Titel: Prideaux, über die Vortheile des Dampfes mit hohem Druke.
Autor: Prideaux, John
Fundstelle: 1826, Band 19, Nr. CXIII. (S. 513–516)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj019/ar019113

CXIII. Ueber die Vortheile des Dampfes mit hohem Druke. Von Hrn. Joh. Prideaux, zu Plymouth.

Aus den Annals of Philosophy. Decbr. 1825. S. 432.

„Wenn die folgenden Bemerkungen bereits irgendwo gemacht wurden“ (sagt Hr. Prideaux in seinem Schreiben an die Herausgeber der Annals), „so können Sie dieses Schreiben vernichten. Da ich aber in Ihrem IV. Bande den Versuch eines Beweises (und diesen noch neulich von angesehenen praktischen Mechanikern wiederholt), fand: daß Dampf mit hohem Druke bei Dampfmaschinen angewendet, keinen unmittelbaren Vortheil gewährt, indem die Kraft des Dampfes sich wie die Dichtigkeit desselben verhält, und die Wärme desselben bei allen Dichtigkeiten eine beständige Größe ist, so daß also die Kraft hier genau im Verhältnisse mit dem angewendeten Feuer-Materiale stünde; so scheint es mir der Mühe werth, ein Paar Seiten Ihres Journales mit einer, wie es mir scheint, richtigeren Ansicht über diesen Gegenstand zu füllen.

Es ist durch eine hinlängliche Anzahl von Versuchen erwiesen:

1) daß der Warmestoff des Dampfes, in Berührung mit Wasser, bei allen Temperaturen eine beständige Größe ist.

2) Daß jede elastische Flüßigkeit, bei einer gegebenen Dichtigkeit, ihre Expansivkraft im Verhältnisse zu ihrer Temperatur stehen hat, und daß diese Kraft für jeden höheren Grad Fahrenheit um 1/480 zunimmt.

3) Daß die Expansivkraft jeder elastischen Flüßigkeit, bei einer gegebenen Temperatur, sich gerade wie die Dichtigkeit dieser Flüßigkeit verhält.

Aus diesen Voraussezungen folgt, daß die Kraft des Dampfes sich gerade verhält, wie die Dichtigkeit desselben multiplicirt mit 481/480 für jeden Grad der erhöhten Temperatur, indem der Wärmestoff mit der Dichtigkeit allein correspondirt.

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Z.B. Dampf hat bei 212° F. eine elastische Kraft = 30 Zoll Queksilber; und bei 300° = 140 Zoll beinahe, und mit Vernachläßigung der Brüche.

Nach dem zweiten Geseze wird Dampf von einer Dichtigkeit, die von 212° abhängt, wenn diese Temperatur um 88° steigt, in zunehmend geometrischem Verhältnisse von 481/480 auf jeden Grad, ungefähr 5,6 Zoll gewinnen, oder bei 300° eine Kraft = 35,6 Zoll Queksilber besizen.

Und, nach dem dritten Geseze, wird die Dichtigkeit, welche von 300° abhängt, sich wie 35,6 Zoll zu der gefundenen Kraft, = 140 Zoll, verhalten; oder um ungefähr 3,9 Mahl größer seyn, als bei 212°.

Nun ist aber der Wärmestoff, als beständige Größe, in einfachem Verhältnisse zu dieser Dichtigkeit, und das verbrauchte Brennmaterial muß als correspondirend mit dem Wärmestoffe angenommen werden.

Folglich gibt 30 Zoll × 39 = 117 Zoll, oder der Kraft, die von der Dichtigkeit bei 300° abhängt, abgezogen von 140 Zoll, oder der durch Versuch gefundenen Kraft, 23 Zoll als Gewinn, wenn man bei 300° arbeitet.

Wenn dieses Beispiel richtig ist, wird das Gewicht des angewendeten Dampfes, dessen Wärmestoff eine stätige Größe ist, das Maß des verbrauchten Brennmaterials seyn, und es ergibt sich ein unmittelbarer Gewinn in dem Verhältnisse von 481/480 für jeden höheren Grad Fahrenheit, wie oben angegeben wurde.

Es ist, aus der Natur einer geometrischen Progression, einleuchtend, daß dieser Gewinn steigen muß, so wie die Temperatur mehr erhöht wird. Wenn wir bei 600° arbeiten, wird die Kraft eines jeden Pfundes Dampfes doppelt so groß seyn, als bei 212°; und wenn wir bis auf 960 oder 980° steigen, wird sie vierfach so groß seyn; während der Wärmestoff, und folglich das Brennmaterial, dieselbe beständige Größe bleibt.

Dieß läßt sich leicht aus den Rechnungen der in Betrieb stehenden Dampfmaschinen erweisen; allein die Wirkungen hängen in diesen Fällen von so vielerlei Ursachen ab, daß man keinen gleichförmigen Schluß aus denselben ableiten kann. Könnten Sie mich auf Watts Versuche über die Dichtigkeit des Dampfes verweisen?

Wenn man den in dem Dämpfe enthaltenen Wärmestoff als Maßstab des verbrauchten Brennmateriales annimmt, so |515| kann dieß nicht mit aller Schärfe geschehen; die Ausstrahlung der Hize wird nothwendig mit der Temperatur zunehmen; allein, es scheint mir, daß diese durch die verminderte Oberfläche der Gefäße mehr als ersezt wird, und daß, bei dem schnellen Gange, einer Dampfmaschine, dieß kaum einen bemerkenswerthen Unterschied geben kann.

Ein Nebenvortheil von nicht geringerer Wichtigkeit, den Mechaniker sehr gut kennen, und der auch dem Scharfsinne Watt's nicht entging, wird dadurch erhalten, daß man Dampf von hohem Druke in den Cylinder läßt. Hr. Watt hat eine Formel zur Berechnung des Vortheiles bei diesem Verfahren mitgetheilt; einen weit anschaulicheren Beweis verdanke ich aber einer Unterredung mit Hrn. Perkins.

Textabbildung Bd. 19, S. 515

Man seze, daß bei einem Druke von 10 Pfd. auf den Zoll gearbeitet werden soll.

Man erhöhe die Kraft des Dampfes bis zu 80 Pfd. auf den Zoll, und lasse 1/3 Stoß führen, und sperre dann, wann der Stämpel bei I ist, die Verbindung.

Auf diese Weise erhält man 1/3 mit 80 Pfd.

Wenn der Dampf sich bis II ausgedehnt hat, ist das Volumen verdoppelt, und die Kraft auf 40 Pfund reducirt (vorausgesezt, daß der Cylinder die Temperatur beständig behält), indem das Mittel von I zu II 60 Pfund ist.

Folglich haben wir 1/2 bei 60 Pfund.

Wenn der Stämpel IV erreicht, so ist das Volumen wieder verdoppelt, und die Kraft auf 20 Pfund reducirt, da das Mittel von II zu IV 30 Pfund ist.

Dieß gibt einen Viertel-Stoß bei 30 Pfund.

Wenn VIII erreicht ist, so ist das Volumen wieder verdoppelt, und die Kraft ist auf die Hälfte reducirt, und wird 10 Pfund auf den Zoll, wie man sezte. Nun ist aber das Mittel von IV bis auf den Grund 15 Pfund.

Dieß gibt 1/2, Stoß mit 15 Pfund.

Addirt man diese Größen zusammen, so erhält man

I1/8zu80 tb.=10 tb.
Ibis II1/660 tb.= 7,5
II IV1/430 tb.= 7,5
IVVIII1/215 tb.= 7,5
–––––
32,5 tb. auf den Zoll,
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für den mittleren Stoß, welcher dem Flugrade bei jedem Stämpelstoße mitgetheilt wird; und da der mit Dampf gefüllte Cylinder nur eine Dichtigkeit von 10 Pfund auf den Zoll hat, so scheint die dadurch gewonnene Kraft bei dem ersten Anblike ungeheuer.

Allein, dagegen kommt zu betrachten: die Unregelmäßigkeit der dem Flugrade mitgetheilten Bewegung, und der dem Cylinder nach und nach ertheilten Temperatur, nebst dem Gewichte und der Reibung der Maschine und anderen Rüksichten, die zuviel theoretische Grundsize umfassen, als daß sie ohne wiederholte unmittelbare Versuche in der Berechnung ein genügendes Resultat gewähren könnten.

Es ist indessen durch Theorie und Erfahrung bekannt genug, daß man durch Dampf mit hohem Druke hohen Gewinn erreichen kann; die Gränze der Ersparung scheint mir der Grad zu seyn, bei welchem das Wasser von den Gefäßen, die ihn enthalten, zersezt wird.“

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