I.Versuche mit Morton's Ausblascondensator an einer
eincylindrischen Volldruckmaschine; vom Professor J. Macquorn Rankine in
Glasgow.Nach Engineering November 1869, S.
300.Mit Abbildungen.Rankine, Versuche mit Morton's Ausblascondensator an einer
eincylindrischen Volldruckmaschine.Im Anhang zu dem über den Morton'schen Ausblascondensator
in diesem Journal (Bd. CXCII S. 84, Bd. CXCIII S. 2 und S. 442) bereits Gebrachten,
theilen wir nachstehende Versuchsresultate des Professors Rankine mit, welche derselbe mit einem Ejector an einer Dampfmaschine des
Ryesholm Schachtes bei Dalry (Ayrshire) vor kurzer Zeit erhalten hat.I. Allgemeine Beschreibung der
Versuchsmaschine.Die zur Untersuchung benutzte Maschine war eine eincylindrische doppeltwirkende, horizontale Volldruckmaschine. Von der
Schwungradwelle aus wurden durch geeignete Uebertragungen zwei Pumpen zur
Wasserförderung aus dem Schacht betrieben.Während der Untersuchungen betrug die gleichmäßig erhaltene Umdrehungszahl pro Minute 22, die indicirte Leistung 24 1/2
Pferdekräfte. Der Maschinencylinder war ohne Mantel, daher durch Condensation des
Dampfes und Wiederverdampfung beim Retourgang des Kolbens die Leistung der Maschine
beeinträchtigt wurde. Die Maschine wurde mit Volldruck angelassen, indem die
Dampfzuleitung vom Beginne bis zum Schlusse des Kolbenweges statthatte.Die Diagramme (Fig. 1 bis 4) zeigen eine Abnahme des Druckes unter die Anfangsspannung gegen das
Ende des Hubes von circa 3 Pfund pro Quadratzoll, eine der Folgen der Condensation im Cylinder, des Mangels
eines Schutzmantels; eine zweite Folge davon ist die nur allmählich sich bildende
Luftleere im Beginne des Retourganges, da eben wieder ein Theil des gebildeten
Condensationswassers verdampfte.Wie gesagt, ging die Maschine ohne Condensation und
arbeitete mit erselben erst durch Anbringung eines Ejectors von Morton.
[Fig. 1., Bd. 195, S. 2]
[Fig. 2., Bd. 195, S. 2]
[Fig. 3., Bd. 195, S. 2]
[Fig. 4., Bd. 195, S. 2]
II. Hauptdimensionen der
Maschine.1)Sämmtliche Angaben sind in englischen Einheiten ausgedrückt.
Hubhöhe4 1/2 FußDurchmesser des Cylinders18 Zollwirksame Oberfläche des
Kolbens 252 Quadratzoll = 1,75 Quadratfuß
Dampfmenge pro Umdrehung15,75 Kubikfuß
„
„ Minute bei 22 Touren346,50 „mittlere Kolbengeschwindigkeit pro Minute bei 22
Touren198 Fuß.
III. Allgemeine Beschreibung der
Versuche.Die Maschine mit Morton's Ausblascondensator wurde, wie
schon bemerkt, in der gleichbleibenden Geschwindigkeit von 22 Umdrehungen pro Minute erhalten und die vom Condensator abgelieferte
Wassermenge geeignet gemessen; ebenso die Temperatur des kalten und des warmen
abziehenden Ejectionswassers. Hieraus berechnete sich alsdann die Wärmemenge der
totalen condensirten Dampfmenge.Indicatordiagramme (Fig. 1 u. 2) zur Leistungsbestimmung wurden abgenommen und die Größe der Spannung
und des Vacuums im Cylinder abgelesen.Alsdann wurde der Condensationsapparat abgestellt, indem man den Auspuffdampf
ungehindert in's Freie ließ, dabei die gleiche Geschwindigkeit und dieselbe
Belastung einhielt. Die abgenommenen Indicatordiagramme (Fig. 3 und 4) zeigen den nun herrschenden
Dampfdruck im Cylinder.Sämmtliche Diagramme ergaben den gleichen mittleren effectiven Druck von 16,2 Pfund
pro Quadratzoll und 24 1/2 indicirte
Pferdekräfte.Nach dem Manometer betrug die Kesselspannung 29 bis 32 Pfund pro Quadratzoll (Ueberdruck); doch wurde in allen Versuchen, ob mit oder ohne Condensation,
der Dampf gedrosselt.Das Vacuummeter zeigte – natürlich bei Condensation – fast
ununterbrochen 24 Zoll, resp. 11,76 Pfund pro
Quadratzoll, die Maximalangabe der bezüglichen Diagramme.IV. Versuchsreihe mit der Maschine ohne
Condensation.
Anfangsspannung im Cylinder19 Pfund pro Quadratzoll (Ueberdruck)Schlußspannung16 Pfund pro Quadratzoll (Ueberdruck)Gewicht der verbrauchten Dampfmenge,
berechnet nach
der Schlußspannung im
Cylinder; pro Stunde1578 Pfunddasselbe für 1 indicirte Pferdekraft pro Stunde 64,4 „
Gewicht der verbrauchten Dampfmenge,
berechnet nach
der Anfangsspannung im
Cylinder; pro Stunde1731 Pfunddasselbe für 1 indicirte Pferdekraft, pro Stunde 70,7 „
V. Versuchsreihe mit der Maschine mit
Condensation.
Anfangsspannung im Cylinder9 Pfund pro Quadratzoll (Ueberdruck)Schlußspannung6 Pfund pro Quadratzoll (Ueberdruck)Gewicht der verbrauchten Dampfmenge,
berechnet nach
der Schlußspannung im
Cylinder; pro Stunde1086 Pfunddasselbe für 1 indicirte Pferdekraft, pro Stunde 44,3 „Gewicht der verbrauchten Dampfmenge,
berechnet nach
der Anfangsspannung im
Cylinder; pro Stunde1234 „dasselbe für 1 indicirte Pferdekraft, pro Stunde 50,3 „
Hieraus ergibt sich, daß der nach den Diagrammen berechnete Dampfverbrauch durch die
Anbringung des Ejectors – bei gleichbleibender Maschinenarbeit – auf
circa 0,7 des ursprünglichen Betrages reducirt, d.h.
daß ein Ersparniß von 30 Procent erzielt wurde.VI. Resultate aus der Messung des
Condensationswassers.Die Menge des Wassers, welche der Condensator ablieferte, wurde bestimmt, indem
dasselbe aus einem Auffanggefäß unter abgelesener Druckhöhe durch eine gemessene,
genau kreisrunde Oeffnung in einer dünnen Eisenblechwand ausfloß.Nachstehend die Abmessungen:
Durchmesser der Ausflußöffnung3,5 ZollFlächeninhalt derselben0,06682 Quadratfußeffective Ausflußfläche
(Contractions-Coefficient
= 0,618)0,412
„Druckhöhe im Gefäße1 1/3 FußDem entsprechende Geschwindigkeit pro Secunde0,03 „Abfluß per Secunde 0,372 Kubikfuß
„
„ Minute 22,32 „
„
„ Stunde1339,2 „
„
„ „83430 Pfund
Temperatur des Injectionswassers52° Fahr.
„ „
abfließenden Condensationswassers70° „––––––––Temperaturdifferenz18° Fahr.Die in den Condensator abgelieferte
Wärmemenge in brittischen Wärmeeinheiten; pro Stunde nahezu1502000 W. E.Wärmemenge des Dampfes von 52° bis 230°
F. (d.h. die Endtemperaturen im Cylinder) 1131 „
„Gewicht des Dampfverbrauches, berechnet nach
der im Condensationswasser enthaltenen
Wärmemenge, pro
Stunde1328 Pfunddasselbe für 1 indicirte Pferdekraft 54,2 „
Der Ueberschuß des so eben berechneten Dampfverbrauches über den aus den Diagrammen
(unter V) bestimmten, ist hauptsächlich den Folgen des
Mangels des Cylindermantels zuzuschreiben.VII. Vergleich des
Dampfverbrauches.Nachstehend sind die berechneten verbrauchten Dampfmengen
der Maschine mit und ohne
Condensation, total und für eine indicirte Pferdekraft, beide jedoch pro Stunde, zusammengestellt:Mit Condensation.
TotalPfundPro
PferdekraftPfundA. Nach der Schlußspannung
berechnet1086 resp. 44,3B. Nach der Anfangsspannung
berechnet (die Abnahme
der Spannung während dem
Dampfeinlaß ist der
Condensation im Cylinder zuzuschreiben)1234 „
50,3C. Nach der in das
Condensationswasser
übergegangenen
Wärmemenge berechnet1328 „ 54,2Ohne
Condensation.D. Nach der Schlußspannung
berechnet1578 „ 64,4E. Nach der Anfangsspannung
berechnet (Bemerkung
wie in B)1731 „ 70,7
Der Unterschied der Angaben sub B und C der vorstehenden Zusammenstellung beträgt 94 Pfund pro Stunde, resp. 3,9 Pfund für eine indicirte
Pferdekraft, d.h. 7 Procent des totalen Dampfverbrauches nach C.Ursachen dieses Verlustes liegen:1) in den schädlichen Räumen;2) in der Condensation sofort beim Dampfeintritt und der
Wiederverdampfung beim Kolbenrückgang;3) in der unvollkommenen Dichtung des Kolbens;4) im Dampfverbrauch durch die Regulirungsspindel des
Condensators.Es genügen indessen zur Erklärung dieses Dampfverlustes die angegebenen ersten drei
Ursachen; denn die Thatsache wurde sicher gestellt, daß während des Betriebes der
Maschine das Ventil der Regulirungsspindel so weit geschlossen war, daß der
Dampfdurchzug eben nur so groß war, um den Eintritt der angesaugten Luft durch das
Kolbenventil zu verhüten.Während die Maschine ohne Condensation im Betriebe war,
konnte der factische totale Dampfverbrauch nicht gemessen werden. Nimmt man jedoch
erfahrungsgemäß der Abkühlungen und Undichtheiten wegen einen Verlust von nur 5
Procent an, so erhält man den totalen Dampfverbrauch (ohne Condensation):
wie oben E pro Stunde1731 Pf.resp. 70,7 Pf.pro 1 Pfdkr.5 Proc. Verluste 87 „„
3,5 „„––––––––––––––––––––––––––––––––––F. Totaler Dampfverbrauch
der Maschine ohne Condensation pro Stunde1818 „„
74,2 „„G. Derselbe mit Condensation
(wie oben C) pro Stunde1328 „„
54,2 „„–––––––––––––––––––––––––––––––––––Der Unterschied, das
Nettoersparniß durch Anwendung der
Condensation, u. z. mit Hülfe
des Morton'schen Ejectors 490 „„
20,0 „„
d.h. 27 Procent des stattgehabten Dampfverbrauches, wobei
hervorgehoben werden muß, daß dieses Resultat kein zu
günstiges ist, indem die Verluste sub F eher zu gering
eingesetzt sind.VIII. Nutzleistung.Die Nutzleistung bestimmt sich nach folgenden Daten:
Plungerdurchmesser 11 1/2 ZollHub 4
FußSaughöhe (25 Faden)150 „Doppelhübe pro Minute (5/9 der
Umdrehungszahl) 12 2/3 „ Hieraus:Leistung pro Minute550368 Fußpfundeffective Pferdekräfte 16,68
d.h. 32 Procent der indicirten Pferdestärken sind zur
Ueberwindung der Reibung der Maschinen- und Pumpentheile aufgezehrt
worden.IX. Schlußfolgerungen.Der Hauptschluß, welcher aus diesen Resultaten gezogen werden kann, bezieht sich auf
das Ersparniß von 27, vielleicht 30 Procent des
Dampfaufwandes, wenn bei gleicher Maschinenleistung mit
Condensation, u. z. mit Hülfe des Morton'schen
Ausblas-Condensators gearbeitet wird.Das Brennstoffersparniß dürfte ein noch höheres seyn,
indem bekanntlich die Verminderung des absoluten, unter
dem Dampfkessel verbrannten Kohlenquantums das Güteverhältniß steigert.Ferner wird ein Vacuum von 24 Zoll Quecksilbersäule, resp. 11,75 Pfund pro Quadratzoll erzielt; der Dampfverlust durch die
Regulirungsspindel ist ein unerheblicher, nahezu Null; der Condensationsapparat ist
leicht bedient und kann kaum in Unordnung gerathen. Der Ausblas-Condensator
wurde an der Maschine angebracht, ohne daß eine Vergrößerung des Maschinenhauses
nothwendig war, selbst ohne den vorhandenen Raum wesentlich durch seine Aufstellung
zu beschränken.Noch muß erwähnt werden, daß der benutzte Ejector ursprünglich für eine größere
Maschine bestimmt war, demgemäß eine größere als
eigentlich nöthige Wassermenge ablieferte; deßhalb stand die Temperatur des
Condensationswassers niederer, als sicher in jenem Falle, in welchem ein speciell
für die Versuchsmaschine construirter Apparat zur Verwendung gelangt. Aus diesen
Gründen sind die angegebenen Resultate nicht die günstigsten, welche erzielt werden können.J. Z.