressor hervorgerufenen Druckschwankungen) zum Trockenturm k. In den Kompressoren 1 wird cs dann auf 15 at Druck gebracht und nach dem Durch
strömen der Separatoren m (Oelabscheider) den Flaschen zugeführt, die auf den Rampen n und o stehen. Zum A ntrieb der Kompressoren dient der Elektrom otor p m it Kupplungen q. N ach der Füllung läß t m an die Flaschen liegen, w eil der Druck infolge des langsamen Lösens von A zetylen in A zeton zurückgeht, und füllt dann noch ein- oder zw eim al nach. D ie Flaschen sind in derselben Fabrik vorher m it einer porösen Masse gefüllt, die Fabrikgeheim nis ist, vielfach aber aus H olzkohle, verm ischt m it zementbildenden Substan
zen (Kieselgur) und Wasser, besteht. Sie wird zu einem Brei angerührt, dann in die Flasche gebracht und getrocknet. In Am erika hat die Herstellung ge
lösten Azetylens schon einen viel größeren Umfang angenommen als in Deutschland. Man verw endet dort als porösen Stoff eine Asbestm asse. E ine be
triebsfertige Stahlflasche von z. B. 50 1 W asserinhalt
A iefj/en
A b bildung 4 7 . S ch em a tisch e Skizze ein es B renners für g e lö ste s A z ety len .
