Titel: | Bemerkungen über Dampfkessel an Dampf-Maschinen. |
Fundstelle: | Band 31, Jahrgang 1829, Nr. LXXI., S. 242 |
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LXXI.
Bemerkungen uͤber Dampfkessel an
Dampf-Maschinen.
Von dem Herausgeber des Register of Arts etc. N. 54. S. 93.
(30. Dec. 1828).
Ueber Dampfkessel und Dampf-Maschinen.
Da Dampf nichts anderes, als Wasser in einem hoͤchst verduͤnnten
Zustande ist, welcher Zustand durch die abstoßende Kraft des Waͤrmestoffes,
der sich zwischen die Theilchen des Wassers eindraͤngt, entsteht; so folgt,
daß eine gewisse Menge Waͤrmestoffes nur eine gewisse Menge Wassers in Dampf
verwandeln kann; es liegt nichts an der Form des Apparates, durch welchen die Hize
angebracht wird, wenn nur die Hize in das Wasser eindringtDieß haͤngt jedoch allerdings von der Form ab. A. d. U.. Derjenige Kessel wird daher im Allgemeinen der beste seyn, bei welchem am
wenigsten von der Hize, die das Brenn-Material gewaͤhrt, verloren
geht, oder, mit anderen Worten, derjenige, an welchem die groͤßte Menge Hize
zur Erzeugung des Dampfes benuͤzt wird. Da aber ein Luftzug durch den Rost in
den Schornstein zur Unterhaltung des Feuers nothwendig ist, so geht ein Theil der
Hize dadurch unvermeidlich verloren: diesen Verlust auf ein Minimum zu reduciren,
muß daher ein Hauptzwek bei Einrichtung eines Dampfkessels seyn. Dieser Zwek wird am
besten erreicht, wenn man die erhizte Luft so viel als moͤglich aufwaͤrts gegen die untere Flaͤche des
Kessels leitet, und an dieser anstoßen laͤßt, indem, bei dem Streben, welches
die Hize nach aufwaͤrts aͤußert, die Seiten-Wirkung derselben sehr gering, und die Wirkung nach abwaͤrts noch weit geringer ist.
Da ferner die Hize durch den Koͤrper des Kessels
dem Wasser mitgetheilt wird, so ist es wesentlich nothwendig, daß das Material, aus
welchem der Kessel verfertigt wird, auch der beste Waͤrme-Leiter ist.
In dieser Hinsicht ist Kupfer dem Eisen bei weitem vorzuziehen; lezteres wird aber
weit allgemeiner gebraucht, weil es weit wohlfeiler ist; vielleicht ziehen einige
dasselbe auch aus dem Grunde vor, weil das Eisen eine groͤßere
Zaͤhigkeit oder Cohaͤsions-Kraft, als das Kupfer, besizt.
Wir sind indessen geneigt zu glauben, daß kupferne Kessel, aus mehreren
Gruͤnden, wirklich weit wohlfeiler zu stehen kommen, als eiserne. Was
naͤmlich, 1) den Gestehungs-Preis betrifft, so ist der Arbeitslohn
fuͤr Kupfer und Eisen beinahe gleich, und kann nicht in Anschlag gebracht werden; der Unterschied
im Preise liegt daher einzig und allein in dem verschiedenen Werthe der beiden
Metalle: das Eisen gilt zwei Pence (6 Xr.) das Pfund, und das Kupfer zwoͤlf
Pence (36 Xr.)Wir lernen aus diesen Preisen des Eisens und Kupfers in England, daß, in
unserem Geldswerthe, d.h., im Verhaͤltnisse zum
Preise der Lebens-Mittel, 1 Pfd. Eisen in England so viel
kostet, als wenn es bei uns 1 Xr., 1. Pfd. Kupfer so viel, als wenn es bei
uns 6 Xr. kosten wuͤrde. A. d. U.. Wenn aber ein eiserner Kessel unbrauchbar geworden ist, so ist das alte Eisen kaum des Herausnehmens werth, waͤhrend
altes Kupfer noch zehn Pence (30 Xr.) gilt: denn auf
der Kupfer-Muͤhle rechnet man fuͤr Umarbeitung des alten
Kupfers in neues zwei Pence (6 Xr.) fuͤr das Pfund. Da nun der Besizer eines
kupfernen Kessels 10 Pence fuͤr das Pfund Kupfer wieder bekommt, so hat er
nicht mehr fuͤr Kupfer, als fuͤr Eisen gegebenWenn man bei großen Kesseln sehr genau rechnen will, kommt jedoch das
Interesse der 10 Pence fuͤr 16 Pfunde in Anschlag.A. d. U..
Es ist durch die Versuche mehrerer Physiker erwiesen, daß Eisen weit mehr
Zaͤhigkeit (Dehnbarkeit, Cohaͤsions-Kraft) besizt, als Kupfer; im Durchschnitte, denn
ihre Angaben weichen sehr ab, um Ein Drittel mehr. Allein, bei der groͤßeren
Gleichfoͤrmigkeit des Gefuͤges des Kupfers (der Lage der Krystalle
oder der Fasern desselben), bei dem Umstande, daß es weniger Fehler
(Spruͤnge, Risse) hat, kann man sich auf Kupfer, so wie es von der
Muͤhle (bei uns, die wir Kupfer haͤmmern, statt streken oder walzen,
vom Kupferhammer) herkommt, mehr verlassen, als auf
Eisen. Diese Ansicht haben wenigstens alle Dampfkessel-Fabrikanten, und
handeln auch nach derselben: sie nehmen zu Dampfkesseln, die fuͤr gleichen
Druk bestimmt sind, immer duͤnnere Kupfer-
als Eisen-Platten. Erfahrung hat, wie es uns scheint, diese Regel angegeben,
die wahrscheinlich aus der Beobachtung hervorging, daß, wenn ein kupferner Kessel
berstet, er nur aufgerissen wird, waͤhrend ein
Kessel aus geschlagenem Eisen nicht selten in Stuͤke
zersprengt wird, die alles zerschmettern, was ihnen im Wege steht. Dieser
Umstand bringt die ersten Kosten des Kupfers auf die des Eisens zuruͤk.
Allein der Umstand, daß das Kupfer ein weit besserer Leiter ist, als das Eisen, ist
gleichfalls von wichtiger Bedeutung. Ungluͤcklicher Weise hat man
uͤber die Leitungskraft der Metalle noch keine hinlaͤnglich genaue und
entscheidende Versuche, nach welchen man Berechnungen anstellen koͤnnte;
denn, obschon alle Versuche darin uͤbereinstimmen, daß Kupfer ein weit
besserer Waͤrme-Leiter ist, als Eisen, so fehlt es noch an numerischen
Verhaͤltnissen der Leitungskraͤfte dieser beiden Metalle, und mehrerer
anderer. Die groͤßere Leitungs-Faͤhigkeit des Kupfers als
Thatsache angenommen, folgt, daß ein eiserner Kessel von
gleicher Dike, wie ein kupferner, mehr Feuerung
noͤthig haben wird, um in derselben Zeit dieselbe Wirkung, d.h., dieselbe
Menge Dampfes zu erzeugen, als ein kupferner; denn es ist offenbar, daß ein Theil
der erhizten Stoffe, die auf die Kupferflaͤche des Kessels stoßen, von
derselben nicht aufgenommen wird, und da die Leitungskraft des Eisens noch geringer
ist, so muß, bei diesem, noch eine groͤßere Menge der Produkte des Feuers
unangewendet oder umsonst verloren gehen. Wenn wir aber auch das Verhaͤltniß
der Leitungskraft beider Metalle kennen wuͤrden, so wuͤrden wir doch
noch immer nicht im Stande seyn, die praktischen Vortheile der Anwendung des einen
Metalles vor dem anderen mit Genauigkeit zu bestimmen; denn, wenn die Zeit, die
zwischen dem Anstoßen der erhizten Luft an dem Boden des Kessels und dem Eintritte
derselben in den Schornstein groͤßer waͤre, als die Zeit, die der
Waͤrmestoff zu seinem Durchgange durch einen eisernen Kessel braucht, so
stuͤnden die Wirkungen nicht im Verhaͤltnisse der
Leitungskraͤfte der Metalle.
Das Springen der Gefaͤße, die der Hize ausgesezt sind, ruͤhrt nicht
selten von der ungleichen Ausdehnung derselben her; aus diesem Grunde springen
dikere Gefaͤße weit leichter. Das duͤnne Glas einer Oehlflasche
widersteht der Hize einer Argand'schen Lampe, waͤhrend ein dikes
glaͤsernes Gefaͤß unvermeidlich uͤber derselben bricht. Dieß
ruͤhrt davon her, daß Glas beinahe der schlechteste
Waͤrme-Leiter ist. Die erhizten Theile dehnen sich aus,
waͤhrend die kalten sich nicht ausdehnen, und dadurch entsteht Trennung.
Kessel aus Gußeisen springen sehr oft aus demselben Grunde. Kessel aus geschlagenem
Eisen, die bessere Waͤrme-Leiter sind, sind sicherer, als Kessel aus
Gußeisen, und aus demselben Grunde sind Kessel aus Kupfer noch sicherer, als Kessel
aus geschlagenem Eisen. Die Graͤnzen unserer Blaͤtter gestatten uns
nicht, diese Gegenstaͤnde so genau, wie wir wuͤnschen, im Detail zu
verfolgen; indessen scheinen obige Betrachtungen die Vorzuͤge kupferner
Kessel vor den eisernen hinlaͤnglich erwiesen zu haben.
Bei jedem Kessel uͤberhaupt muß der Boden desselben eine solche Ausdehnung
erhalten, daß er im Stande ist so viel Hize zu verschlingen, als zur Erzeugung der
verlangten Menge Dampfes nothwendig ist; die wenige Hize, die er von der Seite
erhaͤlt, soll nur verhindern, daß in dem oberen Theile des Kessels keine
Verdichtung Statt haben kann. Dem Rauche soll, ehe er in den Schornstein aufsteigt,
so viel moͤglich alle Hize entzogen werden, indem man denselben mit der
Speisungs-Roͤhre in Verbindung bringt, durch welche der Kessel mit
kaltem Wasser versehen wird.
Es geht eine bedeutende Menge Brenn-Materiales umsonst verloren, wenn man
Dampf durch verstaͤrkte Hize auf einer kleinen Oberflaͤche erzeugen will. Die Anwendung
einer maͤßigen Hize, 800° F. (355° R.) auf eine große
Oberflaͤche ist weit oͤkonomischer. Ein Kubikfuß Wasser, in Einer
Stunde in Dampf verwandelt, wie als Aequivalent der Kraft eines Pferdes gerechnet,
und Hr. Watt bemerkt, daß man diese Menge Dampfes in Einer Stunde auf einer
Kesselflaͤche von 8 Fuß erzeugen kann, wenn der Ofen gehoͤrig gebaut
ist. Gewoͤhnlich rechnet man in der Praxis eine Bodenflaͤche von
4-5 Fuß am Kessel, um Einen Kubikfuß Dampf in Einer Stunde zu erzeugen.
Man haͤlt es fuͤr wesentlich nothwendig, daß ein Kessel vier oder
fuͤnf Mal so viel Wasser enthaͤlt, als er in Einer Stunde absiedet,
und es ist einleuchtend, daß er so viel Raum uͤber dem Wasser fassen muß, als
noͤthig ist die Menge Dampfes zu enthalten, die zu jedem Stoße nothwendig
ist, ohne daß die Elasticitaͤt desselben wesentlich dabei litte. Zu diesem
Ende muß also der Dampfraum so groß seyn, daß Dampf zu 8-10 Stoͤßen
des Staͤmpels der Maschine darin Plaz findet.
Zu großen Maschinen nimmt man gewoͤhnlich zwei, drei oder mehrere Kessel, um
sie mit dem nothwendigen Dampfe zu versehen: einer derselben dient zum Vorbehalte,
wenn einer oder der andere der uͤbrigen ausgebessert werden muß. Man muß
immer einen Kessel im Vorrathe haben, wenn das Stillstehen der Maschine von großem
Nachtheile seyn sollte. Zu diesem Ende hat man an den London
Portable Gas Works bei einer Dampf-Maschine, die nur die Kraft von
10 Pferden hat, zwei Kessel (Gurney's
Roͤhren-Kessel), die abwechselnd gebraucht werden.
Die Kessel muͤssen drei Mal so stark seyn, als der Druk an der
Sicherheits-Klappe es fordert, wenn sie bei hohem Druke arbeiten sollen; bei
niedrigem Druke koͤnnen sie etwas schwaͤcher seyn.
Es gibt noch verschiedene andere Umstaͤnde, auf welche man bei dem Baue der
Kessel Ruͤksicht nehmen muß: der wißbegierige Leser wird dieselben in Hrn.
Tredgold's trefflichem
Werke uͤber die Dampf-Maschine umstaͤndlich behandelt finden.
Da der Raum unserer Blaͤtter zu sehr beschraͤnkt ist, so bemerken wir
bloß, daß ein großer Theil der Staͤrke eines Kessels von der Form desselben
abhaͤngt. In unserem Register sind beinahe alle
bisher versuchten und angewandten Formen beschrieben; wir fuͤhren hier die
Baͤnde- und Seitenzahl an, auf welcher jeder unserer Leser, der sie
kennen lernen will oder muß, sie beschrieben findetSie sind fast alle in unserem polytechn. Journale beschrieben und abgebildet,
und in den Registern leicht nachzuschlagen. A. d. R..
I.
Bd.
Perkins's
S.
370.
II.
Bd.
M'Curdy's
S.
178.
II.
–
Smith's
–
89.
-
–
Barton's
–
194.
-
–
Horton's
–
146.
-
–
Chapman's
–
226.
III.
Bd.
Bd. Hall's
S.
49.
IV.
Bd.
M'Curdy's
S.
1.
-
–
Rd. Evans's
–
1.
-
–
Oliver Evans's
–
302.
-
–
Paul's
–
69.
-
–
Robertson's
–
314.
-
–
Bellingham's
–
84.
-
–
Woolf's
–
335.
-
–
Alban's
–
114.
-
–
James's
–
354.
-
–
Maudslay und Fields
–
132.
-
–
Perkins's
–
451.
-
–
Wadsworth's
–
158.
-
–
Poole's
–
457.
-
–
Moore's
–
223.
-
–
Christie's
–
484.
-
–
Thompson und Burr's
–
233.
II.
–
N. Series.
Gurney's
–
20.
-
–
L. H's
–
339.
-
–
–
Long's
–
120.
-
–
De Caus's u. Branca's 237. 238.
-
–
–
Steenstrup's
–
256.
-
–
Blakey's
–
348.
-
–
–
Scott's
–
352.
-
–
Leupold's
–
284.
III.
–
–
Tippett's
–
82.