Grundlagen der Gastechnik: Gasbeschaffung, Gasverteilung, Gasverwendung ; mit 122 Tafeln, 99 Beispielen, 66 Aufgaben
Gespeichert in:
| Vorheriger Titel: | Cerbe, Günter Grundlagen der Gastechnik |
|---|---|
| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
München [u.a.]
Hanser
2004
|
| Ausgabe: | 6., vollst. neu bearb. Aufl. |
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | XXIV, 583 S. Ill., graph. Darst., Kt. 24 cm |
| ISBN: | 3446228039 |
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|---|---|
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Geleitwort zur sechsten Auflage V
Vorwort zur sechsten Auflage VI
Die Autoren VII
Sponsoren IX
Verzeichnis der Tafeln XXI
1 Brenngase im Energiemarkt; Vorkommen, Gewinnung, Aufbereitung 1
1.1 Brenngasarten nach Herkunft und Entstehung 1
1.2 Gasaufkommen, Verbrauch, Reserven 2
1.3 Erdgas 6
1.3.1 Lagerstätten, Aufsuche und Förderung 6
1.3.2 Aufbereitung 12
1.3.3 Transport 14
1.4 LNG 15
1.5 Flüssiggas 17
1.6 Synthesegas aus fossilen Quellen 17
1.6.1 Entgasung 18
1.6.2 Vergasung 19
1.6.2.1 Vergasung schwerer Kohlenwasserstoffe 19
1.6.2.2 Vergasung von Kohle 20
1.7 Gase aus kohlenstoffhaltigen erneuerbaren Energiequellen 21
1.7.1 Herkunft und Nutzung von Biomasse 21
1.7.2 Grundlagen der Vergärung und Thermischen Vergasung 23
1.7.2.1 Vergärung 23
1.7.2.2 Thermische Vergasung 24
1.7.3 Eigenschaften der Gase aus Biomasse 24
1.7.4 Verunreinigungen und deren Wirkungen 26
1.7.5 Anlagenkonzepte 26
1.7.6 Ressourcen, Perspektiven und Erfahrungen 28
1.7.7 Anforderungen an Biogase aus der nachfolgenden Nutzung 29
1.7.7.1 Dezentrale Anlagen 29
1.7.7.2 Öffentliche Gasversorgung 30
1.8 Wasserstoff 30
1.9 Gas als Brennstoff im Fahrzeugbetrieb 31
2 Eigenschaften und Austausch von Brenngasen 35
2.1 Gaszustand 35
2.1.1 Bezugszustände, Mengenangaben 35
2.1.2 Ideales und reales Verhalten 37
2.1.3 Gasgemische 45
2.1.4 Verflüssigte Gase 47
2.2 Gaskennwert 48
2.2.1 Brennwert und Heizwert 49
2.2.2 Dichte und relative Dichte 53
2.2.3 Gasdruck 54
2.2.4 Wobbeindex 56
XII Inhaltsverzeichnis
2.2.5 Gasmodul und Primärluftverhältnis 57
2.2.6 Methanzahl 59
2.2.7 Zündverhalten 59
2.2.8 Wärmekapazität, Viskosität 64
2.2.9 Stoffwerte nichtbrennbarer Gase 66
2.3 Einteilung der Brenngase 66
2.3.1 Einteilungskriterien 66
2.3.2 Gasfamilien 67
2.3.3 Prüfgase 70
2.3.4 Regenerativ erzeugte Gase 73
2.4 Austausch und Zusatz von Gasen 73
2.5 Umstellung und Anpassung von Gasanlagen 76
2.5.1 Umstellung von Gasanlagen 76
2.5.2 Anpassung der Gasgeräte und SRG Methode 77
3 Verbrennung der Gase 81
3.1 Verbrennungsvorgang 81
3.2 Verbrennungsrechnung 82
3.3 Verbrennungskontrolle 91
3.3.1 Messmethode 91
3.3.2 Verbrennungsdreiecke 92
3.3.3 Berechnungsmethoden 94
3.4 Theoretische Verbrennungstemperatur 100
3.5 Verluste und Wirkungsgrade 105
3.5.1 Verluste bei Gasgeräten 105
3.5.2 Feuerungstechnischer Wirkungsgrad 107
3.5.3 Gesamtwirkungsgrad 111
3.5.4 Wandverlustwirkungsgrad 112
3.5.5 Teillastwirkungsgrad 112
3.6 Abgastaupunkt 116
4 Rohrnetzberechnung 119
4.1 Ermittlung des Spitzenvolumenstromes 119
4.2 Strömungstechnische Grundlagen 120
4.2.1 Allgemeines 120
4.2.2 Strömungsformen 121
4.2.3 Reibung und Rauigkeit 123
4.2.4 Einzelwiderstände 127
4.2.5 Auftrieb 129
4.2.6 Gesamtdruckdifferenz bei der Gasfortleitung 129
4.2.7 Strömungsgeschwindigkeit 130
4.3 Druckverlustberechnung 131
4.3.1 Raumveränderliche Fortleitung bei realem Verhalten 131
4.3.2 Raumveränderliche Fortleitung ohne Berücksichtigung des realen
Verhaltens 137
4.3.3 Raumbeständige Fortleitung 140
4.3.4 Überschlägige Druckverlustberechnung 148
Inhaltsverzeichnis XIII
4.4 Rohrnetze 150
4.4.1 Netzformen 150
4.4.2 Begriffe und Gesetzmäßigkeiten 151
4.4.3 Berechnungsverfahren 153
4.4.4 Einsatz von EDV Anlagen 160
5 Gastransport — Gasverteilung 163
5.1 Gasleitungen 163
5.1.1 Planung von Gasleitungen 163
5.1.1.1 Grundbegriffe, Vorschriften 163
5.1.1.2 Trassierung, Wegerecht 163
5.1.1.3 Zeitplan 168
5.1.1.4 Aufbau von Gasrohrnetzen 168
5.1.1.5 Bauteile des Gasrohrnetzes 169
5.1.1.6 Rohrwanddickenberechnung bei Stahlrohren 175
5.1.2 Bau von Gasleitungen 177
5.1.2.1 Rohrgrabenarbeiten 177
5.1.2.2 Rohrverlegungsarbeiten 178
5.1.2.3 Korrosionsschutz von Stahlrohrleitungen 178
5.1.2.4 Gas Hausanschluss 180
5.1.3 Betrieb von Gasleitungen und Gasrohrnetzen 183
5.1.3.1 Inbetriebnahme neu verlegter Leitungen 183
5.1.3.2 Außerbetriebnahme von Leitungen 183
5.1.3.3 Rohrnetzüberwachung 183
5.1.3.4 Bereitschaftsdienst/Rufdienst 184
5.1.3.5 Rohrnetzinstandhaltung 185
5.2 Gas Druckregelanlagen (GDR), Gas Druckregel und Messanlagen (GDRM) 185
5.2.1 Planung, Bau und Betrieb von GDR und GDRM 185
5.2.1.1 Grundbegriffe, Vorschriften 185
5.2.1.2 Arten und Bauausführung von GDR und GDRM 190
5.2.1.3 Aufbau von GDR bzw. GDRM, Baugruppen, Bauteile .... 192
5.2.1.4 Instandhaltung von GDR bzw. GDRM 211
5.2.2 Gasmengenmessung 211
5.2.2.1 Messverfahren 211
5.2.2.2 Eichpflicht der Gasmessung 217
5.2.2.3 Thermische Gasabrechnung 218
5.2.2.4 Mess und Fernwirktechnik 218
5.2.3 Odorierung 218
5.2.3.1 Grundsätzliches 218
5.2.3.2 Odoriermittel 219
5.2.3.3 Erforderliche Odoriermittelzugabe 220
5.2.3.4 Hinweise 221
5.3 Verdichter Anlagen 222
5.3.1 Verdichter in Gastransportleitungen 223
5.3.2 Verdichter in Speicher und Verteilungsanlagen 225
5.4 Gasentspannungsanlagen 227
5.4.1 Thermodynamische Grundlagen 228
5.4.2 Anlagenauslegung 229
XIV Inhaltsverzeichnis
5.5 Netzsteuerung 232
5.6 Transportkosten 233
6 Ausgleich der Verbrauchsspitzen 237
6.1 Untertage Speicherung 237
6.1.1 Porenspeicher 238
6.1.2 Kavernenspeicher 241
6.2 Niederdruckspeicherung 243
6.2.1 Scheibengasbehälter 243
6.2.2 Rollmembranbehälter 243
6.3 Hochdruckspeicherung 245
6.3.1 Kugelgasbehälter 245
6.3.2 Röhrenspeicher 247
6.3.3 Speicherleitung 248
6.4 Speicher für verflüssigtes Erdgas (LNG) 250
6.5 Gasdarbietung durch Zusatzgase 251
6.5.1 Grenzen der Zumischung 251
6.5.2 Ausführung der Zumischanlagen 253
6.6 Einsatzbereiche von Spitzendeckungsmaßnahmen 257
7 Gasbrenner 261
7.1 Einteilung und Anforderungen 261
7.2 Grundlegende Zusammenhänge 264
7.2.1 Freistrahl 264
7.2.2 Berechnung der Luftansaugung bei Injektorbrennern 267
7.2.3 Ausdehnung der Flamme und Flammenstabilisierung 272
7.2.3.1 Vormischbrenner 272
7.2.3.2 Diffusionsbrenner 277
7.2.4 Schadstoffbildung in Gasfeuerungen 281
7.3 Ausrüstung von Gasbrennern 284
7.3.1 Zündeinrichtung 286
7.3.2 Regelung der Brennerleistung 286
7.3.3 Sicherheitsabsperrarmaturen (Selbststellglieder) 289
7.3.4 Gasdruckregel und Überwachungseinrichtungen 291
7.3.5 Funktionskontrolleinrichtung für das Gebläse 292
7.3.6 Flammenüberwachungseinrichtungen — Zündsicherungen 292
7.3.7 Sonstige Mess und Sicherheitseinrichtungen 296
7.3.8 Beispiele für Gasbrenner in Heizungsanlagen 297
8 Gasgeräte in Haushalt und Gewerbe 301
8.1 Übersicht und Einführung 301
8.1.1 Gesetzliche Grundlagen 301
8.1.2 Geräteeinteilung und Kennzeichnung 301
8.2 Gesetze, Verordnungen und Normen 307
8.2.1 Gasgeräte Richtlinie 307
8.2.2 Energieeinsparverordnung 2002 (EnEV 2002) 311
Inhaltsverzeichnis XV
8.2.3 Verordnung über kleine und mittlere Feuerungsanlagen 314
8.2.4 Das Umweltzeichen „Blauer Engel des Umweltbundesamtes (Berlin) 316
8.3 Funktion und Anwendungsgebiete der Gasgeräte 319
8.3.1 Koch , Wasch , Trocknungs und Kühleinrichtungen 319
8.3.2 Gaswasserheizer und Vorratswasserheizer 320
8.3.2.1 Gaswasserheizer 320
8.3.2.2 Vorratswasserheizer 322
8.3.2.3 Geräteausführungen 323
8.3.3 Gasheizkessel 326
8.3.3.1 Schallschutz 327
8.3.3.2 Abgasklappen 329
8.3.4 Brennwertnutzung bei Gasgeräten 329
8.3.5 Gasheizgeräte ohne Warmwasser als Wärmeträger 330
8.3.6 Kraft Wärme Kopplungsanlagen 332
8.3.7 Brennstoffzellen 337
8.3.7.1 Funktionsprinzip 337
8.3.7.2 Brennstoffzellen — Typen und Anwendungsmöglichkeiten . . 338
8.3.7.3 Sicherheitstechnische Anforderungen; Entwicklungspotenzial 341
8.4 Lastberechnung und Auslegung 342
8.4.1 Wasserheizer 342
8.4.2 Umlaufwasserheizer 346
8.4.3 Kombiwasserheizer 347
8.4.4 Heizkessel 347
8.4.5 Heizstrahler 348
8.4.6 Gaswärmepumpen 349
8.5 Jahresgasverbrauch 351
8.5.1 Jahresgasverbrauch der Wasserheizer 352
8.5.2 Jahresgasverbrauch der Gas Zentralheizung 358
9 Gasanlagen in Gebäuden und auf Grundstücken 367
9.1 Allgemeine Grundlagen 367
9.2 Voraussetzungen für die Ausführung von Gasanlagen 367
9.3 Leitungsanlagen 368
9.3.1 Rohre 369
9.3.2 Form und Verbindungsteile sowie sonstige Bauteile 370
9.3.3 Rohrverbindungen 371
9.3.4 Korrosionsschutz 374
9.3.5 Erstellen von Leitungsanlagen 374
9.3.5.1 Allgemeines 374
9.3.5.2 Außenleitungen 374
9.3.5.3 Innenleitungen 374
9.3.6 Verwahren der Leitungsanlagen 376
9.3.7 Arbeiten an in Betrieb befindlichen Leitungen 377
9.3.8 Aufstellen, Umtauschen und Abnehmen von Gaszählern 378
9.3.9 Sicherheits und Regeleinrichtungen 378
9.3.10 Entfernen von Leitungsanlagen 378
XVI Inhaltsverzeichnis
9.3.11 Gasströmungswächter 378
9.3.12 Schutz gegen Eingriffe Unbefugter 379
9.3.13 Auswahl von Gasströmungswächtern zum Schutz gegen Eingriffe
Unbefugter 379
9.4 Berechnung von Leitungsanlagen für Gase der 2. Gasfamilie 382
9.4.1 Allgemeine Festlegungen 382
9.4.2 Ermittlung des Spitzenvolumenstromes (Vs) 382
9.4.3 Ermittlung der Rohrdurchmesser für metallene Leitungen 385
9.4.4 Ermittlung der Rohrdurchmesser für nichtmetallene Leitungen .... 392
9.5 Berechnung von Leitungsanlagen für Flüssiggas 392
9.6 Anschluss von Gasgeräten und Gasflaschen 395
9.6.1 Anschluss von Gasgeräten 395
9.6.2 Anschluss von Gasflaschen 395
9.7 Aufstellung von Gasgeräten 395
9.7.1 Grundlegende Festlegungen 395
9.7.2 Begriffe und Gerätebezeichnungen 396
9.7.2.1 Begriffe 396
9.7.2.2 Gerätebezeichnungen 396
9.7.3 Bedingungen für die Aufstellung von Gasgeräten 396
9.7.3.1 Grundsätzliches 396
9.7.3.2 Unzulässige Räume für die Aufstellung von Gasgeräten . . . 396
9.7.3.3 Bedingungen für raumluftabhängige Gasgeräte Art Bi und B4
bei mechanischer Raumluftabsaugung 397
9.7.3.4 Bedingungen für Gasgeräte Art Bi und B4 bei der Aufstellung
in Wohnungen und vergleichbaren Nutzungseinheiten . . . 397
9.7.3.5 Bedingungen für nicht leitungsgebundene Flüssiggas Geräte
und Gas Durchlaufwasserheizer 397
9.7.3.6 Schutz der Gasgeräte und ggf. der Leitungsanlage gegen ther¬
mische Beanspruchungen (z. B. Brandeinwirkung) 397
9.7.3.7 Zusätzliche Bedingungen für Flüssiggas Geräte 397
9.7.3.8 Abstände der Gasgeräte zu Bauteilen aus brennbaren Bau¬
stoffen 398
9.7.3.9 Bedingungen für die Aufstellung von Gasgeräten Art A, hier
Gas Haushaltskochgeräte 398
9.7.4 Bedingungen für den Anfahrzustand von Gasgeräten Art Bi und
B4 mit Strömungssicherung sowie einer Gesamtnennwärmeleistung
2 Önl 35 kW und für die Verbrennungsluftversorgung von raumluft
abhängigen Gasgeräten Art B 398
9.7.4.1 Bedingungen für den Anfahrzustand 398
9.7.4.2 Bedingungen für die Verbrennungsluftversorgung von raum
luftabhängigen Gasgeräten Art B mit einer Gesamtnennwär¬
meleistung J2 Önl 35 kW 399
9.7.4.3 Bedingungen für den Anfahrzustand der Gasgeräte mit Strö¬
mungssicherung und die Verbrennungsluftversorgung von
raumluftabhängigen Gasgeräten Art B mit einer Gesamtnenn¬
wärmeleistung Y, Önl 35 kW 404
Inhaltsverzeichnis XVII
9.7.5 Zusätzliche Bedingungen für die Aufstellung von raumluftunabhängi
gen Gasgeräten Art C 406
9.7.5.1 Grundsätzliches 406
9.7.5.2 Bestimmungen für Gasgeräte Art Q mit horizontaler Ver
brennungsluftzu und Abgasabführung durch die Außenwand 407
9.7.5.3 Bestimmungen für Gasgeräte Art C3 mit Verbrennungsluftzu
und Abgasabführung senkrecht über Dach 407
9.7.5.4 Bestimmungen für Gasgeräte Art C4 mit Verbrennungsluftzu
und Abgasabführung zum Anschluss an ein Luft Abgas
System (LAS) 407
9.7.5.5 Verschiedenes 407
9.7.6 Zusätzliche Bestimmungen bei der Aufstellung von gewerblich und in¬
dustriell genutzten Gasgeräten 407
9.8 Abgasabführung von Gasgeräten Art B 408
9.8.1 Grundsätzliches 408
9.8.2 Abgasanlagen: Anforderungen, Planung, Ausführung und Berechnung . 408
9.8.3 Abgasabführung über Abgasanlagen 408
9.8.4 Abgasabführung über Lüftungsanlagen 409
9.8.5 Verbindungsstücke (Abgasrohre) 409
9.8.5.1 Querschnitt 409
9.8.5.2 Ausführung 409
9.8.5.3 Führung 412
9.9 Abgasführung aus raumluftunabhängigen Gasgeräten 412
9.10 Prüfung von Innen und Außenleitungen 414
9.10.1 Prüfungsvoraussetzungen 414
9.10.2 Prüfmedien 414
9.10.3 Temperaturausgleich 414
9.10.4 Prüfungsdurchführungen 414
9.10.4.1 Prüfung gemäß DVGW TRGI für neu verlegte Leitungen . . 414
9.10.4.2 Prüfung gemäß DVGW TRGI für vorhandene Innenleitungen. 415
9.10.4.3 Prüfung gemäß DVGW TRGI für Anschlüsse und Verbin¬
dungen mit Betriebsdrücken bis 1 bar 416
9.10.4.4 Prüfung gemäß TRF 416
9.11 Inbetriebnahme und Funktionsprüfungen von Gasanlagen 416
9.11.1 Einlassen des Gases 416
9.11.2 Einstellen und Funktionsprüfung der Gasgeräte 416
9.11.3 Funktionsprüfung der Abgasanlage raumluftabhängiger Gasgeräte Art
Bi und B4 mit Strömungssicherung 417
9.11.4 Unterrichtung des Anlagenbetreibers 417
9.11.5 Unterhaltung der Gasanlagen in Gebäuden 417
9.12 Flüssiggaslagerung 417
9.12.1 Allgemeines 417
9.12.2 Aufstellung von Flüssiggas Druckbehältern in Brennstofflagerräumen 418
9.12.3 Aufstellung von Flüssiggas Druckbehältern im Freien 418
9.12.4 Aufstellung von Flüssiggasflaschen in Wohnungen 418
9.13 Regel und Sicherheitsarmaturen zwischen dem Flüssiggas Druckbehälter im
Freien und der Gasanlage im Gebäude 418
XVIII Inhaltsverzeichnis
10 Marketing und Gasbezugsplanung 421
10.1 Marketing/Tarif und Vertragswesen 421
10.1.1 Marktforschung 421
10.1.2 Absatzplanung 422
10.1.3 Preispolitik 424
10.1.4 Tarifpolitik 425
10.1.5 Verordnung über allgemeine Bedingungen für die Gasversorgung von
Tarifkunden (AVB Gas V) vom 21. Juni 1979 429
10.1.5.1 Übersicht 429
10.1.5.2 Baukostenzuschuss 430
10.1.5.3 Gashausanschlusskosten 431
10.1.6 Sonderverträge 435
10.1.7 Bezugsvertrag/Konzessionsvertrag 438
10.2 Planung des Gasbezuges und der Rohrnetzleistung 439
10.2.1 Gesetzmäßigkeiten des Gasabsatzes 439
10.2.2 Transportkapazität und Netzauslastung 446
10.2.3 Ausbauplanung 453
10.3 Netzzugang 457
10.3.1 Systematik der Kapazitätsvergabe 458
10.3.1.1 Kapazitätsmodelle 458
10.3.1.2 Entgeltmodelle 460
10.3.1.3 Vergabeverfahren 461
10.3.2 Nutzung von Netzkapazitäten 463
10.3.2.1 Transport 463
10.3.2.2 Speicherung 468
10.3.2.3 Verteilung 469
10.3.2.4 Kundenabnahme 473
11 Emissionen, Immissionen; Brenn und Abgasanalytik 479
11.1 Ausstoß von Luftschadstoffen und klimawirksamen Gasen 479
11.1.1 Allgemeines 479
11.1.2 Luftschadstoffe 479
11.1.3 Klima Wirksamkeit von Spurengasen 480
11.2 Emissionen, Immissionen 485
11.2.1 Bundes Immissionsschutzgesetz (BImSchG) 485
11.2.2 Quantitative Kennzeichnung von Emissionen und Immissionen . . . . 488
11.2.3 Massenbilanzen 493
11.2.4 Emissionen 494
11.2.5 Immissionen 503
11.3 Messwertbeurteilung 506
11.4 Brenngasanalytik 506
11.4.1 Gaschromatograph 507
11.4.2 Gaskalorimeter 508
11.4.3 Gasdichtewaage 509
11.4.4 Gaswarneinrichtungen 510
11.4.5 Priifröhrchen 510
Inhaltsverzeichnis XIX
11.5 Messen von Emissionen und Immissionen 511
11.5.1 Lichtabsorptionsverfahren 513
11.5.2 Sauerstoffbestimmung 514
11.5.3 Chemolumineszenz 515
11.5.4 Nasschemische Verfahren 515
11.5.5 Elektrochemische Zellen 516
11.6 Kondensate 517
11.6.1 Kondensatanfall und Kondensatinhaltsstoffe 517
11.6.2 Neutralisationsanlage 520
12 Sicherheit im Gasfach 521
12.1 Einführung in das Thema 521
12.2 Allgemeine Erläuterung des Sicherheitsbegriffes 522
12.2.1 Definition Schaden 522
12.2.2 Definition Risiko 523
12.2.3 Definition Sicherheit 523
12.3 Psychologische Aspekte der Sicherheit 524
12.4 Rechtliche Grundlagen 526
12.4.1 Sicherheitsanforderungen in Gesetzen, Verordnungen und technischen
Regeln 526
12.4.2 Gesetze und Verordnungen 527
12.4.2.1 Rechtliche Bedeutung von Gesetzen und Verordnungen . . . 527
12.4.2.2 Sicherheitsrelevante Gesetze für den Bereich der Gasversor¬
gung 527
12.4.2.3 Sicherheitsrelevante Verordnungen für den Bereich der Gas¬
versorgung 528
12.4.3 Technische Regeln 529
12.4.3.1 Rechtliche Bedeutung von Technischen Regeln 529
12.4.3.2 DVGW Regelwerk Gas 530
12.4.3.3 Normenwerk des DIN Deutsches Institut für Normung (DIN
Normen) 532
12.4.3.4 Normenwerk des Europäischen Komitees für Normung CEN 532
12.4.4 Unternehmensinterne Festlegungen 533
12.5 Maßnahmen zur Erhöhung der Sicherheit 533
12.5.1 Maßnahmenselektion durch Schadensanalyse 533
12.5.2 Technische Maßnahmen 533
12.5.3 Qualifizierungsmaßnahmen 535
12.5.4 Organisatorische Maßnahmen 535
12.5.5 Die Schaden und Unfallstatistik Gas des DVGW 536
12.6 Arbeitssicherheit 538
12.6.1 Begriffsbestimmungen 538
12.6.2 Rechtliche Grundlagen 538
12.6.3 Innerbetriebliche Zuständigkeiten für die Arbeitssicherheit 539
12.6.4 Maßnahmen zur Erhöhung der Arbeitssicherheit 540
12.6.4.1 Technische Maßnahmen 540
12.6.4.2 Qualifizierungsmaßnahmen 540
12.6.4.3 Organisatorische Maßnahmen 541
XX Inhaltsverzeichnis
13 Anhang 543
13.1 Lösungsergebnisse der Aufgaben 543
13.2 Schrifttum 547
13.3 Formelzeichen 555
13.4 Abkürzungen 561
13.5 Wiederholung häufig gebrauchter Tafeln 564
Sachwortverzeichnis 573
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