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H andbuch der Feuerungstechnik und des Dampfkesselbetriebes
unter besonderer Berücksichtigung der Wärmewirtschaft
Dr.-Ing. Georg Herberg
S tu ttg a rt
In g en ieu rb ü ro fü r K raft- u n d W ärm ew irtschaft
M it
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■ LV ierte, e rw e ite rte A uflage
84 Textabbildungen, 118 Zahlentafeln sowie 54 Kechnungsbeispielen
B e r lin
V e r l a g v o n J u l i u s S p r i n g e r
1 9 2 8
S . S T
S.01
Alle Rechte, insbesondere das der Ü bersetzung in fremde Sprachen, Vorbehalten.
Copyright 1922 by Julius Springer in Berlin.
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2 . 6 1 - 8 8
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3 5o | s
0Aus dem Vorwort zur ersten, zweiten und dritten Auflage.
Verfasser, der lange Ja h re auf dem Gebiete des K esselhausbetriebes un d der F euerungstechnik p rak tisch u n d theoretisch tä tig is t u nd vielfach die Lücken der bisherigen L ite ra tu r em pfunden h a t, b eab sichtigt, m it diesem H andbuche eine zugleich einfache u n d doch m ög
lichst vollständige D arstellung dieses Fachgebietes u n d seiner wissen
schaftlichen A rbeitsweise zu geben. Es soll ■ allen denen ein D ienst erwiesen werden, welche dieses F achgebiet studieren u n d die beruflich in die Lage kom m en, B erechnungen von D am pfanlagen anstellen zu müssen, solche anzulegen u n d zu bauen oder den B etrieb von K essel
hausanlagen zu überw achen. D er w issenschaftliche Teil fü h rt alle die F euerungstechnik betreffenden R echnungen aus u n te r B erücksichtigung der neuesten Versuchsergebnisse, die sich in den verschiedensten Z eit
schriften z e rstre u t finden, u n d eigener Versuche.
D abei sind aber n ich t n u r die einfachen Form eln sowie überschlägige u n d genaue Rechnungsw eisen n eb st Fehlergrenzen gegeben, wobei es d an n jedem einzelnen überlassen bliebe, deren A nw endung zu suchen u n d sich durch ein Gemenge von Zahlen u n d Form eln hindurchzufinden, sondern es w ird besondere Sorgfalt verw endet auf eine klare u n d ü b e r
sichtliche D arstellung der Zusam m enhänge der verschiedenen G rößen und Vorgänge. D enn die gegebenen F orm eln u n d V erhältniszahlen usw.
gew innen e rst das rech te Leben, w enn m an sie angew endet sieht. D es
halb sind au ß er Z ahlentafeln sehr viele zeichnerische D arstellungen eingefügt, die teils die R echnung ersetzen, teils klarere Ü bersichten bieten als einfache Zahlenreihen, weil m an auf einen Blick bei Ä nde
rung einer Größe die W irkung auf eine andere Größe übersieht, u n d weil sich solche Schaubilder leicht dem G edächtnisse einprägen. So
w eit es nü tzlich u n d angängig erschien, w urden die gegebenen B e
ziehungen sofort an H a n d von Beispielen, die alle aus w irklichen B e
triebsverhältnissen u n d eigenen Messungen entnom m en sind, ausgew ertet.
Besonderer W ert ist auf eine genügende B eachtung der w i r t s c h a f t l i c h e n V e r h ä l t n i s s e gelegt. D as K esselhaus w ird als w irtschaftliche E in h eit b e tra c h te t, aber n u r als Einzelglied des ganzen W erkes. Diese
IV Aus dem V orw ort zur ersten, zw eiten u n d d ritte n Auflage.
B etrachtungsw eise zieht sich d u rch das ganze B uch h in d u rch als E r gänzung der rein technischen Seite. D enn d er In g en ieu r d a rf n ic h t allein K o n stru k te u r sein, sondern seine A rbeiten soll ein ech ter k a u f
m ännischer G eist durchw ehen, d er den w irtschaftlichen W ert d e r Stoffe u n d des Geldes rich tig ab sc h ä tz t gegenüber den rein technischen Mög
lichkeiten. Gerade die E euerungstechnik, welche den k o stb are n , in seiner Menge begrenzten B rennstoff, die K ohle, verw endet, is t v e r
p flich tet, m it diesem S chatze so sparsam wie m öglich um zugehen, bis die fortschreitende T echnik neue K raftq u ellen erschlossen h at.
Die erste A uflage des H andbuches fan d ih ren H a u p ta b sa tz gerade zur Z eit des großen W eltkrieges, was auch als Zeichen des im d eu tsch en W esen tief b egründeten E rk en n tn isd ran g es u n d Sinnes fü r G ründlich
k e it u n d W issenschaft anzusehen ist, der selbst in den h ä rte ste n Z eiten noch nach B efriedigung rin g t u n d uns hoffen lä ß t, d aß w ir au ch diese schwere P rü fu n g des K rieges u n d d er N achkriegszeit, die noch erh ö h te F orderungen an unsere geistige E nergie stellt, s ta n d h a ft ü b ersteh en . Bei der B earbeitung der zw eiten Auflage, m it d e r m ich d e r V erlag noch w ährend des K rieges b e a u ftra g t h a tte , hab e ich m ich n ach m einer R ückkehr aus dem Felde b em üht, der technischen E n tw ick lu n g u n d den neuen F orschungen gerecht zu werden. D er Stoff erfu h r d ab ei eine teilw eise U m stellung u n d E rw eiteru n g an vielen Stellen.
D er w irtschaftliche G esichtspunkt, der ja das ganze B uch d u rc h zieht, w urde noch schärfer h erausgearbeitet. D ie N euordnung d e r B e
ziehungen des sozialen O rganism us möge d abei alle b ra u ch b aren K rä fte zur M itarbeit freim achen. A ber auch fü r die technischen B eru fsstän d e sollte endlich die Zeit gekom m en sein, viel m ehr als bisher ihre w irt
schaftliche Schulung, „die E rziehung zum W irkungsgrade“ , u n d das im Berufe erw orbene technische u n d soziale D enken u n d W issen zum B esten des deutschen Volkes in öffentlicher M i t a r b e i t zu verw erten.
Diese D reiheit, W i r t s c h a f t , g e i s t i g e K u l t u r u n d r e c h t l i c h s t a a t l i c h e s L e b e n , m uß den G rund bilden, auf dem das neue R eich aufzubauen ist.
N ach kau m 1 J/2 Ja h re n schon m ach te sich das B edürfnis n ach d er d ritte n Auflage geltend. Diese erfuhr in einzelnen Teilen notw endige E rgänzungen u n d Ä nderungen.
G rundsätzliche E rö rteru n g en ü b er w irtschaftliche F rag en im großen R ah m en u n d über die Stellung der T echnik im gesam ten sozialen O rga
nism us b rin g t der neu eingeführte A b sch n itt „Z u r E in fü h ru n g “ .
Vorwort zur vierten Auflage. V Von der B eschreibung baulicher Einzelheiten der Kessel, F eu e
rungen, A p p arate usw., die sich reichlich in der F a c h lite ra tu r u nd den W erbeschriften d er F irm en finden, w urde ebenso wie früher m ög
lichst abgesehen, im In teresse des B estrebens, das K e s s e l h a u s a l s w i r t s c h a f t l i c h e E i n h e i t zur D arstellung zu bringen.
H alle a. d. S., im J a n u a r 1913.
S tu ttg a rt, im A ugust 1919.
S tu ttg a rt, im Dezem ber 1921.
D r.-Ing. Georg Herberg.
Vorwort zur vierten Auflage.
N achdem in den letzten Ja h re n die D am pftechnik durch E in fü hrung d er K ohlenstaubfeuerungen u nd des H ochdruckdam pfes so große F o rtsc h ritte gem acht h a t u n d das Interesse für W ärm ew irtschaft erheblich gewachsen ist, m u ß te diese Auflage in großen Teilen ganz u m g earb eitet u nd auf den neuesten S ta n d der Technik u nd Forschung g eb rach t werden, was ü b erall bem erkbar sein wird.
V orangestellt w urde A b sch n itt I über die W ärm e, worin versucht wird, das q u alitativ e W esen derselben, wie es sich in ihren E rschei
nungen offenbart, darzustellen auf G rund der E rkenntnisse, wie sie uns von D r. R udolf Steiner in so tiefgründiger W eise gegeben w urden.
D urch H erausgabe der neuen D am pftabellen von K noblauch, R aisch u n d H ausen, die m it freundlicher E rlaubnis der Verfasser u nd des V er
lages am Schlüsse als Z ahlentafel 117/18 aufgenom m en w urden, m achte es sich notw endig, säm tliche R echnungen nach diesen Tafeln um zu ändern. Viele neue K u rv en zur erleich terten R echnung u nd Ü bersicht w urden eingefügt. N om ogram m e w urden n ic h t darg estellt; sie ge
s ta tte n wohl rasche R echnung für den K undigen, aber lassen den inneren Zusam m enhang der einzelnen G rößen n ich t m ehr anschaulich erkennen, so daß n u r noch ein autom atisches u nd a b stra k te s R ech n en bleibt. D ie B erechnungen ü b er L uftbedarf, V erbrennungsm engen, L uftübdrschuß, W ärm everluste usf. in A b sch n itt 7 bis 12 w urden u n ter B erücksichtigung der neuen „ R ich tlin ien “ , welchen der obere H eizw ert zugrunde hegt, d u rch g efü h rt u n d erw eitert. N eu aufgenom m en w urde vor allem A b sch n itt 14 ü b er gasförm ige B rennstoffe, A b sch n itt 17 über H ochdruckdam pf u n d H ochdruckm aschinen, A bschnitt 18 über kom b in ierte K ra ft- u n d W ärm ew irtschaft, A b sch n itt 21 über L uftvorw ärm er, A b sch n itt 24 ü b er D am pf- u n d Heizwasserspeicher, A b sch n itt 25 über E lektro-D am pfkessel.
Zum Schlüsse sei H e rrn D ipl.-Ing. R . K ad en , welcher mich bei U m arb eitu n g u n d U m rechnung in w ertvoller Weise u n te rs tü tz t h a t,
VI V orw ort zur vierten Auflage.
u n d den Firm en, welche die A bbildungen d er n euesten K o n stru k tio n e n u nd K u rv e n bereitw illigst zur Verfügung g estellt haben, der gebührliche D an k gesagt.
E s stam m en die Abb. N r. 3, 19, 4 5 -4 8 , 5 5 -5 8 von J . A. Topf & Söhne, E rfu rt; N r. 35—38 von L. & C. Steinm üller, G um m ersbach; N r. 1, 2, 14—16 von D eutsche B abcock u. W ilcox D am pfkesselw erke A.-G., O ber
h ausen; N r. 39 von M oritz J a h r, G era; N r. 17, 18 von F rä n k e l & Vie- bahn, Leipzig; N r. 22 von der H anom ag, H an n o v er-L in d en ; N r. 51 von D ipl.-Ing. H . Föge, H an n o v er; N r. 83 von D r. M artin Böhm e, Berlin-W .
A uch diesm al danke ich der V erlagsbuchhandlung u n d allen denen, die durch eingehende Besprechungen, Ä ußerung v on W ünschen u n d R atschlägen a n der N eufassung d er v ierten A uflage m itgeholfen h ab en .
S t u t t g a r t , im N ovem ber 1927.
D r.-In g . Georg Herberg.
Inhaltsverzeichnis.
Z u r E i n f ü h r u n g ... 1
I . Ü ber die W ä rm e . 1. Ü b e r d a s W e s e n d e r W ä r m e ... 10
a) Allgemeines ... 10
b) Ü b er die W ärm e un d ihre W i r k u n g ... 13
c) W ärm eleitung ... 16
d) Strahlende W ä r m e ... 16
e) W asser u n d D a m p f ... 17
f) Die W ärm e un d die N a tu r r e ic h e ... 18
I I . D ie K e sse lb a u sa n la g e n . 2. D ie E i n r i c h t u n g v o n K e s s e l h ä u s e r n ... 19
a) G rundsätze fü r die E inrichtung ... 19
b) W ichtige E inzelheiten fü r K e s s e lh ä u s e r ... 23
c) K ohlenförderung un d -la g e ru n g ... 26
d) Aschen- u n d S chlack en en tfern u n g ... 31
e) Behördliche V orschriften u n d A rb e ite rs c h u tz ... 33
f) K ünstlerische G estaltung in der T e c h n i k ... 36
I I I . A llgem eine W ä rm e te c h n ik . 3. A l l g e m e i n e r g a s - u n d w ä r m e t e c h n i s c h e r T e i l ... 38
a) Zustandsgleichungen fü r vollkommene G a s e ... 38
b) Die V erbrennungsgleichungen . . ... 41
c) Anwendung auf die verschiedenen B r e n n s to f f e ... 43
d) Die spezifische W ärm e der V e r b r e n n u n g s g a s e ... 44
e) Das spezifische Gewicht der V e rb ie n n u n g s g a se ... 54
f) Gewicht, D ichtigkeit u nd W assergehalt der L uft, F euchtigkeits m essungen ... . ... 58
g) F este u n d flüssige K örper, T a b ellen ... 65
1. W asser S. 65. 2. Spezifische W ärm e fester u nd tro p fb ar flüs siger K örper S. 66. 3. Spezifische Gewichte fester u n d flüssiger K örper S. 66. 4. V erdam pfungswärm e S. 68. 5. Schmelzwärme S. 68. 6. Siedepunkte S. 69. 7. Längenausdehnung fester K örper durch die W ärm e S. 69. 8. Schmelz- oder G efrierpunkte u n d E rsta rru n g s p u n k te verschiedener Stoffe S. 69. 9. Z ündpunkte S. 70. 4. W ä r m e ü b e r t r a g u n g d u r c h B e r ü h r u n g (a), L e i t u n g (I) u n d S t r a h l u n g . . . . 1 . . '. ."f. .- . . . . . . . • H L i • 70 a) W ärm eübergangszahl a . ... 71
W ärm eübergang an R ohre u n d R o h rsc h la n g e n ... 74
b) W ärm eleitung X ... 77 Seite
V I I I Inhaltsverzeichnis.
c) W ärm edurchgangszahl k ...
d) W ärm eabgabe durch Strahlung u n d gleichzeitig d urch B erührung 84
e) W ärm edurchgang d urch n ack te u n d um hüllte R o h r e ... 88
f) D er m ittlere T em peraturunterschied ... 90
IV . D ie V e rb re n n u n g a u f d er F e u e ru n g . 5. D ie B r e n n s t o f f e ... 92
a) Vorkomm en u n d Eigenschaften sowie K ohlenförderung der E rd e . . . 92
b) W ärm epreis u n d D a m p f p r e i s ... 102
c) V erbrennungserscheinungen der K o h l e ... 105
d) O berer u n d u n te re r H e i z w e r t ...109
e) Zusam m ensetzung der B r e n n s to f f e ... 111
1. F este B rennstoffe S. 111. 2. Flüssige B rennstoffe S. 120. 3. Gasförmige B rennstoffe S. 120. 6. D ie F e u e r u n g e n ... 121
a) S te in k o h le n f e u e ru n g e n ... 121
I. H andfeuerungen: 1. P lanroste m it natürlichem Zug S. 121. 2. P lan ro ste m it U n te r w ind-D am pfgebläse oder künstlichem Zuge S. 121. 3. F eststeh en d e Schrägroste, sog. Tenbrinkfeuerungen S. 122. II . Selbsttätige Feuerungen ...122
1. W urffeuerungen m it Schaufeln oder W u rfräd ern S. 123. 2. V or schubfeuerungen S. 123. 3. U nterschubfeuerungen S. 124. 4. M echa nisch bewegte Schrägroste S. 125. 5. K ohlenstaubfeuerungen S. 125. b) B ra u n k o h le n fe u e ru n g e n ...130
1. Schrägrostfeuerungen m it festliegenden, w agerechten S tufen oder m it R o ststäben S. 130. 2. Schrägroste m it m echanisch b e w egten S tufen oder S täb en S. 133. 7. V e r b r e n n u n g s l u f t m e n g e ... 133
a) D ie V erbrennungsluftm enge ohne L uftüberschuß L 0, berech n et aus der Zusam m ensetzung des B rennstoffes bei vollkom m ener V erbrennung 133 b) Die V erbennungsluftm enge m it L uftüberschuß L, berechnet aus der G asuntersuchung, auch bei unvollkom m ener V erbrennung . . . 136
8. D ie V e r b r e n n u n g s g a s m e n g e i n K i l o g r a m m u n d K u b i k m e t e r n 138 a) Vollkommene V e r b r e n n u n g ...138
b) U nvollkom m m ene V e r b r e n n u n g ...141
c) N äherungs weise Berechnung der trockenen Gasmenge u n d des G as gewichtes aus dem H eizw erte der K o h l e n ...143
9. D e r L u f t ü b e r s c h u ß ... 146
a) Vollkommene V e r b r e n n u n g ...146
b) Unvollkom m m ene V e r b r e n n u n g ... 150
10. D e r H ö c h s t g e h a l t d e r V e r b r e n n u n g s g a s e a n K o h l e n s ä u r e ( + schwefl. Säure) = (k,)m u n d die B estim m ung von C O ... 152
a) A llg e m e in e s ... 152
b) (K)m berechnet aus der Zusam m ensetzung des B rennstoffes . . . . 154 c) (ks)m berechnet aus der Zusam m ensetzung der R auchgase in R a u m
teilen I 517
d) Die E rm ittlu n g von CO aus (ks)m ... I 59
Seite
Inhaltsverzeichnis. IX Seite 11. D ie V e r b r e n n u n g s t e m p e r a t u r u n d d e r E i n f l u ß d e r S t r a h l u n g 161
a) Verlustlose V erbrennung im geschlossenen R a u m e ...161
b) V erbrennung u n ter V erlusten sowie u n te r W ärm eausstrahlung auf die H e iz flä c h e n ... 162
12. D ie W ä r m e v e r l u s t e im K e s s e l b e t r i e b e ... 168
a) A bgasverlust durch freie W ärm e der Rauchgase bei vollkomm ener V erbrennung (ohne CO-Bildung) ... 170
b) A bgasverluste durch fühlbare W ärm e der Rauchgase bei unvollkom m ener V e rb re n n u n g ... 172
c) D er V erlust durch unverb ran n te G a s e ...176
d) V erlust durch A schenrückstände un d S c h l a c k e ... 180
e) V erlust durch Flugkoks . ... 181
f) W ärm everlust durch R uß in den V erbrennungsgasen... 182
g) V erlust durch Strahlung u n d L e i t u n g ... 183
h) D er W ir k u n g s g r a d ... 193
K ohlenersparnis — B erechnung eines H eizv ersu ch es... 195
i) D er W irkungsfaktor V w ... . . ... 199
k) D er Zusam m enhang zwischen dem C 0 3-G ehalt der V erbrennungs gase, ihrer T em peratur, dem W irkungsgrade u nd dem Abgasverluste 201 13. B e r e c h n u n g d e r R o s t f l ä c h e ... 203
a) R o s tb e a n s p ru c h u n g ... 203
b) Größe der F euerräum e u n d F e u e rra u m b e a n sp ru c h u n g ... 205
c) Verdampfungsziffer der B r e n n s t o f f e ... 207
14. Ergebnis der Feuerungsuntersuchung fü r gasförmige Brennstoffe . . . 210
a) Theoretisch erforderliche L uftm enge L 0 ...210
b) Volumen der V erbrennungsprodukte V „ ...211
c) W ärm everlust durch die freie W ärm e der abziehenden V erbren nungsprodukte ... . . . . . . 211
d) W ärm everlust durch unvollkom m ene V erbrennung Qu ...211
V. Die K esselh eizfläch e. 15. B e r e c h n u n g d e r K e s s e l h e i z f l ä c h e ... 212
a) K e sse lb e a n sp ru c h u n g ... 212
b) A bgastem peratur u nd K esselb ean sp ru ch u n g ... 212
16. B e a n s p r u c h u n g e i n z e l n e r T e ile d e r K e s s e l h e i z f l ä c h e u nd Z ie le d e s n e u e r e n K e s s e l b a u e s ... 214
. a) W ärm e Verteilung auf einzelne H eizflächenteile... 214
Bei Flam m rohrkesseln. — Bei stehenden W asserrohrkesseln. b) D er W a s s e r u m la u f ... 220
c) Die D am pfnässe u nd M ittel zur V erringerung ... 220
d) H ochleistungskessel... 223
e) R auchgasvorw ärm er in V erbindung m it K e s s e l n ... 229
17. H o c h d r u c k d a m p f ... 233
a) K e s se lb a u a rte n ... ■ ■ ■ 233
b) Die V orteile des H ochdruckdam pfes im B e tr ie b ... 234
1. K ondensationsm aschinenbetrieb S. 235. 2. Gegendruck u nd Zw ischendam pfbetrieb S. 236. — 3. V orschalten vonH ochdruckdam pf- anlagen v o r bestehende Dam pf- u n d K raftanlagen m it bisher ü b licher S p a n n u n g ... 237
X Inhaltsverzeichnis.
V I. W ä rm e w irtsc h a ftlie h e E in ric h tu n g e n . Seite
18. K om binierte K raft- u n d W ärm ew irtschaft, H e iz k r a f tw e r k e ... 238
a) A llg e m e in e s ... 238
b) G e g e n d ru c k b e trie b ... * ■ 241
0) Z w iS e h e n d a m p fb e trie b ...243
d) Verwendung des V a k u u m d a m p f e s ... 244
e) H erabsetzen der D a m p f d r ü c k e ...245
f) A usnutzung der S c h w a d e n a b d ä m p fe ... 246
g) A bgabe überschüssigen S t r o m e s ...246
h) Angliederung passender F a b rik a tio n sz w e ig e ... 246
1) K ra ft-u n d W ärm eausgleich m it ben ach b arten U nternehm ungen . . • 247
k) Soziale E instellung . ... 247
1) H arm onisieren der technischen A r b e its p r o z e s s e ...248
m) E nergiebedarf un d A bfallenergie verschiedener Industriezw eige . . . 249
19. D e r D a m p f ü b e r h i t z e r ... 251
a) D er überhitzte D a m p f ...251
Verwendung des ü b erh itzten D a m p f e s ... 251
D er R au m in h alt . . . ... 252
Die spezifische W ärm e des ü b e rh itz te n D a m p f e s ...254
b) B erechnung der H e iz f l ä c h e ... 257
c) Die E rsparnis durch E in b au des Ü b e r h it z e r s ... 261
D am pfersparnis . . . . . • > ■ • ■ i ...261
K o h le n e r s p a r n is ... ■">. , . . . 262
d) K osten der D a m p fü b e rh itz u n g ... 264
e) W irkungsgrad des Ü b e rh itz e rs ...266
f) A usführung u nd A n o rd n u n g ... 268
20. D e r R a u c h g a s v o r w ä r m e r ( E k o n o m i s e r ) ... 272
a) A n o r d n u n g ... 272
b) Berechnung der H e i z f l ä c h e ... 277
c) K ohlenersparnis durch den R a u c h g a sv o rw ä rm e r...283
21. L u ftv o rw ä rm e r... 286
22. A b g a s b e h e iz t e K e s s e l u n d A b h i t z e v e r w e r t u n g ... 288
23. A b d a m p f v e r w e r t u n g s g ... 296
a) R ö h r e n a p p a r a t e ... 296
b) Beheizte B e h ä l t e r ... 301
24. D am pfspeicher u n d H e iß w a sse rs p e ic h e r...302
25. E le k t r o - D a m p f k e s s e l...309
a) A llg e m e in e s ...309
b) A usführungsform en . ... 310
c) B erechnung des E lek tro d am p fsp eich ers... 311
26. K o n d e n s a t r ü c k g e w i n n ... 318
27. D a m p f e n t ö l u n g ...319
V II. Die E in m a u e ru n g der K essel u n d d er S c h o rn s te in . 28. D a s K e s s e l m a u e r w e r k u n d Z u b e h ö r ... 321
a) Größe der F e u e r z ü g e ... 321
b) A usführung der E in m a u e r u n g ... 322
c) Zubehörteile un d A u s s t a ttu n g ... 326
29. D e r S c h o r n s t e i n ... 328
a) A llg e m e in e s ... 328
b) Berechnung der Zugstärke u n d der S c h o rn s te in h ö h e ... 333 1. Zugverlust Z,v durch Erzeugung der Gasgeschw indigkeit w S. 335.
2. Zugverlust durch R eibung Z R S. 337. 3. Zugverlust Z A durch A b
Inhaltsverzeichnis. X I
kühlung der Gase im Schornstein S. 337. 4. Z ugverluste in der K esselanlage S. 341.
c) B erechnung der S chornsteinw eite...
d) E rfahrungsform eln u nd E r f a h r u n g s w e r te ...
e) Die Z u g m e s s u n g ... ...
VIII. R ohrleitungen.
30. W ä r m e a b g a b e g e h e i z t e r n a c k t e r R o h r e a n L u f t ...
31. A b k ü h l u n g s v e r l u s t ( d u r c h B e r ü h r u n g u n d S t r a h l u n g ) b e im S t r ö m e n v o n g e s ä t t i g t e m u n d ü b e r h i t z t e m D a m p f e d u r c h n a c k t e u n d u m h ü l l t e L e i t u n g e n ... ....
a) G esättigter D am pf . . . ...
1. N ackte R ohre S. 354. 2. U m hüllte R ohre S. 357.
b) Ü berhitzter D a m p f ...
1. Allgemeines S. 365. 2. W ärm everluste bei nackter Leitung S. 366.
3. W ärm everluste bei um hüllten R ohren S. 367. 4. Die Auswahl u n d S tärke der W ärm eschutzm ittel S. 370.
32. B e r e c h n u n g v o n D a m p f l e i t u n g e n ... ...
33. D r u c k v e r l u s t b e i m S t r ö m e n v o n D a m p f d u r c h R o h r l e i t u n g e n a) Gerade R o h r e > . . . . ! . b) Spannungsverlust beim D urchgang von gesättigtem un d überhitztem
D am pf durch ein V entil un d K r ü m m e r ...
c) Ström ungsw iderstand überhitzten Dampfes bei g latten u nd gewellten A u s g le ic h ro h re n ...
34. D r u c k v e r l u s t b e im S t r ö m e n v o n L u f t d u r c h R o h r l e i t u n g e n IX. U nreine H eizflächen.
35. E i n f l u ß d e s K e s s e l s t e i n b e l a g e s d e r H e i z f l ä c h e n a u f d e n W ä r m e d u r c h g a n g ... . .
a) Einfluß des K esselsteines auf die D urchgangszahl Je bei Heizung durch G asberührung . . ... ....
b) Einfluß des K esselsteines auf die D urchgangszahl k , wenn m it S a tt
dam pf oder heißem W asser geheizt w i r d ...
c) Einfluß des Kesselsteines auf die D urchgangszahl k bei W ärm eüber
tragung durch B erührung, Leitung un d Strahlung bei Beheizung von W asser durch Gas ...
d) Einfluß des K esselsteines auf die W ärm eausnutzung in H eizvor
richtungen, W ärm edurchgang n u r durch B e r ü h r u n g ...
e) Einfluß des Kesselsteines auf die W ärm eausnutzung in H eizvorrich
tungen bei W ärm eübertragung durch B erührung u nd Strahlung f) Strahlungsübertragung n u r am ersten Teile der Kesselheizfläche w irk
sam , am anderen Teile n u r B e rü h ru n g s ü b e rtr a g u n g ...
36. E r h ö h u n g d e r K e s s e l b l e c h t e m p e r a t u r e n d u r c h K e s s e l s t e i n b e l a g u n d Ö l s c h i c h t e n s o w ie d a d u r c h b e d i n g t e A b n a h m e d e r B l e c h f e s t i g k e i t ... .„ ".w. . . . . . . .
X . Betriebsüberwachung.
37. W i n k e f ü r d ie V o r n a h m e v o n M e s s u n g e n ...
a) Messung des N iederschlagw assers...
b) Messung der D a m p f t e m p e r a tu r e n ...
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341 344 351
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388 388 391 393
394
398 398 400
X II Inhaltsverzeichnis.
c) Messung der O b e rflä c h e n te m p e ra tu re n ... 402
d) Messung der G a s te m p e ra tu re n ... 403
e) Z u g m e s s u n g ... 404
f) G asu n te rsu c h u n g ... 405
V orschrift fü r A nsetsen der A ufsaugeflüssigkeiten des O r s a t a p p a r a t e s 407 g) Die E n tn ah m e der K o h le n p ro b e ... 403
h) Ü ber die V erw ertung der M e ß e rg e b n is s e ...403
i) Verbesserung der Versuchsergebnisse auf D ruck un d W asserstand . • 411 38. D ie Ü b e r w a c h u n g d e s B e t r i e b e s ... 415
39. W in k e f ü r K o h l e n e r s p a r n i s ...426
40. U n k o s t e n a u f s t e l l u n g d e s K e s s e l h a u s b e t r i e b e s ...429
41. E l e k t r i s i e r u n g v o n D a m p f a n l a g e n ...435
A l p h a b e t i s c h e s S a c h v e r z e i c h n i s ...443
Seite
Druckfehlerberichtigung.
Auf Seite 308 soll es in Zeile 7 von oben richtig heißen:
D 2 = 1 in kg . .
und in der 9. Zeile von oben:
W, = D 2
i " + i'i 2
+ A in kg
106)
107)
Zur Einführung.
Neue A ufgaben, die w eit ü b er den R ahm en der bloßen Technik als solche hinausragen, sind in den G esichtskreis des Ingenieurs getreten, u n d er m uß sich m it ihnen auseinandersetzen. D er Verfasser sieht sich gedrängt, hierzu Stellung zu nehm en.
E s m uß k lar erk an n t werden, daß die Technik letzten E ndes nicht Selbstzweck ist (m an k an n eine technische E inrichtung ja n ich t um ih rer selbst willen bauen, sondern um d a m it zu arbeiten), sondern daß sie in dem gesam ten Volksorganism us ein dienendes Glied d arstellt, dessen Aufgabe es ist, die körperlichen u n d d arau f fußend in letzter Linie die seelischen u nd geistigen Bedürfnisse der M enschheit zu b e
friedigen. Die F rage la u te t also fü r die Technik:
„W ie stellt sich die T echnik richtig m it ihrem Schaffen in den sozialen Organism us h in ein ? “
Die technische A rbeit ist eben n u r eine Seite, eine Ausdrucksform des vielgestaltigen Menschenwesens, u nd zwar die, welche h a u p tsä c h lich auf intellektuellen K räften, näm lich dem m athem atisch-m echa
nischen D enken beru h t, u nd welche ganz m it Zentral- u n d P o te n tia l
k rä fte n a rb e ite t; denn die M athem atik u n d Bewegungslehre sind gänz
lich aus dem M enscheninnern herausgesponnen u n d vom Menschen ohne Vorbild in der N a tu r geschaffen; sie haben beide völlig n u r fü r die technischen u n d m echanischen leblosen W erke G eltung. Die T echnik greift in vielgestaltigster Weise in den gesam ten sozialen Organismus ein, ja sie g ib t heute dem ganzen Z eitalter sein Gepräge. So viel Gutes die Technik auf der einen Seite schuf, ebensoviel Schaden stifte te sie auf der anderen in der A rt, wie sie das m enschlich Seelische beiseite d rü ck te. D a die W irtschaft, deren eines Glied die T echnik ist, nur m it W aren zu tu n h a t, näm lich m it der Erzeugung, der V erteilung u n d dem V erbrauch der W aren — etw as anderes kom m t in der W irt
schaft n ich t vor —, so h a t sie die Neigung, alles, was in ihren Bereich t r itt, den in ihr tä tig e n Menschen ebenfalls, zur W are zu m achen; das ist auch m it dem A rbeiter sehr w eitgehend geschehen; beim B eam ten beginnt dieser Prozeß bereits auch zu wirken. Das Seelenleben der M enschen verödet um so m ehr, je stä rk e r die In d u strie ihren E influß geltend m acht. Die s o z i a l e F r a g e m it allen E rsch ü tteru n g en drängte herauf, erst dum pf, d an n im m er klarer im B ew ußtsein der Menschen, die sich in ihren besten innerlichen G ütern der Seele b ed rän g t sahen.
H erberg, Feu eru n g stech n ik . 4. A ufl. 1
2 Zur Einführung.
D am it is t ab er in die gesam te T echnik u n d W irtsc h a ft ein ganz n eues M om ent hereingezogen, das n ich t m ehr au sg esch altet w erden k a n n u n d m it dem m a n rechnen m uß. I n die Masse des Volkes k o m m t ein B e
w ußtsein vom W ert der Persönlichkeit h erein ; der einzelne will selbst a k tiv teilnehm en am W irtschaftsprozesse u n d n ich t m eh r bloßes O b jek t d er W irtsch aft sein. D e r M e n s c h a l s s o l c h e r m u ß a l s o w i e d e r d e r M i t t e l p u n k t u n d d a s Z i e l d e r g e s a m t e n m e n s c h l i c h e n A r b e i t w e r d e n , w e n n d e n Z e i t f o r d e r u n g e n , d i e M e n s c h h e i t s f o r d e r u n g e n s i n d , R e c h n u n g g e t r a g e n w e r d e n s ol l . H e u te aber h a t die T echnik die S tellung n ich t, die ih r zu k o m m t, sondern sie ist in den D ienst der industriellen U n tern eh m u n g en g esp an n t, welche m it ihrer H ilfe ihren eigenen Zielen nachgehen, näm lich dem A nsam m eln von K ap ital, u n d die sich selbst u n d ih r B estehen als Selbstzw eck b e
tra ch ten . D as V erhältnis h a t sich also gerade u m g ek eh rt u n d das K a p ita l ist, s t a t t die M ittel zu r U m setzung d e r tech n isch en M öglich
keiten fü r den M enschheitsfortschritt zu liefern, zum Selbstzw ecke geworden. D er G esichtspunkt, welche B edürfnisse im sozialen O rganis
m us sind w irklich vorhanden u n d wie k önnen sie m it dem geringsten Aufw ande gedeckt werden, is t n ic h t m eh r allein m aßgebend, sondern w urde im m er m ehr zu rückgedrängt zugu n sten des Strebens n ac h g rö ß ter P ro d u k tio n u n d größtem Gewinn, wozu eine k ü n stlich e B ed ü rfn is
steigerung hervorgerufen w urde. W irtsch a ft n ach dem w irklichen B e
darf e u n d n ich t planloses D rauflosproduzieren jedes U n tern eh m en s m uß das Ziel der kom m enden W irtsch aftsfü h ru n g w erden, h ervorgehend aus A ssoziationen der P ro d u zen ten u n d K onsum enten, w äh ren d h eute eigentlich allein die M aßgebenden in d e r W irtsch aft die P ro d u zen ten sind. Das m uß k lar e rk a n n t w erden, w enn die d rin g en d ste F rage M itteleuropas u n d hiervon ausgehend d er ganzen zivilisierten W elt, näm lich die s o z i a l e F r a g e , ih rer L ösung entgegengehen soll.
D en Ingenieur in die B edeutung d e r sozialen A rb eit einzuführen, is t gerade die W ä r m e w i r t s c h a f t so re c h t geeignet, d en n sie, welche den gem einsam en Schatz der M enschheit, die K ohle, v e rw erte t, m it ih rer H ilfe E iraft erzeugt u n d die W ärm evorgänge le ite t, is t n ic h t allein eine technische Frage, sondern in erhöhtem M aße eine soziale.
W ärm ew irtschaft k a n n n u r w irklich ric h tig fo rtsc h reiten u n d ge
deihen, w enn sie u n te r diesem G esichtspunkt g efü h rt w ird. Sow eit sie sich im R ahm en des einzelnen U nternehm ens au sw irk t u n d sich hier u n m ittelb a r in ihren M aßnahm en sichtlich b ezah lt m ach t, t r i t t d er soziale G esichtspunkt noch n ic h t so s ta rk in den V ordergrund, obgleich die allgemeine K ohlennot bereits hereinspielt. A ber wo zwei oder m eh rere Beteiligte dabei sind, verschiebt sich die Sachlage sofort. E in B eispiel:
An irgendeinem P latze liege etw a eine M aschinenfabrik, die in e rste r Linie K ra ft nötig h a t u n d fü r die A bfallw ärm e des A uspuffdam pfes,
Z ur Einführung. 3 wie es m eistenteils d er F all ist, n ich t genügend eigene V erw ertung b esitzt, oder ein keram isches U nternehm en, das ste ts W ärm eüberschuß aufw eist; d ic h t daneben oder n ich t w eit davon a rb e ite t ein anderer B etrieb, der besonders V erbraucher niedergespannter W ärm e ist, z. B.
eine B rauerei, F ärberei, Zuckerfabrik o. dgl. D as erste U nternehm en lä ß t den D am pf in die L u ft puffen oder im besten Falle v ern ich tet es die W ärm e höchst u n v o rteilh aft im K ü h ltu rm oder K ondensator, um einen geringen K raftgew inn zu erzielen; das zweite W erk aber m uß die W ärm e von neuem erzeugen u n d nochm als K ohlen aufw enden.
Vorausschauendes soziales V erständnis w ird hier den W eg weisen m üssen, wie durch V ereinbarung das eine W erk m it seiner überschüs
sigen W ärm e dem b en ach b arten aushelfen kann, ohne d aß erst die allgemeine N otlage dazu zwingen m uß. Je d e r Teil m ü ß te allerdings geringe Konzessionen an den anderen m achen. E igentlich sollte das gar nichts so ungew ohnt Neues sein; denn die E lek trizitätsw irtsch aft ist ja m it ihrer Strom lieferung von einer Z entralstelle aus bereits v o ra n gegangen, indes liegen hier die W ärm ew irtschaftsverhältnisse noch viel ungünstiger. Riesige W ärm em engen, etw a das 4 —5fache dessen, was zur K rafterzeugung au sg en u tzt wird, gehen fa st u n b e n u tz t v e r
loren. W enn z . B . ein E lek trizitätsw erk 100 000 t K ohlen im Ja h re v erb rau ch t, so se tz t es etw a 15%, entsprechend 15 000 t, in K ra ft um ; der W ärm ew ert der nach A bzug der V erluste in der K esselanlage r e s t
lichen etw a 60000 t K ohle w ird in der K ondensation oder im K ü h l
tu rm u n te r Gewinnung einer geringen M ehrkraft v e rn ic h te t; E lek trizi
tätsw erke, ebenso K ra ftz en tralen von In d u striew erk en sind näm lich vorzügliche E inrichtungen als K rafterzeuger, die den k b ar schlechtesten als W ärm everw erter. H ier m üssen ganz neue G esichtspunkte m a ß gebend werden. K r a f t w i r t s c h a f t i n d e r g e s a m t e n I n d u s t r i e a l l e i n , o h n e R ü c k s i c h t a u f W ä r m e w i r t s c h a f t , i s t n i c h t m e h r d e n k b a r . E s m üssen D am pfkraftw erke so g eb au t u n d an geordnet werden, daß die A bfallw ärm e gleichzeitig n u tzbringend v e r
w e rtet w erden k a n n ; hierin is t ein Hinweis auf grundlegend neue Ge
sich tsp u n k te fü r eine zukünftige A nlage von Industriew erken, V er
teilung von Industriegelände u n d ein assoziatives Z usam m enarbeiten gegeben. Die A nlage eines Industriebezirkes m uß in R ücksicht auf gegenseitigen restlosen A ustausch von W ärm e u n d K ra ft g ep lan t w er
den. Also G ruppierung von W ärm everbrauchern um K rafterzeugungs- zen tren wie E lek trizitätsw erk e oder solche U nternehm en, die W ärm e im Ü berschuß abgeben können. E in B au von E lektrizitätsw erken, w eit d ra u ß e n auf freiem Felde vor den S tä d te n oder gar ganz ab gelegen auf den B raunkohlengruben selbst, w eitab von sonstigen Siedlungen u n d I n d u s tr ie , ist als grundsätzlich falsch zu beur
teilen. A uch die innere A usgestaltung der einzelnen industriellen 1*
4 Z ur E inführung.
W erke sollte nach M öglichkeit d u rch A ngliederung passender F a b ri
kationszw eige so geschehen, d aß sich K ra ft- u n d W ä r m e verb rau ch die W age h alten.
Die gekennzeichnete technische E ntw icklung, w obei ein I n d u s trie zweig auf den anderen keine R ü ck sich t nim m t, is t neben dem M angel an sozialem V erständnis ganz w esentlich m it hervorgerufen d u rc h die S p e z i a l i s i e r u n g a l l e r B e r u f s z w e i g e , die sogar bis in die einzelnen technischen W issensgebiete hineinreicht, so d a ß dieselben die nötige F ü h lu n g u n terein an d er verloren haben. M an b each te d en E n tw ic k lungsprozeß d e r A rbeitsteilung. Vor H eraufkom m en des in d u striellen Z eitalters hab en die Menschen, indem sie das W erk, d as sie v e rric h te te n , von B eginn d er H erstellung bis zu r V erw endung überschauen konnten, m it ihrem seelischen In teresse an ih rer A rb eit gehangen.
H eute ist der Mensch m eist n ich t m ehr in dem M aße m it seiner A rb eit v erb u n d e n ; der A rbeiter schon lange n ic h t m ehr, insofern er als Spezialist fortgesetzt T eilarbeit leistet; beim B eam ten b eg in n t d e r L oslösungs
prozeß sich ebenfalls heranzubilden, d a auch h ier die spezialisierte A rbeitsteilung, welche die A rb eit im m er einseitiger g e sta lte t, m eh r u n d m ehr um sich greift (O ffertbureau, B erechnungsbureau, K o n tro llb u reau , S chraubenbureau usf.) u nd sich die einzelnen W erksabteilungen gegen
einander abschließen. Die Spezialisierung d ran g bis in die H ochschulen und v eran laß te die T rennung d er einzelnen Fachw issenschaften, die bloß noch lose nebeneinander steh en ; d e r junge S tu d e n t oder In g en ieu r spezialisiert sich bereits, ehe er ü b e rh a u p t den U m fang seines Berufes e rk a n n t h at, u n d n u r wenige sind befähigt, ü b e r d en engen R ah m en ihres Sondergebietes in N achbargebiete hinauszusehen u n d die w irt
schaftlichen u n d technischen größeren Z usam m enhänge zu erkennen oder gar einen tieferen E inblick in andere B erufe zu gew innen. W ir h ab en h eu te wohl Spezialisten für den F euerungs-, K essel-, Ü b e rh itz e r
oder E conom iserbau fü r D am pfm aschinen sowie fü r M aschinen u n d E inrichtungen, welche die erzeugte W ärm e v erb rau ch en ; ab er n u r w e
nige überschauen den ganzen Prozeß, in dem diese E in rich tu n g en d a r innen stehen u nd wirken, in dem M aße, d aß sie im stan d e sind, ein wirklich w irtschaftliches Z usam m enarbeiten aller dieser vielen W ärm e- u n d K raft-E rzeu g er u n d -V erbraucher herzustellen. W ie g ar selten sind wissenschaftlich u n d p rak tisch g u t ausgebildete W ärm eingenieure u nd noch seltener solche, die außerdem noch ü b er die ausreichende A llgem einbildung verfügen, um den gesam ten volksw irtschaftlichen Z usam m enhang ih rer A rbeit m it dem sozialen O rganism us zu erfassen.
U m welche großen W erte es sich bei zw eckm äßiger W ärm ew irtsch aft h andelt, m ag nachstehende A ufstellung1) verdeutlichen. S ch ätzu n g s
1) N ach D r.-Ing. R e u t l i n g e r , Ja h rb . d. B ren n k rafttech n . G esellschaft 1920.
Zur Einführung. 5 weise bleiben u n s h eu te jährlich zur Verfügung etw a 140 000 000 t B rennstoffe, um gerechnet auf Steinkohlen, gegenüber 220 Mill. t im Ja h re 1913. K ö n n te m a n die technischen M öglichkeiten ausbeuten, so ließen sich folgende E rsparnisse erzielen:
1. E rsparnis durch Verbesserungen u nd B etriebsüberwachung
aller F e u e r u n g s s tä t te n ... etw a bis 10 Mill. t 2. V erbesserung der H a u sb ra n d ö fe n ... etw a 5 „ t 3. A bdam pfverw ertung bei gleichzeitiger A usnützung der
Ü b e rs c h u ß e n e rg ie ... etw a 5— 10 „ t 4. V erw ertung der A bhitze, die sehr reichlich vorhanden, deren
A usnützung aber n ic h t im m er lohnend ist wegen ungünstiger Verhältnisse, einschließlich A bgasverw ertung der V erbren
nungsm aschinen etw a 2— 3 „ t
5. A usbau der W a s s e rk rä fte ... 4— 5 „ t Sum m a 26—33 Mill. t, worin noch kleinere E rsparnisse a n anderen W ärm equellen eingerechnet sein sollen; d. h. es ergeben sich also, bezogen auf die h eu te verfüg
baren K ohlenm engen, etw a 19—23 v H Ersparnisse.
D azu kom m t noch ein h eu te völlig außer ac h t gelassener P osten, der erst d u rch eine n e u z u s c h a f f e n d e I n d u s t r i e w i s s e n s c h a f t erfaß t u n d richtig b ew ertet w erden kann. Ih re Aufgabe w äre es, fe s t
zustellen: Wo ste c k t u n p ro d u k tiv e A rb eit u n d wie m uß d e r gesam te W irtschaftsverkehr u n terein an d er u n d die A bw icklung der geschäft
lichen Vorgänge g e sta lte t werden, d aß an jedem P latze, also n ich t bloß innerhalb der einzelnen F abrikbetriebe, u n p ro d u k tiv e A rb eit u nd u n n ü tzer M aterialaufw and verm ieden wird. Die B eantw ortung dieser F rage is t n ic h t im m er leicht, d a m an h eu te noch geneigt ist, jede m enschliche T ätig k eit fü r w ertvoll zu h alten , w enn sie n u r dem sie A usübenden seinen L eb en su n terh alt gew ährt u n d n ich t gegen die Ge
setze v erstö ß t. D er M aßstab nach dem w irklichen, inneren, w irtsch aft
lichen u n d geistigen W ertgehalte d er A rbeit w ird dabei gar n ic h t a n gelegt.
H ier sei n u r kurz auf eine R eihe u n p ro d u k tiv er A rbeiten hingewiesen, die aus G ründen des E igeninteresses u n d aus dem K onkurrenzkäm pfe von einzelnen industriellen U n ternehm ungen oder G ruppen von solchen gegeneinander entspringen, von B ehörden u n d Ä m tern gegen andere, ja von einzelnen B u n d esstaaten gegen andere (im E isenbahnbetriebe) usf.
E in Ü berm aß von R eklam e u n d aller d a m it in V erbindung stehenden B em ühungen, um einen A uftrag an sich heranzuziehen, wie A usarbeiten von A ngeboten, P ro je k te n u n d K ostenanschlägen, vielfache R eisen der verschiedensten Bew erber zur Gew innung des gleichen A uftrages, ge
hören hierher. E in großer Teil d er gesam ten technischen u n d k a u f
m ännischen T ä tig k e it u n d von O rganisationsm aßnahm en w ird d am it u m faßt. H ierh er rechnen auch das A u ssta tte n d e r W aren m it unnötig
6 Z u r E inführung.
ko stb a ren V erpackungen, H erstellen m inderw ertiger, n ic h t h a ltb a re r W aren, bei denen ein unverh ältn ism äß ig hoher A ufw and a n m ensch
licher A rb e it v erb ra u c h t w ird, H em m ungen im W irtsch aftsleb en durch bureau k ratisch e M aßnahm en, F orm ulare, B escheinigungen, Zollschranken aller A rt, K äm pfe zwischen E isenbahnen u n d K anälen, falsche V er
teilung von K ohlen, indem m inderw ertige H eizstoffe w eit v e rfra c h te t werden, jede A rt von M aterial- u n d Z eitverschw endung u. a. m . Die Zahl der Beispiele lä ß t sich beliebig verm ehren. W elche riesen h afte B elastung der P roduktions- u n d V erkehrsm ittel, wie d er P o st, E ise n bahn, Telephone, G eschäfte, w elcher V erbrauch von P a p ie r u n d sonsti
ger M aterialien d rü c k t sich d a rin aus! D azu kom m en, das m ag hier n u r an g ed eu tet sein, ähnliche A usw irkungen au f g e i s t i g e m G e b i e t e , wie Ü b erhandnehm en von S c h u n d lite ra tu r u n d bloßer U n te rh a ltu n g s
lektüre, unökonom isches V erarb eiten des L ernstoffes au f Schulen u n d U n terrich tsan stalten , B elasten d er L ernenden m it G edächtniskram , Zeitverschw enden m it P rüfungs- u n d D o k to rarb eiten rein fü r E x a m e n zwecke u. dgl. Auch das r e c h t l i c h p o l i t i s c h e G e b i e t is t voll von solchen H em m ungen. E rin n e rt sei a n das Ü b erh an d n eh m en v on Ä m te rn , K am m ern u n d B ehörden, die U m stän d lich k e it d er G erichtsver
fahren, das A nw achsen von Gesetzen, V erordnungen u n d deren fo rt
gesetzte A bänderung u n d vieles andere.
Bis zu welchen chaotischen V erhältnissen die W eltw irtsch aft ge
la n g t war, ohne daß sich eine Stim m e dagegen regte, zeigt die E in- u nd A usfuhrtabelle der K ohle vom J a h r 1921/22 Z ahlentafel 36. Ein L and, das so viel eigene K ohlenschätze besitzt, wie D eutschland, daß es frü h er noch andere m itversorgen konnte, m u ß te durch den Zw angs
v ertrag von Versailles, der den W irrw arr auf allen G ebieten e rst rech t beschleunigt h at, je tz t seine eigenen K ohlen herschenken, u m selbst m it ungeheuren K o sten u n d w irtschaftlichen B elastu n g en u n te r I n anspruchnahm e von vielen T ran sp o rtein rich tu n g en K ohlen aus frem den L ändern, die selbst wieder von uns K ohlen geschenkt bekam en, sogar aus A ustralien u n d A frika einzuführen, um seine W irtsc h a ft erh a lte n zu können; — alles das u n te r der D evise „fü r F re ih e it u n d R e c h t“ . Das ganze ist eine typische E rscheinung, die Folge der großen U rteils- losigkeit in w irtschaftlichen V erhältnissen, zu der die gesam te M ensch
h e it allm ählich gekom m en ist u n d des Ü bergriffes des politischen M achtwillens in die W irtschaft.
W irtschaftlich m achen sich alle solche u n p ro d u k tiv e n A rb eiten im K ohlenverbrauch bem erkbar. W er einen E inblick in diese V e rh ä lt
nisse sucht, w ird finden, daß der hierdurch b edingte M ehraufw and an K ohlen m it 1 5 - 2 0 % sehr niedrig an g esetzt ist. A d d iert m an diese Zahl zu den vorhin durch entsprechende technische E in rich tu n g en e r
Z ur Einführung. 7 reich b aren E rsp arn issen hinzu, so kom m t m an auf die d u rch ihre H öhe überraschende Zahl einer selbst u n te r heutigen U m stän d en noch m ö g l i c h e n K o h l e n e r s p a r n i s von 35—45 v H , d . h . wir kön n ten m it etw a 55 —60 v H d er noch heute uns verfügbaren K ohlenm engen aus- kom m en. D er E inw and, daß durch A rbeiten obiger A rt viele Menschen ihr A uskom m en u n d ihren L eben su n terh alt finden, ist eingehender E r
kenntnis gegenüber n ic h t stichhaltig. U nproduktive A rb eit näm lich schafft kein B rot, keine volksw irtschaftlichen W erte, sondern b ie te t n u r dem M enschen B eschäftigung u n d b e laste t die gesam te W irtsch afts
führung. U nd was b ed e u te t dies alles in letzter Linie?
D urch technische u n d w irtschaftliche E rsparnis obiger A rt ergäbe sich näm lich aus rein sachlichen G ründen heraus, ohne die N otw endig
k e it irgendw elcher gesetzlichen Bestim m ungen, die Möglichkeit, die A rbeitszeit d er M enschen herabzusetzen, ohne daß die W irtsch aft u nd notw endige G ütererzeugung irgendwie M angel litte. D enn im Grunde genom m en f üh r t alle u n p ro d u k tiv e A rb eit n u r zur V erlängerung der A rbeitszeit, ohne d a ß indeß M ehrw erte geschaffen würden. Gerade der Mangel a n sozialem D enken h a t ja die erw ähnten m ißlichen V er
hältnisse herbeigeführt. E s ist eben h eu te vielfach n ich t m ehr m ög
lich, tro tzd em die technischen Wege überall gangbar sind, die u n te r 1—4 auf g eführten E rsparnisquellen auch w irklich alle auszu w erten;
selbst der W ille dazu sch eitert eben oftm als an w irtschaftlichen Schwierig
keiten. W ir Ingenieure h ab en uns den W eg dazu selbst v e rb a u t u nd sin d h eu te zu R iesenverschw endungen an K ohle u n d W ärm e durch eigene Schuld auf lange Z eit hinaus gewungen.
M an sieht, wie die W ege zur Lösung der sozialen F rage durchaus von verschiedensten Seiten her beschriften w erden können, sogar aus ganz realen w irtschaftlichen N otw endigkeiten heraus erzw ungen werden.
D abei s te h t im V ordergrunds als G rundlage der gesam ten W irtsch aft eine neue sachgem äße P reisg estaltu n g u n d geänderte W irtschaftsauffassung.
D en großen rein technischen u n d w issenschaftlichen F ortsch ritten , die der ganzen in tern atio n alen W elt gehören, k o n n ten die w irtsch aft
lichen E in rich tu n g en n ich t folgen. W ir stehen m it diesen noch völlig u n te r dem G esichtspunkte der V olksw irtschaft (Zölle usf.), ja sogar teil
weise u n te r dem län g st dürch die Ereignisse ü berholten der E inzelw irt
schaft u n d hab en uns zu dem Ü bergange zur W eltw irtschaft noch n icht durchringen können. D eshalb bei allen K u ltu rv ö lk ern die vielen schw eren sozialen u n d w irtschaftlichen K risen in V erbindung m it dem bisher völlig ungelösten P roblem der A rbeitslosigkeit. Sie beweisen d e u t
lich, daß m it den bisherigen w irtschaftlichen u n d sozialen M itteln ein gesunder W irtschaftsorganism us n ic h t erreichbar ist.
N otw endig ab er zur B ew ältigung aller dieser Problem e ist ein ge
wisses U m lernen u n d A blegen a lter Gew ohnheiten, hervorgehend aus
einem freien G eistesleben u n d A blösung desselben aus bisher gew ohnten, aber als solchen n ich t genügend e rk an n ten A bhängigkeiten, sowie ein W irtschaftsleben1), das, unabhängig von sta a tlic h e n u n d p olitischen Einflüssen auf sich selbst gestellt, sich frei entw ickeln k an n . L eb en s
kräftige A nsätze dazu sind überall vorhanden. U n d w ir In g en ieu re sind vor allem m itb eru fen an der L ösung d er Problem e.
8 Z ur Einführung.
J) N äheres siehe D r. R . S t e i n e r , „D ie K ern p u n k te der sozialen F rag e in den L ebensnotw endigkeiten der G egenw art u nd Z u k u n ft“ . D er kom m ende Tag A.-G. Verlag, S tu ttg a rt.
I. Über die Wärme.
D a das ganze folgende B uch von der W ärm e, ihrer technischen Verw endung u n d W irkung h a n d elt u n d rein rechnerisch, q u a n tita tiv m it ihr um geht, so wie es die heutige physikalische u n d chemische E r kenntnis bedingt, so erscheint es wesentlich u n d für uns T echniker fru ch tb ar, auf das W esen der W ärm e einm al von ganz anderem Ge
sichtspunkte aus q u a lita tiv einzugehen. D abei fü h lt m an sich in das ganz eigenartig W esenhafte u n d in die besondere Stellung der W ärm e in der physikalischen Erscheinungsw elt ein, besonders wenn m an die Beziehung der W ärm e zum Seelischen des Menschen u n d den anderen N aturreichen sucht u n d findet, wie äußere N atu rk rä fte ih r seelisches K o rrelat im M enscheninneren besitzen; ja wie sie gerade durch die Beziehung zum M enscheninneren erst verständlich werden. D er Mensch selbst als R eagenz der äußeren N atu r, der M ikrokosmos Mensch ein A bbild des Makrokosmos, das ist ein Zukunftsziel der N atu rerk en n tn is.
T atsächlich haben die heutigen A nschauungen ü b er W ärm estrahlung, W ärm eleitung, W ärm ekonvektion, die in der letzten Zeit sehr starke W andlungen durchgem acht haben, weil m an das völlig Unzulängliche in der E rk en n tn is des W ärm ewesens m erkte, bisher zu keinen wirklich brau ch b aren E rgebnissen auf G rund von Messungen u nd m ath em a
tischen B erechnungen für den Techniker geführt. Das weiß ein jeder, der m it Hilfe em pirischer oder m athem atisch aufgestellter Form eln W ärm eübergänge, W ärm edurchgänge usf. berechnen will. M an ta p p t innerhalb w eiter G renzen im U nsicheren um her u n d m uß sich m it großen Sicherheitsw erten u n d eigener E rfah ru n g helfen. Professor G r o e b e r 1) b e stä tig t dieses E rgebnis der heutigen Forschung. Viel
leicht hilft eine ü b e rh a u p t ganz neue E instellung zum W ärm ewesen erst w eiter % So b itte ich das N achfolgende aufzunehm en. F ü r uns Techniker, die wir in der ersta rrte n to te n W elt des M ineralischen wirken, erscheint es fru ch tb a r, w enn wir uns lebendigere Begriffe aneignen.
Angeregt is t das Folgende durch die E rkenntnisse, welche uns Dr.
R u d o l f S t e i n e r 2) in vielen V orträgen u n d im II. naturw issenschaft
lichen K u rse in so überreichem Maße gegeben h at.
1) Z. d. V. d. I. 1926. S. 1125: „Ü berblick über die Lehre von der W ärm e
übertragung.
2) Vgl. auch Dr. G ü n t h e r W a c h s m u t h : „D ie ätherischen B ildekräfte in Kosmos, E rd e u n d M ensch“ . D er K om m ende Tag A.-G. Verlag, S tu ttg a rt.
10 Ü ber die W ärm e.
1. Das Wesen der Wärme,
a) Allgem eines.
W ärm e erh ä lt das L eben aller O rganism en u n d lä ß t sie gedeihen.
Sie is t eine belebende K ra ft.
I n der anorganischen W elt der M ineralien u n d d er to te n Stoffe, m it denen die T echnik a rb e itet, h a t die W ärm e ebenfalls eine ähnliche, überragende B edeutung. Sie is t das W irksam e im W andel der Stoffe, das treibende E lem ent, das die A ggregatzustände v e rän d ert, die K ö rp er ausdehnt, die festen Stoffe in flüssige u n d gasige h in ü b e rfü h rt, sie aus d e r festen, erdgebundenen M a te ria litä t ins feinere Stoffliche w a n d e lt; sie is t ein trieb h aftes E lem ent, das Bewegung in die Stoffe hineinbringt, die B u h e z e rstö rt; u n d h in te r den Prozessen ste h t, die sie v eru rsach t.
U m das W esen der W ärm e, ebenso dasjenige der an d e ren A ggregat
zu stände des Besten, Flüssigen, G asförm igen zu erkennen, m üssen wir in unser eigenes Seelenwesen u n te rta u c h e n u n d d o rt zu ergründen suchen, wie sich W ärm e äu ß ert. W ir em pfinden sie in zw eifacher Weise als äußere W ärm e u n d als innere rein seelische W ärm e. D ie ä u ß e r e W ärm e können wir in ih ren W irkungen, die sie im Stofflichen au sü b t, b eobachten u n d sie messen, die i n n e r e W ärm e n u r seelisch im E m p fin dungsleben erfühlen.
W ärm e selbst ist u n faß b ar, n ic h t stofflich w ah rn eh m b ar. P h y si
kalisch erk en n b ar ist die W ärm e in ih re r In te n s itä t d u rch das T herm o
m eter auf G rund der durch sie bed in g ten W irkung d er R a u m a u s
dehnung der Stoffe. T echnisch pflegt m an die W ärm e d u rch W ärm e
einheiten zu m essen; a b er m an m iß t eigentlich n ic h t die W ärm em enge selbst, sondern erk e n n t n u r verm ittels des T herm om eters, d aß eine b estim m te w ägbare Stoffm enge (1 kg) eine b estim m te Energiem enge aufgesam m elt h at. M an b estim m t also den Zuw achs an in n erer Energie durch eine Gewichtsm essung u n d die Messung einer räum lichen A us
dehnung. Diesen W ert b e n u tz t m an d an n bei der w eiteren Messung als Vergleichszahl, wobei 1 kcal = 427 m /kg g esetzt ist.
P hysikalische Dim ension . . . 1 kcal == ^ ° m =
sec2 T2
Technische Dim ension . . . . 1 k cal = kg • m = K • L . In unserem K örper hab en wir ab er ein In stru m e n t, welches uns u n m itte lb a r den W ärm eunterschied erkennen lä ß t. D as ist unser wogender W ärm eorganism us in dem w ir leben, unsere B lutw ärm e, die an verschiedenen Stellen des K örpers verschiedene W ärm e aufw eist.
W ir erleben u n m ittelb ar, ob ein K ö rp er w ärm er oder k ä lte r als unser B lu t ist. W ir em pfinden ganz genau, wie es das T herm om eter au ch tu t, n u r W ärm eunterschiede. N u r h a t das T h erm om eter einen N u llp u n k t.
D as W esen der W ärme. 11 von dem aus wir die D ifferenzen in G raden messen. Diesen N u llp u n k t besitzt ab e r unser O rganism us nicht. W ir em pfinden die W ärm e m it unserem ganzen K ö rp er u n d leben m it unserem B ew ußtsein u n d m it unserem Ic h in der W ärm eem pfindung. U nsere eigene W ärm eorgani
sation regelt sich selbst streng innerhalb sehr enger G renzen und, a b gesehen von geringen täglichen, periodischen Schw ankungen h ä lt sie die K ö rp e rte m p e ratu r k o n stan t. D abei ist diese K ö rp ertem p eratu r, u nd das is t ganz w esentlich, völlig unabhängig von den um uns b e
findlichen A u ß en tem p eratu ren ; w ir sind innerlich frei von den W ärm e
prozessen der U m w elt u n d bilden ein eigenes Reich innerhalb der orga
nischen u n d unorganischen W elt. S törungen im W ärm eorganism us äußern sich als F ieber oder U nterkühlung, also als K rankheiten.
Auf unser Seelisches ü b t die W ärm e bestim m te W irkungen aus.
W ir erleben eine innerlich-seelische W ärm e oder K älte in unserem Ge
fühlsleben als Sym pathie u n d A ntipathie. W ir em pfinden sie u n m itte l
b a r in uns lebend als R eak tio n der Innenw elt auf die A ußenw elt. In zwei Form en also offenbart sich das W ärm e w esenhafte: als äußerliche W ärm e in der organischen u n d anorganischen N a tu r, als Gefühlswärme in der m enschlichen Seele.
L eicht sind die W irkungen beider A rten erkenntlich u n d v e rstä n d lich, w enn wir vom F a rb en sp ek tru m ausgehen. D as F a rb e n b a n d des Lichtes zeigt auf der einen Seite R o t, auf der anderen Seite B lau u n d Violett. Dazwischen stehen alle Ü bergänge. Auf der ro te n Seite sind die W ärm estrahlen wirksam . E in in das S pektrum an dieser Stelle hineingehaltenes T herm om eter ste ig t an. E ine in den S trahlengang eingeschaltete Lösung von A laun h ä lt die W ärm e Wirkung zurück u nd das T herm om eter fä llt auf die T em p eratu r der U m gebung herab. Auf der blauen Seite sind die chem ischen W irkungen besonders stark , z. B.
auf die photographische P la tte usw. E ine in den Lichtw eg eingeschaltete Lösung von Ä skulin v e rh in d e rt die chemische W irkung. Die stärk ste L ichtw irkung ist in dem gelben Bereiche vorhanden. Eine eingeschaltete Lösung von Jod-Schw efelkohlenstoff löscht das L ich t aus u n d m acht
das S p ek tru m dunkel.
A ber w ährend der Weg von R o t bis B lau, also von der W ärm ew irkung über die L ichtw irkung bis zu r chem ischen W irksam keit durchlaufen wird, erleben wir innerlich seelisch einen parallelen A blauf der Gefühle, ein Seelenspektrum . R o t lö st in uns ein Gefühl der W ärm e, des E rre g t
seins aus, Gelb ein solches des Lichtm äßigen, des Hellen, des Sonnigen, B lau ein Gefühl der Stille, der K ühle u n d V iolett ein Gefühl feierlicher, sakram entaler, m ystischer Stim m ung. Physikalische W irksam keiten u n d die R eagensw irkung auf das m enschliche In n ere gehen parallel.
D er Mensch selbst is t die R eagens der rein physikalischen Prozesse.
Beide sind durcheinander verständlich u n d erklärbar.
12 Ü ber die W ärm e.
W ärm e h a t die ureigene Tendenz hinauszuström en, sich in die U m gebung zu verbreiten, zentrifugal auszustrahlen, ebenso wie das L icht.
Sie d u rch setzt alle anderen Z ustände, den festen, flüssigen u n d gas
förm igen. E in K ö rp er k an n flüssig u n d durch u n d durch w arm sein, a b er n ic h t flüssig u n d fest; das ist eine sehr w esentliche E igenschaft der W ärm e, die n u r ih r allein eigentüm lich ist. Die anderen A ggregat- zusände tre te n n u r fü r sich abgesondert auf. W ärm e o ffen b art sich als ein Ström endes, ewig Bewegliches u n d k a n n durch kein physikalisches M ittel zusam m engehalten w erden; m an k a n n ih r A usström en n u r v e r
langsam en, niem als unterb rech en . Die W ärm e verw eilt bei keinem K örper, den sie durchdrungen h a t, sie s trö m t w ieder hinaus. I h r W esen is t die A usbreitung in den R aum . Sie will n ic h t beisam m enbleiben, sie will sich den angrenzenden K ö rp ern m itteilen, sie ebenfalls d u rch dringen, ihnen auch von ihrem W esen u n d ih rer F ülle abgeben, selbst
los bis zu r A ufopferung. Sie s tra h lt hinaus in den W eltenraum , p flan zt sich in den K ö rp ern fo rt durch M itteilung von einer Stelle zu r a n d e re n ; te ilt sich durch B erührung anderen K ö rp ern m it, u n d wo sie a u ftrifft, v erän d ert der betreffende Stoff seine W esensart. Ü b erall b ew irk t die W ärm e V eränderum g, b rin g t stoffliches B ew egtsein hervor, w irk t, schafft u n d leistet A rbeit. Sie is t ste ts tätig .
S ucht m an den seelischen P arallelvorgang z u r äußeren W ärm e
w irkung, so fin d et m an als solchen die vom tä tig e n W illen d u rch p u lste Liebe, die nach außen tr ä g t u n d stra h lt, das lebensvolle W illenselem ent.
In unserer körperlichen W ärm eorganisation leben w ir m it unserem Ich im W illenselem ent, fühlen uns n a h dem W esenhaften der schöpferischen W eltenw ärm e, das opfernd h in a u sstra h lt in die W elt u n d durch seine A k tiv itä t die W elt bewegt. Ü berall, wo W eltenprozesse vor sich gehen, d a ste h t die W ärm e als T reibendes am A nfang aller E ntw icklung.
W eltenw ärm e u n d schöpferische W illenskräfte sind urw esensverw andt.
V erfolgt m an physikalisch die W ärm eprozesse, so fin d e t m an, daß überall da, wo K räfteprozesse ausgelöst werden, die W ärm e b eteilig t ist. W ird z. B. ein K örper örtlich erw ärm t, so r uf t b ereits ein G rad T em p eraturunterschied durch die D ehnung dieselbe F o rm än d eru n g h e r
vor, wie 25 kg/cm2 Spannungsunterschied. Also 40 ° T e m p e ra tu ru n te r
schied bew irken schon 1000 kg/cm 2, also die zulässige D eh n u n g s
spannung eines Kessels.
N u r verm ittels der W ärm e sind bis heute für den M enschen K rä fte prozesse u n d K rafterzeugung möglich. Die K ohle is t aufgespeicherte W ärm e, ebenso wie das Holz, das in der Pflanze durch die L icht- u n d W ärm ekräfte der Sonne heranw ächst. D urch V erbrennen gew innen wir die W ärm e u n d verm ögen durch sie ü b er den Umweg des W asser
dam pfes nutzbringende K ra ft zu erzeugen u n d A rb eit zu leisten. A uch die W asserkraft, das andere noch vorhandene T riebm ittel, ist po ten tielle
D as W esen der W ärm e. 13 E nergie, gespeichert u nd verursacht durch die W ärm ew irkung der Sonne. Bei allen chemischen Prozessen ist W ärm e a k tiv tä tig ; E x p lo sionen sind W ärm ew irkungen. W ärm e h a t im E rdenleib gew irkt beim Schmelzen der Gesteine, der G estaltung der E rd e ; sie verursacht die L uft- u n d W asserström ungen, das Steigen des W assers, die W olken
bildung, das V erdunsten usw. Die E rde ist in einen W ärm em antel eingehüllt. Einzig die W ärm e k a n n K räfte erzeugen. E le k triz itä t selbst w ird erst durch M aschinen hervorgerufen, die letzten E ndes von der W ärm e betrieben werden. K osm isch können wir E le k triz itä t n icht gewinnen. A uch m it ih r u n d ihren W irkungen ist W ärm e verbunden.
Diese ist an allen physikalischen u n d chem ischen Prozessen beteiligt.
Ü berall äu ß e rt sich in ihrem W esen eine opfernde W illenskraft.
b) Über die Wärme und ihre Wirkung.
Sobald W ärm e zu einem K örper h in z u tritt, gehen m it ihm w esent- liche Ä nderungen vor sich.
D e r f e s t e K ö r p e r ist ein in sich abgeschlossenes Gebilde m it einer E igenform ; er b esitzt ein individuelles D asein; m an k an n bestim m te Stücke von ihm abtrennen, die d an n für sich bestehen bleiben. D er feste K örper trä g t die Schw erkraftsw irkung in sic h ; in ihm sind K räfte tätig , die seine F orm erhalten, oder neu bilden (z. B. K ristalle). H ier ä u ß e rt sich die form bildende K ra ft in der E in h altu n g bestim m ter W inkel u n d ausgezeichneter R ichtungen. Gerade die K ugelform t r i t t aber n ich t auf. Die festen K örper dehnen sich alle verschieden sta rk aus u n d stehen in verschiedener Beziehung zur W ärm e. W ird W ärm e an einen festen K örper herangebracht, so erh ö h t sich seine T e m p e ra tu r;
er vergrößert sein Volum en u n d w ird bei bestim m ter T em peratur flüssig; dann h ö rt die T em peratursteigerung auf, bis die Auflösung der
F orm vollendet u n d er flüssig gew orden ist.
Ohne Sonnenw irkungen w ären diese Erscheinungen, die auch u n te r dem Einflüsse der W ärm e geschehen, n ich t möglich; sie w ären n ich t möglich, wenn die E rd e n u r sich selbst überlassen wäre. D er feste K örper will fest bleiben u n d g eh t n ich t von selbst in den n äch st höhe
ren Z ustand, den flüssigen oder gasförm igen über. F ü r alle festen K ö rp er ist der feste Z u stan d der n atü rlich gegebene, in den sie u n te r irdischen V erhältnissen stets zurückzufallen streben. Sie stehen ganz u n te r dem Einflüsse der G esetzm äßigkeit der Erde. J a , das F estw er
den b e ru h t gerade darauf, daß das Irdische sich aus dem K osm ischen losreißt u n d sich seine eigenen Gesetze gibt. Anders v erh ält sich
D e r f l ü s s i g e K ö r p e r . E r h a t keine eigene G estalt, keine aus
gezeichnete R ichtung m ehr u n d n im m t jede beliebige F orm an, die von außen an ihn h erangebracht w ird ; sowohl die Begrenzung durch Gefäße, wie auch die freie Oberfläche, welche die Flüssigkeit m it allen Flüssig
