Titel: de Pambour, über das in Dampfmaschinen-Cylindern dem Dampfe beigemengte Wasser.
Autor: Pambour, François Marie Guyonneau
Fundstelle: 1843, Band 89, Nr. LXI. (S. 241–244)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj089/ar089061

LXI. Ueber das in Dampfmaschinen-Cylindern dem Dampfe beigemengte Wasser; von Hrn. de Pambour.

Aus den Comptes rendus, 1843, Bd. XVI S. 655.

Bei allen Dampfmaschinen findet sich eine gewisse Quantität Wassers, welches unverdampft und in Tropfengestalt mit dem Dampfe vermengt in die Cylinder herübergeschleudert wird. Bei Locomotiven kann dieser Verlust sowohl in Folge der Erschütterungen, die sie während der Bewegung erfahren, als auch in Folge ihrer eigenthümlichen Construction der Erfahrung gemäß im Mittel zu 0,24 der Bruttoverdampfung oder des Wasserverbrauchs in dem Dampfkessel angenommen werden. Bei gewöhnlichen stationären Dampfmaschinen fehlt es noch an gewissen Daten hinsichtlich des in Rede stehenden Verlustes; dagegen scheint sich derselbe bei gut construirten Maschinen im Mittel nur bis auf 0,05 der Bruttoverdampfung zu erheben, was übrigens noch einer positiven Bestätigung bedarf.

Da bei Hochdrukmaschinen mit Expansion, deren Cylinder nicht durch einen Dampfstrom erwärmt werden, das aus dem Dampfkessel herübergeschleuderte Wasser während der Expansion eine höhere Temperatur als der expandirte Dampf zeigt, besonders wenn die Expansion bedeutend ist, so verdampft dieses Wasser, nachdem es vorher den Wärmeverlust des Cylinders ausgeglichen hat, nothwendigerweise zum Theil, aber nie ganz, und trägt dadurch zur Erzeugung des Nuzeffectes bei. Hieraus folgt, daß bei diesen Maschinen die der erwähnten Ursache zuzuschreibende Verminderung des Effectes weniger bedeutend als bei Maschinen ohne Expansion ist; da aber auf der andern Seite die Dimension der Dampfkessel und die hohe Spannung des Dampfes das Herüberschleudern des Wassers begünstigen, so wird jener Vortheil durch diesen Nachtheil ungefähr wieder aufgewogen.

Da bei den Cornwall'schen Maschinen die Dampfcanäle sehr weit sind, sich auf ihre ganze Weite plözlich öffnen, was bei keiner andern Dampfmaschine der Fall ist, und da der Dampfraum im Dampfkessel sehr klein ist, so unterliegt es keinem Zweifel, daß ein beträchtlicher Theil des Wassers in Tropfengestalt mit dem Dampfe fortgerissen wird. Sobald aber der Dampf in den Cylinder gelangt, so breitet er sich aus, wobei seine Temperatur sinkt, und wird wieder |242| mit Hülfe desjenigen Dampfes erwärmt, welcher von dem Dampfkessel in die Umhüllung des Cylinders circulirt. Diese Wiedererwärmung ist um so vollständiger, je bedeutender die Expansion, je größer die Spannung des Dampfs in dem Kessel und durch je längere Ruhepausen die Bewegung des Kolbens zwischen den Huben unterbrochen ist.

Dieser von Außen hinzukommende Wärmestoff hat zunächst den Erfolg, daß während des Kolbenhubes das im Dampfe suspendirte Wasser verdampft. Sein Einfluß steigert sich möglicherweise bis zur partiellen oder vollständigen Verdampfung dieses Wassers, oder bis zur vollständigen Verdampfung nebst Wiedererwärmung des hieraus resultirenden und alles in dem Cylinder enthaltenen Dampfes auf eine Temperatur, welche der Temperatur des Dampfkessels nahe kommt.

Man erkennt diesen Erfolg bei den Cornwall'schen Maschinen, wenn man die Verdampfung in dem Dampfkessel mit dem Dampfvolumen in dem Cylinder unter den durch den Indicator angezeigten Spannungen vergleicht. In der That, da man das Volumen kennt, welches der Dampf einnehmen sollte, wenn alles Wasser in elastische Flüssigkeit unter dem angezeigten Druke verwandelt würde, so wird, wenn man dieses Volumen mit dem von dem Dampfe in demselben Augenblike in dem Cylinder wirklich eingenommenen Volumen vergleicht, die Quantität Wasser, welche dem Dampf an denselben Stellen des Kolbenhubs in Tropfengestalt beigemengt ist, den Unterschied bilden. Dieser Proceß ist demjenigen ähnlich, den ich bereits an Locomotiven in Anwendung gebracht habe; er läßt sich in gleichem Sinne auf alle Dampfmaschinen anwenden.

In Anwendung auf einige von Hrn. Henwood veröffentlichte graphische Darstellungen des Indicators findet man, daß die Quantität des in tropfbarflüssigem Zustande in dem Dampfe enthaltenen Wassers am Anfange des Kolbenhubes beträchtlich seyn müßte, daß dieses Wasser nachher vollständig verdampfte, und daß am Ende des Kolbenhubes der in dem Cylinder enthaltene Dampf sich wieder auf eine Temperatur erhizt zeigte, welche sein Volumen und seine Spannung bemerklich vermehrte. Um diesen doppelten Umstand möglichst zu berüksichtigen, habe ich bei den Cornwall'schen Maschinen die effective Verdampfung der Bruttoverdampfung des Dampfkessels gleichgesezt, während ich bei allen andern Maschinen in dieser Hinsicht eine Reduction eingeführt habe.

Unterwirft man eine der oben erwähnten graphischen Darstellungen, nämlich die der Maschine zu Huel-Towan der Rechnung, und wendet auf dieselbe die Verdampfung an, welche nach den von Hrn. Lean eingetragenen mittleren Beobachtungen in der Grafschaft Cornwallis |243| der Brennmaterialconsumtion in dem Feuerherde entspricht (9, 335 Pfd. Wasser auf 1 Pfd. Brennmaterial), so gelangt man zu folgenden Resultaten:

Absperrung des Admissionsventils
bei 2,2 Fuß vom Beginn des Hubes 0,23 tropfbarflüssiges Wasser im Cylinder
4 0,11
6 0,00
8 0,06 Vermehrung des Volumens
10 0,11

Da indessen die Verdampfung des Kessels, der Spielraum des Cylinders und andere gegebene Größen nicht genau bekannt sind, so führen wir diese Resultate nur an, um ihre Tendenz zu zeigen.

Uebrigens hängen die erwähnten Resultate von mehreren fundamentalen Umständen ab, über die wir eben Versuche anzustellen beschäftigt sind, so daß wir bis jezt noch keinen Schluß ziehen wollen.

Wir fügen nur noch hinzu, daß uns das dem Dampfe beigemengte Wasser bei den einfachwirkenden Cornwall'schen Maschinen aus dem Dampfkessel in Tropfengestalt herübergerissen, nicht aber als Condensationsproduct in Folge der Berührung mit dem Cylinder erschien. Die Beweggründe, welche uns zu dieser Annahme führen, sind zunächst die bereits erwähnten auf die Dampfwege Bezug habenden Umstände, welche, wie die Erfahrung gelehrt hat, bei Locomotiven das Herüberschleudern des Wassers in die Cylinder in hohem Grade veranlassen; ferner der Umstand, daß bei diesen Maschinen der Condensator nur während des niedergehenden Kolbenspieles offen, folglich der Cylinder abgekühlt ist; wogegen beim aufwärtsgehenden Kolbenspiel, das dreimal so lang als das erstere dauert, und während der öfters sehr langen Ruhepause der Condensator abgesperrt und der Cylinder erwärmt ist; daß die von Hrn. Wicksteed in der Umhüllung des Cylinders beobachtete Temperatur in den ungünstigsten Fällen nur zu 7 Grad Fahrenheit auf 284 unter der Spannung im Dampfkessel sich herausgestellt hat; daß endlich, wenn der Dampf bei seinem Eintritt in den Cylinder condensirt würde, der einströmende Dampf eine Temperatur hätte, welche diejenige der inneren Wand des Cylinderrestes, womit er in Berührung ist, überstiege, indem während der ganzen Zeit, wo das Admissionsventil offen bleibt, die Temperatur des Dampfes durch fortwährende Ankunft neuer Dampfquantitäten aus dem Dampfkessel auf gleichem Grade erhoben bleibt. Demnach würde sich von dem Momente der Absperrung des Admissionsventils an dieser Dampf, indem er sich durch die Bewegung des Kolbens über eine kältere Fläche verbreitete, theilweise condensiren, während wir doch aus obigen Beobachtungen im Gegentheil |244| ersehen, daß von diesem Augenblike an sogar das in dem Dampfe enthaltene tropfbarflüssige Wasser verdampft.

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