Handbuch der Feuerungstechnik und des Dampfkesselbetriebes mit einem Anhange über allgemeine Wärmetechnik

327 Pages·1913·14.01 MB·German

by  Dr.-Ing. Georg Herberg (auth.)

Handbuch
der Feuerungstechnik und
des Dampfkesselbetriebes
mit einem Anhange übel' allgemeine
Wärmetechnik
Von
Georg Herberg
~r.=3ng.
Bera.tender Ingenieur, ::;tuttgart
~Iit 54 Abbildungen und Dia.grammen, 87 Tabellen.
sowie 43 Rechnungsbeispielen
Springer-Verlag Berlin Heidelberg GmbH
1913
ISBN 978-3-662-23552-2 ISBN 978-3-662-25629-9 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-662-25629-9
Vorwort.
Verfasser, der lange Jahre ;l,uf delll Gebiete dee; K('Hselham;
betriebes und der Feuerungstechnik pmktisch und theoretisch
tiitig ist und vieIfa,ch die Lücken der bisherigen Literatur elllp
funden hat, beabsichtigt, mit diesem Handbuche eine 7:uglcich
einfache und doch möglichst vollständige Darstellung dieses
Fachgebiete<- und seiner Arbeitsweise zu geben. Er will
damit beweiseIl, daß dieser Zweig der Technik. der erst eigentlich
in drill letzten Jahrzehnte be<1,chtet worden ist. es wohl \'crsteht.
die Forschungen und Ergebnissc der vYissellScha.ft sich zu eigen
zu m,when, damit zu arbeiten und auch selbRt zu forsehell. ent
"prechend seinen eigenen Bedürfnissen. Es soll allen denen ein
Dienst erwiesen werden. ,,-dche dieses ]i'<.chgebiet studieren und
die beruflich in die Lage kommen. Berechnune;en \'on Dampf
anlagen anstellen zu müsselL wiche anzulegell und zu bauen
oder den Betrieb \'Oll KesseihauHanlagell zu übenmehell. Der
wissenschaftliche Teil führt itlle die Feuerungstechnik ]wtl'effel1den
Rechnungen aus unter Berücksichtigung der l]('\\('sten V{']'suehs·
ergebnisse, die sich in den YNsehiedensten Zeitschrift('Jl ze]':-;treut
finden, wie die Fragen mtch den Verhrl'llnungSyorgiingell. dem
Luftbedarfe der KohleJl. der Verbrennungsgnslllcllge. delll Hiichst
kohlellsäuregehalte, den Kesseh'crluston w;w. AngcHchlossen
,;ind besondere Teile üher wärmcwirtschaftlichl' Einrichtungen.
Hohrleitungen, das noch wenig bekannte Gebiet übel' don Einfluß
des Kesselstein- und Öl belages der Hcizflächf'n auf dcn Wiirme
durchgang und die Festigkeit der Bleche sowic einige Winke für
}Iessungf'll.
Dabei sind ,.ber nieht nur die einfachen Formeln. sowie über
sehl~tgigc und genaup Rechenmethodell nebst Fehlergrenzen ge
gl'bPll. und bleibt es dann jedcm einzelnen überlassen. deren An
wendung ZlI finden lind sich dureh ein Gemenge yon Zahlen und
IV Vorwort.
:Formeln hindurchzufinden, sondern es wird besondere Sorgfalt
verwendet auf eine klare und übersichtliche Darstellung der Zu
sammenhänge der verschiedenen Größen und Vorgänge. Di('
gegebenen .Formeln und Verhältniszahlen usw. gewinnen erst das
rechte Leben, wenn man sie angewendet sieht, ,wenn man eine
Reihe von notwendig aufeinander folgenden Vorgängen beobachtet,
einzelne Prozesse loslöst und Beispiele typischer Art vor sich sieht,
so daß man gewissermaßen die Vorgänge miterlebt. Deshalb sind
außer vielen Zahlentafeln sehr viele Diagramme eingefügt, die
teils die Rechnung ersetzen, teils viel klarere Übersichten bieten
als einfache Zahlenreihen, weil man auf einen Blick bei Änderung
einer Größe die Wirkung auf eine andere Größe überFieht, und
weil sich solche Schaubilder leicht dem Gedächtnisse einprägen.
Deshalb werden, soweit es nützlich und angängig erschien, die
gegebenen Beziehungen sofort an Hand von Beispielen, die alle
aus wirklichen Betriebsverhältnissen und eigenen Messungen
entnommen sind, ausgewertet und vielfach Beispiele gebracht,
die solche Vorgänge berühren, die sonst in der Literatur seltener
eingehend dargestellt sich finden. An anderen Stellen werden nicht
nur Betriebsmittelwerte aufgeführt, sondern besondere Versuchs
reihen in bestimmter Gruppierung, welche die wechselnden Ver
hältnisse klarlegen. Dberhauptistversuchtworden, alles,aufreiches
Versuchsmaterial gestützt, recht anschaulich darzustellen, weshalb
an gegebener Stelle auch vor kleinen Wiederholungen nicht zurück
gescheut wurde. Viele Hinweise im Texte auf entsprechende andere
Stellen und reichliche Literaturangaben bieten weitere Bequem
lichkeiten und Anregung zu eingehendem eigenen Studium.
Besonderer Wert ist auf eine genügende Beachtung der wirt
schaftlichen Verhältnisse gelegt; diese Betrachtungsweise zieht
sich durch das ganze Buch hindurch als Ergänzung der rein tech
nischen Seite. Denn der Ingenieur darf nicht allein Konstrukteur
sein, sondern seine Arbeiten soll ein echter kaufmännischer Geist
durchwehen, der den wirtschaftlichen Wert der Stoffe und ,des
Geldes richtig abschätzt gegenüber den rein technischen Möglich
keiten. Gerade die Feuerungstechnik, welche den kostbaren, in
seiner Menge begrenzten Brennstoff, die Kohle, verwendet, ist
verpflichtet, mit diesem Schatze so sparsam wie möglich umzu
gehen, bis die fortschreitende Technik neue Kraftquellen er
schlossen hat. Es sei hier noch auf die neuen grundlegenden
Vorwort .
.F orschungen von Prof. Bonei), England, und J)r. R. Schnallpl
über flammenlose Feuerungen hingewiesen, clir IJPstimm t scheinen.
ga,Hz neue '\Vpge für die Feuerungstechnik zu erschlirßpll.
Zum Schlusse sei noch der Firma J. A. Topf & Söhne in Erfurt
für die Yielfachpn Anregungen und dip übprlasspnpn Abbildungen
1,2,5,24-27,29,30; der Fa. Jaques-Piecli>oeuf, Düssdclorf für
Abh. 19-2:? 30, 31; dpr Fa. Fränkd lind Viebahn. Leipzig
für Abb. 3 und 4; der Fa. Moritz Jahr, Gera für Abb. 23; IIlld
den Deutschen Ecollomiser-Wrrken, Düsseldorf für Ahi>. 33 und
:14 der gpbühr('nclp Dank gesagt.
Hallf' H. • d. S .. im Januar H1l3.
Doktor-Ingenipur Georg iIerber~.
I) DiE' Fellerllngstechnik, 1912. K 39.
lllhaltsverzeichnis.
Seitt'
Vorwort
I. Die KesseU\a\lsanla~eIl. . . . . . .
1. Die Einrichtung von Kl'~Helhäusern
a) Grundsätze für die Einrichtung
b) Dampfpreis . . .. .....
c) Kohlenförderung und .hgerung
d) Aschpn· und HchlackenentfprIlung
p) Asthetische Hücksichtpn .
2. Die Brennstoffe 16
a) Vorkommen und Eigpnsclmften sowie Kohhmfördcrung
der Erde. . . . . . . . . . . W
b) Verbrennung auf dpr Feuerung ;20
c) Zusammensetzung der Brennstoffe 2;,
3. Allgemeiner gas· und "'ärmetcchniseher Teil ;1I
a) Zustandsglt'iehungen für vollkommene ({ase ;ll
b) Die V prbrPllllUngsgleichungcn ...... :1.J.
c) .-\nwcndung auf die verschiedenen Brennstoffe :16
d) Die spezifische 'Värme der Verbrennungsgase :lH
c) Das spezifische Gewicht der Verbrennungsgase 46
f) Gewicht, Dichtigkeit und W~1ssergchalt der Luft 48
g) _Feste und ftüRsigc KÖrpf'f . . . . . . . . . . ;")2
4. Die Vtlrbrcnnungsluftmcnge . . . . . . . . .ll
a) Berechnet ~\Us der Zusammensetzung des Brennstoffes bei
vollkommener Verbrennung (ohne Luftüberschuß) ,)7
b) Bereclmet aus der Gasanalyse mit Luftübersehuß, auch
bei unvollkommener Verbrennung 59
5. Die Ver brenn ungsg as menge in c blll und kg 61
a) Vollkommene Verbrennung. . . 61
h) "Unvollkommene Verbrennung 64
c) Xäherungswcise Berechnung des trockenen Gasyolumens
und Gasgewiehtes aus dem Heizwerte der Kohlen . 66
6. Der Luftühersehuß. . . . . 69
a) Vollkommene Verbrennung. . 6H
b) Unvollkommene Verbrennung 72
Inhaltsverzeichnis. VII
Seit,
7. Der Höchstgehalt der Verbrennungsgase an Kohlen
säure (+ schwefl. Häure) =(ks)m und die Bestimmung von CO 73
a) Allgemeines ""'" . , . . . . . . , . . . . n
b) (ks)m berechnet aus der Zusammensetzung des Brenn-
stoffes . . , ' . , . , , . . , . . . , . . . . . . . 7;)
c) (ks)m berechnet aus der Zusammensetzung der I{auchgase
in Vol.-% .. , , , , .. , . . . 79
d) Die Ermittlung von CO aus (ks)m , . , 80
8. Die Verbrennungstemperatur 83
9. Die \Värmeverluste im Ke5selbetriebe 85
a) Abgasverlust durch fühlbare Wärme der Rauchgase bei voll
kommener Verbrennung (ohne CO-Bildung) . . . . . . 87
b) Abgasverlustc dureh fühlbare Wärme der Rauchgase bei
unvollkommener Verbrennung 90
c) Der Verlust durch unverbrannte Gase. . 93
Genauigkeitsgrenzen der Formeln . . , 97
d) Verlust durch Aschenrückstände und Schlacke 99
e) Wärmeverlust durch Ruß in den Verbrennungsgasen WO
f) Verlust durch Strahlung und Leitung. . . . . .. 101
g) Der Wirkungsgrad . . . , . . . . . . . . . .. 107
h) Der Zusammenhang zwischen dem CO -Gehalt der Ver
2
brennungsgase, ihrer Temperatur, dem \Virkungsgrade und
dem AbgasvcrIustc . , , , , 111
10. Die Zug mcssung . , , . . . 114
11. Berechnung der Rostfläche 116
a) Rostbeanspruchung .. , , . 116
b) Verdampfungsz iffer der Brennstoffe 119
12. Berechnung der Kesselheizfläche 122
a) Kesselbeanspruchung .. . . . . , 122
b) Abgastemperatur und Kesselbeanspruchung 123
13. Beanspruchung einzelner Teile der Kesselheiz-
fläche und Ziele des neueren Kesselbaucs 125
a) 'Wärmeverteilung auf einzelne Heizflächenteile 125
.Bei Flammrohrkesseln . . . . . 125
. Bei stehenden Wasserrohrkesseln . . . . . 128
b) Der \Vasserumlauf . . . . . . . . . . . . 130
c) Die Dampfnässe und Mittel zur Verringerung 131
d) Preise der Kesselheizflächen . . . . . . . . 137
e) Rauchgasvorwärmer in Verbindung mit Kesseln 138
14. Die Einmauerung der Kessel und die Einmauerungs-
garnituren .,...... . 142
a) Größe der Feuerzüge 142
b) Ausführung der Einmauerung. 144
Sehamottematerial 14;3
Isoliersehichten 146
Verankerung . . . 147
c) Armaturen und Ausstattung 149
VIII Inhal tKyprzeichnis.
Seitt·
15. Der Schornstein . . . . . . . 15lt
n) AII!Zcmpincs . . . . . . . 150
b) Bl'rechnung der Zusgtärke und der ::lchornstpinhiihc 156
c) Bprpchnllng der Hchornsteinwl'ite . . . . 1640
d) Erfilhrllngsformdn und ErfahnlllgS\\'crtc 166
H. Wärmewirts('haftliche };inriehtungen
W. Der Dampfüberhitzer 17-!
a) Der iib"rhitzte Dampf. 174
Yo lulllen . . . . . . 174
Hpczifische Wärme 176
b) Berechnung der Heizflächl' 178
c) Ersparnis durch Einbau des tberhitzcrs 18;)
d) .-\usfiihrung und Anordnung . . . . . . Hll
17. Der Rauchgasyorwärmer (Economi.'('r) 196
a) Anordnung . . . . . . . . . . . . . . 196
b) Bprechnung der Heizfläche. . . . . . . 200
c) Ersparnis durch den Rauchgf\s\'or\\'ärmel 206
18. Abgasbehei:r.te Küsscl 208
19. Abdampfvorwärmcr 211
a) Röhrenapparate 211
b) Behpizte Behälter . . 2W
20. Kondpnsatrückgcwinn 218
21. Dampfentölung . . . . 210
IH. Allgemeine Wärmetechnik
22. Wärmeiibergang und Durchgang infolgü B('riihrung
und Leitung. . . . . 221
a) Wärmeiibergangszahl 222
b) Wärllledurehgangszahl k 22.J.
c) Wärllledurehgang durch nackte und umhüllte Rohre 227
d) Der mittlere Temperaturunterschied Nm . . . . .. 228
23. W ärmea bga b (d U1 eh S tra hlung und gleichzeitig)
durch Berührung .................. 231
I Y. Rohrleitungen.
24. Wärmeabgabe geheizter nackter l~ohr,l an Luft (nach
Wamslerl ........ , ..... 234
2.-,. A bkühlung s verlust (d urch Berührung und::-; trahl ung)
beim Strömen von gesättigtem und überhitztem
Dampfe durch nackte und isolierte Leitungen 236
a) Gesättigter Dampf 2:16
1. Xackte Rohre . 236
2. Isolierte Rohre . 239
b) Überhitzter Dampf 248
1. Allgemeines 248
2. Wärmeverluste bC'i nackter Leitung 24U
3. Wärmeverluste bei iwliertcn Rohren 251
Beispiele. . . . . . . . . . . . . 25;;
IX
~eite
26. Bprechnung VOll D<tmpfleitungen 259
27. Druckvorlust boi m Strömen von Dampf durch
Rohrloitungen . . . . . . . 261
28. Drnekverlust beim ::ltrömcn von Luft durch Rohr-
leitungen 263
\". Unreine Heizflächen.
29. Einfluß des Kesselsteinbelages der Heizflächen auf
den \Värmedurchgang ........... 26;)
:0) Einfluß des Kesselsteines ,tuf den Durehg<tngskoeffizicnten k
bei Heizung durch U<tsberührung. . . . . . . . . . . 265
b) Einfluß des Kesselsteines auf den Durehgangskoeffizienten k,
wenn mit Sattdampf oder heißem \Vasser geheizt wird .. 267
c) Einfluß des Kesselsteines auf die Durchgangszahl k
bei ·Wä.rmeübertragung dureh Berührung, Leitung und
Strahlung bei Beheizung von 'Wasser durch <;as 268
1I) Einfluß des Kesselsteines auf die \Vä.rmeausnutzung in
Heizvorrichtungen, Wärmedurchgang nur durch Berührung 269
c) Einfluß des Kesselsteines auf die Wärmeausnutzung in
Heizvorrichtunugen bei \Värmeübertragung durch Be
rührung und Strahlung . . . . . . . . . . . . . . 274
f) Htrahlungsübertragung nur am ersten Teile der Kessel
heizfläche wirksam, am anderen Teile nur Berührungs
übertragung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 276
30. Erhöhung der Kesselblechtemperaturcn durch
Krsselsteinbelag undÖlschichtenso wie dadurch be-
dingte Abnahme der Bleehfilstigkeit 278
VI. ßetriebsüberwachung.
:H. Winke für die Vornahme von Messungen 281
a) Messung des XiederschJagwas~ers 281
b) Messung der Dampftemperaturen 282
c) Messung der Oberflächentempemturen 284
d) Messung der Gastemperaturen 284
e) Zugmesslll1g .. . . . . . . 286
f) Oasanalysen. . . . . . . . 287
g) Die Entnahwe der Koillenprobe . . 289
h) Über die Verwertung der l\:Ießergebnisse. 290
32. Die Überwachung des Betriebes . . . 292
33 Kosse lha us betticbs-U nkoston-A ufstellung 302