Ueber O. Hallauer's Abhandlung, betreffend die Erfahrungen über Woolf'sche und Compound-Maschinen; von Professor Gust. Schmidt. Mit Abbildungen. (Schluſs von S. 226 dieses Bandes.) Hallauer und G. Schmidt, ü. Woolf'sche und Compound-Maschinen. 2) Die Compound-Maschine C.

Die Maschine erzielt trotz Anwendung eines Oberflächencondensers behufs  Speisung mit weichem Wasser doch eine mittlere Vorderdampfspannnng von nur 0k,216, weil die Dampfwege mit 8 Procent der Kolbenfläche reichlich bemessen sind. Die Röhrenkessel arbeiten mit 4k,65 absolutem Druck und liefern Dampf mit nur 3 Proc. mitgerissenem Wasser. Das von Ingenieur E. Widmann aufgenommene, von Hallauer im Mittel aus oben und unten mitgetheilte Diagramm ist in Fig. 1 in der Weise dargestellt, wie Referent die Diagramme bei Compound-Maschinen mit Kurbeln unter 90° zu zeichnen pflegt. Man sieht hierbei, daſs die Admissionsspannung in Folge Drosselung während der Füllung auf 0,657 des Kolbenweges von 3,851 auf 3k,396 sinkt; hierauf folgt die Expansion und dann der Auspuff in die Zwischenkammer (englisch receiver); danach wird der Dampf aus dem kleinen Cylinder in die Zwischenkammer gepreſst, wobei die Spannung schwach steigt. Etwas vor Mitte des Kolbenweges beginnt der Uebertritt des Dampfes aus dem kleinen Cylinder durch die Zwischenkammer in den groſsen; gegen Ende der Bewegung des kleinen Kolbens expandirt der Dampf aus der Zwischenkammer in den groſsen Cylinder, worauf der Auspuff des kleinen Cylinders in die Zwischenkammer beginnt. Ehe sich die in der Zwischenkammer steigende Spannung bis in den groſsen Cylinder fortpflanzen kann, allerspätestens bei ⅔ des Laufes des groſsen Kolbens, muſs der Schieber des groſsen Cylinders absperren, damit die Dampfspannung daselbst sich nicht über die horizontale Linie erheben kann, sondern nach einer kurzen Strecke gleichbleibender Spannung sich wieder eine correcte Expansionslinie anschlieſst, bis diese Spannung zu Ende des Kolbenlaufes zu 0k,985 auf 1qc sinkt.

Fig. 2 zeigt in halber Gröſse der früheren Figur das hieraus nach Rankine (vgl. *1866 180 422. 1874 214 275) dargestellte Diagramm, in welchem die Flächen den Arbeiten proportional sind, und es ist in die Figur auch die Mariotte'sche Linie mit Rücksicht auf die schädlichen Räume eingetragen. Das Volum der Zwischenkammer ist nicht angegeben, dürfte aber, nach der Zeichnung zu schlieſsen, 80 Proc. des Volums des groſsen Cylinders betragen, was auch nöthig ist, wenn die Compression des Dampfes aus dem kleinen Cylinder in den „Receiver“ nicht stark merklich sein soll. Bei 75 Touren der Maschine ergab sich die Arbeit für einen Kolbenhub, wie folgt:

Im kleinenCylinder Im groſsenCylinder mk mk Admissionsarbeit 11187 10573 Expansionsarbeit   4622   3881 –––––– –––––– Hinterdampfarbeit 15809 14454 Vorderdampfarbeit   6376   3198 –––––– –––––– Indicirte Arbeit   9433 11256 –––––––––––––––––– In beiden Cylindern zusammen 20689 Hierzu die Vacuumsarbeit   3198 –––––– Totale absolute Arbeit 23887 e e Indicirte Pferdestärke 314,43 375,20 –––––––––––––––––– Total 689,63

k Speisewassermenge für einen Kolbenhub 0,6896 Condensirt in den Dampfmänteln 0,0405 Eingetreten in den kleinen Cylinder M = 0,6491 Hiervon mitgerissenes Wasser 0,0206 Wirksamer trockener Dampf m = 0,6285 c Mit t = 148,29 folgt Mq + mr = 412,68 Vom Dampfhemd geliefert 20,33 ––––– Zugeführte Wärmemenge für einen Kolbenhub Q = 433,01 k Ideele Menge trockenen Dampfes $$\frac{Q}{\lambda }=\frac{433,01}{651,72}$$ = 0,6644 Stündlicher Verbrauch für 1e absolut = 7,5098         „                „        „   „  indicirt = 8,6706 Ferner ergibt sich in dem 6proc. schädlichen Raum. m 0 = 0,0232 Bei Beginn der Expansion vorhanden als Dampf m 1 = 0,6221 Also während der Admission niedergeschlagen an den Wän-    den m + m0 – m1 = 0,0296 c Die dabei abgegebene Wärmemenge (m + m0 – m1)r1 = 15,10 Von den Dampfmänteln geliefert 0,0405 × 502,01 = 20,33 –––––– Von den Wänden aufgenommene Wärmemenge Q 1 = 35,43 –––––– Dampfwärme U1 = 0,6723 × 138,29 + 0,6221 × 466,52 = 383,19           „         U2 = 0,6548 ×   86,35 + 0,5648 × 506,96 = 342,87 –––––– U1 – U2 = 40,32 –––––– Q1+ U1 – U2 = 75,75 Der corrigirte Werth von AL2 ist: $$A{L}_2=\frac{4622+14454-6376}{425}$$ = 29,88 –––––– Nach Gleichung (8) ε + α = Q1 + U1 – U2 – AL2 = 45,87 Wärmeverlust nach auſsen α = 6,00 –––––– Bleibt Auspuffwärme ε = 39,87

d. s. 9,21 Procent von Q, ebenfalls gering. Dabei hat das im groſsen Cylinder am Ende des Kolbenweges befindliche Gemenge bei 4,5 Proc. schädlichem Raum:

ein Gewicht M + m0' = 0,6491 + 0,0057 = 0,6548 Aus dem Diagramm entnommenes Dampfgewicht m 2 = 0,5648 also die enthaltene Wassermenge = 0,0900

oder 13,74 Proc. oder die specifische Dampfmenge ist 86,26 statt 94,61 Proc. bei der Woolf'schen Maschine A im J. 1877, und die Auspuffwärme ε reicht hin, um alles an den Wänden befindliche Wasser zu verdampfen, wenn 0,86 Proc. von M tropfbar in den Condensator mitgerissen werden. Im Vergleich mit der Woolf'schen Maschine A zeigt sich die Compound-Maschine B in Bezug auf den Verbrauch für die indicirte Stärke gleichwertig, allein in Bezug auf die absolute Pferdestärke steht C gegen A um 5 Proc. zurück, und Hallauer bemerkt sehr richtig, „daſs hieran der Mangel eines äuſseren Dampfmantels um die Zwischenkammer Schuld sei, welcher ein Ersatz wäre für die von Hirn empfohlene Ueberhitzung des Dampfes zwischen dem kleinen und groſsen Cylinder.“ 1)Eine solche Ueberhitzung ist in dem letzten Decennium bei Woolf'schen Maschinen aus böhmischen Fabriken mehrfach angewendet worden. (Vgl. * 1870 196 7.) Wirklich findet sich in Zeichnungen von französischen dreicylindrigen Marine-Maschinen in der Zwischenkammer zwischen dem Hochdruckcylinder und den beiden Niederdruckcylindern ein Heizröhrensystem vor, und hat auch Civilingenieur Otto Müller in Budapest bei den von ihm construirten Compound-Maschinen nicht nur beide Cylinder, sondern auch die Zwischenkammer mit Dampfmantel und letztere auch noch mit durchgehenden Heizröhren versehen. Durch diese äuſserst ausgedehnte Zuführung von Wärme ohne Stoff, den man wieder sammt seiner inneren latenten und Flüssigkeits-Wärme entlassen muſs, wird der principielle Nachtheil der Compound-Maschine, welcher in dem plötzlichen Auspuff des kleinen Cylinders in die Zwischenkammer ohne Arbeitsverrichtung liegt, nicht nur ausgeglichen, sondern es ist möglich, daſs der stündliche Dampfverbrauch für die indicirte Pferdestärke auf solche Weise sogar kleiner wird als bei jedem anderen Maschinensystem und daſs wegen des sehr verminderten Schwungradgewichtes bei der Kurbelstellung unter 90° auch der Reibungsverlust kleiner ist als bei Woolf'schen Maschinen und ganz besonders kleiner als bei eincylindrigen, welche wegen der starken Veränderlichkeit des Ueberdruckes und der damit in Zusammenhang stehenden rascheren Abnutzung aller Reibungsflächen an Dauerhaftigkeit der Compound-Maschine sicherlich weit nachsteht, weshalb Referent die Schluſsfolgerungen, welche Ingenieur Hallauer aus seiner höchst beachtenswerthen gründlichen Arbeit zieht, durchaus nicht anerkennen kann. Wenn man sich getraut, mit überhitztem Dampf zu arbeiten, was nur bei sehr verläſslicher Bedienung und bei schwachen Veränderungen der Betriebskraft möglich ist, so ist es ja nicht ausgeschlossen, auch die Compound-Maschine mit überhitztem Dampf zu bedienen, sowie die Herabdrückung des schädlichen Raumes auf 1 Proc. des Volums nicht blos bei einer eincylindrigen Maschine möglich ist, wenn man sich die Mehrkosten für Theilung der Schieber gefallen läſst. 3) Horizontale Woolf'sche Maschine C. Bei dieser Maschine fand in Folge der langen Leitung ein starker Spannungsverlust zwischen Kessel und Dampfhemd statt; auch ist der Condensator zu weit entfernt und waren beide Kolben undicht. Bei 39,37 Touren ergab sich die Arbeit für einen Kolbenhub:

Im kleinenCylinder Im groſsenCylinder mk mk Admissionsarbeit 4221 Expansionsarbeit   656 –––––– Hinterdampfarbeit 4877 5788 Vorderdampfarbeit 1384 1862 –––––– –––––– Indicirte Arbeit 3493 3926 ––––––––––––––––– In beiden Cylindern zusammen 7419 Hierzu die Vacuumsarbeit 1862 –––––– Totale absolute Arbeit 9281 e Indicirte Pferdestärke 130

k Speisewassermenge für einen Kolbenhub 0,2628 Condensirt in den Dampfmänteln (10 Proc.) 0,0263 Eingetreten in den kleinen Cylinder M = 0,2365 3 Proc. mitgerissenes Wasser 0,0079 Wirksamer trockener Dampf m = 0,2286 c Mit t = 150,69 (bei 4k,96 abs. Kesselspannung) folgt Mq + mr = 150,35 Vom Dampfhemd geliefert   13,16 –––––– Zugeführte Wärmemenge für einen Kolbenhub Q = 163,51.

Die von der Luftpumpe ausgegossene Wassermenge $$M+M_0$$ flieſst unter der Druckhöhe $$h=0^m,991$$ durch eine Oeffnung in dünner Wand = f aus und beträgt somit secundlich: $$\mu f\sqrt{2gh},$$ wobei sich der Factor $$\mu f\sqrt{2g}$$ aus dem Gefäſsquerschnitt $$F=3^{qm},499$$ und aus der beobachteten Zeit $$T=17,965,$$ während welcher bei Ausfluſs ohne Zufluſs die Höhe h von $$h_1=1,05$$ auf $$h_2=0^m,95$$ sinkt, berechnet aus der bekannten Gleichung: $$\mu f\sqrt{2g}=\frac{2F}{T}(\sqrt{h_1}-\sqrt{h_2})=0,019483.$$ Hiermit folgt die in 1 Secunde ausgegossene Menge $$=0,019483\sqrt{0,991}=0^{cbm},019395={19}^l,395={19}^k,395.$$2)Hallauer führt diese Rechnung zweckmäſsiger mit dem Decimeter als Einheit durch, erhält aber das nicht ganz genaue Resultat 19k,497.

Daher für den Kolbenhub $$M+M_0=\frac{19,395\times 60}{2\times 39,37}$$ = 14,7790 hiervon ab M =   0,2365 ––––––– bleibt M0 = 14,5425.

Diese Einspritzwassermenge wird mit t0 = 17° zugeführt,    und die Temperatur des ausgegossenen Wassers ist t3    = 26,20. Daher die enthaltene Wärmemenge M0 (t3 – t0) + Mt3 c     = 133,79 + 6,20 = 139,99 Die der indicirten Arbeit äquivalente Wärmemenge $$\frac{7419}{425}$$ = 17,45 Der Wärmeverlust durch Ausstrahlung α = 3,50 ––––– Summe 160,94

somit der Fehler gegen Q nur ΔQ = 2c,57, d. s. 1,5 Procent von Q.

k Die ideele Menge trockenen Dampfes beträgt $$\frac{Q}{\lambda }=\frac{163,51}{652,46}$$ = 0,2506 Stündlicher Verbrauch für 1e absolut = 7,2903        „               „         „   „  indicirt = 9,1201.

Die Woolf'sche Balanciermaschine arbeitet daher in Bezug auf die absolute Pferdestärke um 2,44, in Bezug auf die indicirte um 5,54 Proc. günstiger, weil die horizontale Maschine schlechteres Vacuum hat, wohl wegen der Undichtheit der Kolben.

Ferner ist im schädlichen Raum m 0 = 0,0135 bei Beginn der Expansion m 1 = 0,2220 –––––––– also an den Wänden niedergeschlagen m + m0 – m1 = 0,0201 c Dabei abgegebene Wärmemenge (m + m0 – m1)r1 =   10,30 Von den Dampfmänteln geliefert 0,0263 × 500,29 =   13,16 –––––––– Von den Wänden aufgenommene Wärmemenge Q1 =   23,46 Dampfwärme U1 = 0,2500 × 134,69 + 0,2220 × 469,30 = 137,85            „        U2 = 0,2506 ×   80,19 + 0,2372 × 511,80 = 141,48 –––––––– Q1 + U1 – U2 =   19,83 Das vom Referenten corrigirte $$A{L}_2=\frac{656+5778-1384}{425}$$ = 11,913)Hallauer rechnet irrthümlich sein Fd = 14,38 statt 6446 : 425 = 15,16. Wärmeverlust nach auſsen α =     3,50 Auspuffwärme ε = Q1 + U1 – U2 – AL2 – α =     4,42     Hier ist die Controle nach Gleich. (11) möglich. Es ist nämlich die Menge im schädlichen Raum des groſsen Cylinders m0 ' = 0k,0141, also m0 'i =     8,27 M0 (t3 – t0) + Mt3 wie früher = 139,99 Summe 148,26 Hiervon ab U 2 = 141,48 und AL3 = 1862 : 425 =     4,38 bleibt nach Gleichung (11) ε =     2,40 Den früher gefundenen Werth von ΔQ hinzugefügt =     2,57 folgt der corrigirte Werth von ε =     4,97 nach der zweiten Methode =     4,42 –––––––– Dieser ist gröſser als der frühere um =     0,55

oder 0,33 Procent von Q. Die sich ergebende Uebereinstimmung ist ein Beweis, daſs der groſse Kolben nur sehr wenig undicht sein kann. Hallauerzieht aus dem Vergleich der bei den Versuchen an den verschiedenen Maschinen gefundenen Wassermenge am Ende des Kolbenlaufes im groſsen Cylinder mit der von ihm gefundenen Auspuffwärme ε den Schluſs, daſs bei einer Wassermenge von 5, 7, 12 Proc. sich etwa 4 Proc. im Dampf vertheilt und nur 1, 3, 8 Proc. an den Wandungen niedergeschlagen befinden, daher der Werth $$\frac{\epsilon }{Q}=1,3,6$$ Proc. solcher Weise erklärt wäre. Da jedoch seine Werthe von ε wegen des bei Bestimmung von L2 vorgekommenen Irrthums durchaus zu klein sind, so ergibt sich im Gegentheil, daſs die Auspuffwärme ε in allen Fällen zur vollständigen Verdampfung des an den Wänden befindlichen Wassers ausreicht und nur die kleine Menge von 1,4 bis 2,6 Proc. bei Maschine A 1876, 0 bis 0,6 Proc. bei A 1877, 1,5 Proc. bei B und 0,86 Proc. von M bei Maschine C im Dampf tropfbar suspendirt in den Condensator übertritt. Wir schlieſsen dieses Referat mit dem lebhaften Wunsche, daſs die echt wissenschaftliche und für die Praxis hochwichtige Untersuchungsmethode, welche durch G. A. Hirn, Hallauer, Dwelshauvers-Dery und Groſseteste eingeführt wurde, allgemeine Nachahmung finden möge.