Die Bemessung der Auslassteuerung der
Dampfmaschinen auf Grund der Ausströmungsgesetze.Von W. Schüle,Breslau.(Fortsetzung von S. 166 d. Bd.)Die Bemessung der Auslassteuerung der Dampfmaschinen auf Grund der
Ausströmungsgesetze.Die Versuche.Maschine I.Niederdruckseite einer Verbundlokomobile. D = 540 mm
Zyl.-Durchm., H= 440 Hub, n = 100,4 Umdr., Kolbenstange vorn 55, hinten 40 Durchm. Kanalweite 25 mm,
Breite 365 mm (aus der masstäbl. Zeichnung gemessen).Für die hintere folgt daraus mit m/sek.,O = 2290,2 – 12,6 = 2277,6 qcm,F = 2,5. 36,5 = 91,3 qcm Kanalquerschnitt der Wert der
Kontinuitätsgeschwindigkeit m/sek.
[Textabbildung Bd. 320, S. 177]
Fig. 16.Die Steuerungsmasse wurden mit Hilfe der masstäblichen
Zeichnung und der Dampfdiagramme beider Zylinderseiten nach Möglichkeit genau ermittelt. Schieber- und Dampfdiagramme Fig. 16. Daraus ergab sich die Eröffnungskurve Fig. 17, aus der die reduzierte Kurve abgeleitet ist
fürx0+ so = 1 + 0,07 – 0,14
= 0,93.
[Textabbildung Bd. 320, S. 177]
Fig. 17. Maschine I.Nach Gleichung V) ist nundaher:$$$$.Aus dem Dampfdiagramm Fig. 17 ergibt sich für
Für die drei Punkte folgen daraus nacheinander die Wertek = 0,394k = 0,415k = 0,379,also im Mittel k = 0,39. Mit
Rücksicht auf die nicht völlig scharfen Unterlagen ist dies eine gute
Uebereinstimmung. Fehler von 0,1 bis 0,2 mm bei der Ablesung der Drucke aus dem
Dampfdiagramm beeinflussen k in der zweiten Dezimale
schon empfindlich.Es ist auch, und dies gilt ebenso für das Folgende, zu beachten, dass der
Federmasstab der Indikatoren u. U. erheblichen Abweichungen von dem Nennwert
unterliegt, was die Festlegung der absoluten Nullinie erschwert. Um diese richtig zu
erhalten, müsste ferner der Barometerstand während der Versuche bekannt sein.
Beträgt dieser z.B. 760 mm, so liegt bei einem Federmasstab von 10 mm/kg die absolute
Nullinie um 10 . 1,033 = 10,33 mm unter der atmosphärischen Linie. Man begeht daher
einen Fehler von 0,33 mm, wenn man den Abstand der beiden Linien mit 10 mm
einträgt.Um aus dem Ausflussfaktor k den Ausströmkoeffizienten
u zu erhalten, muss die Feuchtigkeit des Dampfes zu
Beginn der Ausströmung bekannt sein.Der stündliche Speisewasserverbrauch betrug 580 kg. Bei jeder Füllung gelangt daher
in den ZylinderDampf.Am Ende der Expansion beträgt nach dem Diagramm der Dampfdruck 0,72 kg/qcm abs. Dies
ergibt einen Inhalt des Zylinders von0,93 . O . H . 0,427 = 0,0397 kgtrockenem Dampf.Da der schädliche Raum0,07 . OH . 0,582 = 0,0041 kgDampf enthält, so ist der Gesamtinhalt an nassem Dampf0,0482 + 0,0041 = 0,0523 kg.Die spezifische Dampfmenge ist alsoam Ende der Expansion.Daher istMaschine II.Zylinderdurchm. D = 554 mm, Hub H = 1250 mm, n = 54 bis 58 Umdr.,
Kolbenstange vorn d = 100 mm. Kanalweite 45 mm,
Kanalbreite 520 mm. (Bei grosser Kompression Verengung der Kanalweite auf 0,73 . 45
= 32,9 mm.) Die Kompressionswege sind bei beiden Kompressionsgraden vorn und hinten
an der Maschine selbst während der Versuche bestimmt worden. Anderseits wurden von
mir aus der masstäblichen Zeichnung der Auslassteuerung die Wegdiagramme Fig. 18 abgeleitet, die gute Uebereinstimmung der
Kompressionswinkel mit den gemessenen Werten der Kompressionswege ergeben.
[Textabbildung Bd. 320, S. 178]
Fig. 18.Daraus ist zu schliessen, dass auch die Vorausströmungswinkel
durch dieses Diagramm richtig wiedergegeben werden und dass auch die daraus
entnommenen Eröffnungsdiagramme Fig. 19 und 20 hinreichend genau sind. Die Dichtheit der
Einlasschieber (und der Auslassschieber) wurde geprüft; die Feuchtigkeit des
Zylinderdampfes kann aus den ausführlichen Tabellen leicht abgeleitet werden. Alle
diese Umstände machen diese bekannten und ausgezeichneten Versuche auch für den
vorliegenden Zweck besonders geeignet. –
[Textabbildung Bd. 320, S. 178]
Fig. 19.
[Textabbildung Bd. 320, S. 178]
Fig. 20.Es folgt nun aus den Angaben mit und O = 2410,5 – 78,5 = 2332 qcm
(vorn)für grosse Kompressionfür kleine Kompressionukl =
33,2 . 0,73 = 24,1 m/sek.Für grosse Kompression ist die Vorausströmung 17 v. H. (134°
51'). für kleine Kompression 14 v. H. (139° 42').Mit 3,5 v. H. schädlichen Raum ist alsofür grosse Kompressionxo +
so = 1 + 0,035 –
0,17 = 0,865,für kleine Kompressionxo+ so = 1 + 0,035 – 0,14
= 0,895.Daraus folgt nun, wie unter I,für grosse Kompressionfür kleine KompressionMit Mantelheizung, grosser Kompression,
Wassereinspritzung.Fig. 21 (a. a. O.,
Diagr. 12).Das Diagramm ergibt (Fig. 21)
po = 11,5
mmpi' = 5,32,01,75 mmbei134° 51' (VA)0°+45°,15+70° ϕ + ϕo
=45°,1590°,30115°,15 x + so =1,0350,8650,660.Damitwird k =0,5960,6060,594.
Im Mittel ist also k = 0,598.Die Uebereinstimmung der Werte von k für die sehr weit
auseinander liegenden Punkte ist gut.Die Dampfnässe bestimmt sich aus folgenden Tabellenwerten (a. a. O., No.
31).
Dampf in den Zylinder gelangt (Spalte 18)8,758kg/PS/St.Inhalt des schädlichen Raumes ( „ 21)0,966„–––––––––––––––Gesamtinhalt9,724kg.Durch die Diagramme nachgewiesen bei 80 v. H.
Kolbenweg (Spalte 20)7,688kg.
Daraus folgt die spezifische Dampfmenge am Ende der Expansion, daher √x= 0,89.Hiermit wird der Ausflusskoeffizient:.
[Textabbildung Bd. 320, S. 179]
Mit Mantelheizung und grosser Kompression.Fig. 22 (a. a. O.,
Diagr. 1).Für dieselben Stellen ergibt das Diagramm
Wir setzen k = 0,57.Die spezifische Dampf menge ist nach Tab. 12,√x = 0,870,daherOhne Mantelheizung und mit grosser Kompression.Fig. 23 (a.
a. O., Diagr. 8).Mit po = 10,2 mm, pi' = 2,0 für + 45°, 15, pi' = 1,7 für + 70° wird k = 0,567 bezw. 0,566.x ermittelt sich aus No. 20 zu 0,720, aus No. 19 zu
0,730.Mit x = 0,725, √x = 0,855
wird alsoOhne Mantelheizung und mit kleiner Kompression.Fig. 24 (a. a. O.
Diagr. 11).Mit po = 8,9 mm und pi' = 1,75 mm bei + 45° ermittelt sich k = 0,53. Aus No. 29 (Tabelle) wird x = 0,66; also mit √x =
0,813Mit Mantelheizung und mit kleiner Kompression.Fig. 25 (a. a. O.
Diagr. 10).Mit po = 8,8 mm und pi' = 1,55 mm bei + 45° wird mit und x = 0,728 (Tab., 22)k = 0,561 undμ = 0,66.Wir erhielten also in diesen fünf verschiedenen Fällen
den Wert des Ausströmungskoeffizienten nacheinander zu 0,67, 0,66, 0,66, 0,65, 0,66.
Die Uebereinstimmung lässt nichts zu wünschen übrig. Wir könnenμ = 0,66als Durchschnittswert setzen.Maschine III (Ventilmaschine).Abmessungen: D = 505 mm Zylinderdurchmesser, H = 1010 mm Hub, n = 64
Umdreh., d = 75 mm durchgeh. Kolbenstange.Nockenhöhe der unrunden Scheibe 22 mm, innerer
Nockenkreis 160 mm Durchm., Hebelrolle ∾ 100 mm Durchm.Ventildurchmesser 170 mm.Die Abmessungen sind zum Teil gemessen, zum Teil entstammen sie Angaben des Besitzers
der Maschine.Die Kolbengeschwindigkeit ist m/sek.,die Kolbenfläche O = 1959 qcm.
Der Ventilquerschnitt kann zu 168 qcm geschätzt werden (vgl. Hader; Steuerungen). Damit ergibt sich m/sek.Der erforderliche Ventilhub beträgt 16 mm, so dass der Ueberhub (falls kein Spielraum
vorhanden ist) 6 mm ist.Der Kolbenweg beim Ausströmungsbeginn konnte an der Maschine selbst nicht gemessen
werden. Aus den Diagrammen ergab sich als wahrscheinlicher Wert (hinten) xo = 0,89 (43° vor dem
Totpunkt). Mit so =
0,055 ist also xo+ so = 0,89 + 0,055 –
0,945.
[Textabbildung Bd. 320, S. 179]
Fig. 26.Mit diesen Werten wird.Aus dem reduzierten Erhebungsdiagramm Fig. 26
folgt
für0°+ 30°+ 60°0,5180,6690,768
Versuch mit Nassdampf.Fig. 27 ergibtpo =
11,65 mm, pi' = 3,75 bei + 30°, pi' = 2,35 bei + 60°.Der Federmasstab des (Crosby-)
Indikators war 5 mm/kg.Bei einem Barometerstand von 755 mm QS liegt also die
absolute Nullinie um mm unter der atmosphärischen Linie.Es ergibt sichk = 0,364 und 0,360.Wir setzenk = 0,36.Nach Hrabák ermittelt sich x
= 0,74, √x = 0,86,womitwird.
[Textabbildung Bd. 320, S. 180]
Fig. 27.(Schluss folgt.)