Titel: Rankine, Versuche mit Morton's Ausblascondensator an einer eincylindrischen Volldruckmaschine.
Autor: Rankine, William John
Fundstelle: 1870, Band 195, Nr. I. (S. 1–7)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj195/ar195001

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.

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.

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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)

Hubhöhe 4 1/2 Fuß
Durchmesser des Cylinders 18 Zoll
wirksame Oberfläche des Kolbens 252 Quadratzoll
= 1,75 Quadratfuß
|3|
Dampfmenge pro Umdrehung 15,75 Kubikfuß
„ „ Minute bei 22 Touren 346,50 „
mittlere Kolbengeschwindigkeit pro Minute bei
22 Touren 198 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 Cylinder 19 Pfund pro Quadratzoll (Ueberdruck)
Schlußspannung 16 Pfund pro Quadratzoll (Ueberdruck)
Gewicht der verbrauchten Dampfmenge, berechnet
nach der Schlußspannung im Cylinder;
pro Stunde


1578 Pfund
dasselbe für 1 indicirte Pferdekraft pro Stunde 64,4 „
|4|
Gewicht der verbrauchten Dampfmenge, berechnet
nach der Anfangsspannung im Cylinder;
pro Stunde


1731 Pfund
dasselbe für 1 indicirte Pferdekraft, pro Stunde 70,7 „

V. Versuchsreihe mit der Maschine mit Condensation.

Anfangsspannung im Cylinder 9 Pfund pro Quadratzoll (Ueberdruck)
Schlußspannung 6 Pfund pro Quadratzoll (Ueberdruck)
Gewicht der verbrauchten Dampfmenge, berechnet
nach der Schlußspannung im Cylinder;
pro Stunde


1086 Pfund
dasselbe für 1 indicirte Pferdekraft, pro Stunde 44,3 „
Gewicht der verbrauchten Dampfmenge, berechnet
nach der Anfangsspannung im Cylinder;
pro Stunde


1234 „
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 Ausflußöffnung 3,5 Zoll
Flächeninhalt derselben 0,06682 Quadratfuß
effective Ausflußfläche (Contractions-Coefficient
= 0,618)

0,412 „
Druckhöhe im Gefäße 1 1/3 Fuß
Dem entsprechende Geschwindigkeit pro Secunde 0,03 „
Abfluß per Secunde 0,372 Kubikfuß
„ „ Minute 22,32 „
„ „ Stunde 1339,2 „
„ „ „ 83430 Pfund
|5|
Temperatur des Injectionswassers 52° Fahr.
„ „ abfließenden Condensationswassers 70° „
––––––––
Temperaturdifferenz 18° Fahr.
Die in den Condensator abgelieferte Wärmemenge
in brittischen Wärmeeinheiten; pro Stunde nahezu

1502000 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 Stunde


1328 Pfund
dasselbe 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.

Total
Pfund
Pro Pferdekraft
Pfund
A. Nach der Schlußspannung berechnet 1086 resp. 44,3
B. Nach der Anfangsspannung berechnet (die Abnahme
der Spannung während dem Dampfeinlaß
ist der Condensation im Cylinder zuzuschreiben)


1234


„ 50,3
C. Nach der in das Condensationswasser übergegangenen
Wärmemenge berechnet

1328

„ 54,2
Ohne Condensation.
D. Nach der Schlußspannung berechnet 1578 „ 64,4
E. 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;
  • |6| 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 Stunde 1731 Pf. resp. 70,7 Pf. pro 1 Pfdkr.
5 Proc. Verluste 87 „ „ 3,5 „
––––––––––––––––––––––––––––––––––
F. Totaler Dampfverbrauch der
Maschine ohne Condensation
pro Stunde


1818 „


„ 74,2 „


G. Derselbe mit Condensation (wie
oben C) pro Stunde

1328 „

„ 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 Zoll
Hub 4 Fuß
Saughöhe (25 Faden) 150 „
Doppelhübe pro Minute (5/9 der Umdrehungszahl) 12 2/3 „
Hieraus:
Leistung pro Minute 550368 Fußpfund
effective Pferdekräfte 16,68
|7|
indicirte Pferdekräfte 24,50
Wirkungsgrad 16,68/24,50 = 0,68

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.

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Sämmtliche Angaben sind in englischen Einheiten ausgedrückt.

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