Titel: Neue Erdölkraftmaschinen.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1898, Band 308 (S. 221–226)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj308/ar308069

Kraftmaschinen.
Neue Erdölkraftmaschinen.

(Fortsetzung des Berichtes S. 201 d. Bd.)

Mit Abbildungen.

Was die praktische Ausführung der erörterten Grundsätze anbetrifft, so erläutern Fig. 18 und 19 die innere Einrichtung einer Diesel'schen Maschine nach der Zeitschrift deutscher Kesselüberwachungsvereine, 1897 * S. 476.

Zum Füllen des Luftdruckbehälters l zum Antriebe der Maschine dient eine besondere Luftpumpe q, welche durch Lenker z und Hebel x angetrieben wird. Die hierin eingeschlossene Druckluft steht unter höherer Pressung als der höchste Compressionsdruck im Cylinder. Mittels der Rohrleitung s herrscht derselbe Ueberdruck auch im Inneren des Einspritzventiles d. In diesem sammelt sich in den durch den Viertact bedingten Pausen zwischen den einzelnen Verbrennungsperioden auch das Erdöl an, welches durch eine kleine Erdölpumpe zugeführt wird. Beim Oeffnen der Düsennadel n strömt der Brennstoff in Folge des Ueberdruckes durch die Düsenöffnung d nach dem Compressionsraume der Maschine und erzeugt so die Verbrennungsperiode, wobei Gestalt und Länge der Verbrennungscurve entsprechend der Leistung der Maschine verändert werden können, und zwar theils durch Aenderung der Dauer der Brennstoffeinführung, theils durch Wechseln des Ueberdruckes im Gefässe l, theils durch Beginn der Einspritzung an verschiedenen Punkten der Compressionslinie.

Textabbildung Bd. 308, S. 221

Fig. 18 zeigt die Steuerung und insbesondere das Anlassen des Motors mittels des Druckluftgefässes l. Es stellt w die Steuerwelle mit einer Anzahl unrunder Scheiben I bis V dar. Scheibe I steuert während des Viertactbetriebes das Ventil v1, III das Brennstoffventil in der Düse d1 und II das Auspuffventil v2 der Maschine. Die Gesammtheit dieser Steuerung dient auch zum Anlassen der Maschine derart, dass comprimirte Luft aus l durch Ventil y in den Cylinder tritt, den Kolben vorwärts treibt und dann durch das Ventil v2 entweicht. Während dieser sehr kurzen Anlassperiode wird Ventil y durch Scheibe II, Ventil v2 durch Scheibe IV (statt V) gesteuert, während die Brennstoffscheibe III und Scheibe I des Eingangsventiles ausgerückt sind. Nach einer geringen Zahl Umdrehungen besitzt die Maschine ihre normale Geschwindigkeit. In diesem Augenblicke entfernt man einen Stift, welcher den Hebel festhält; letzterer wird unter der Wirkung einer Feder selbstthätig in die normale Betriebsstellung geschnellt und mit ihm die fünf unrunden Scheiben, wodurch der normale Betrieb hergestellt wird, ohne dass eine Unterbrechung des bereits eingeleiteten Betriebes der Maschine eintritt. Die entwickelte Arbeit wird durch den Kolben p, dessen Verlängerung r in den Oelraum t der Schmiervorrichtung u1 |222| taucht, unter Vermittelung des Kreuzkopfes k, der Lenkerstange b auf die Kurbel cd übertragen. Der Cylinder ist mit Wassermantel c0 umkleidet. Die Druckluftpumpe q, welche ebenfalls Wasserkühlung besitzt, wird vom Kreuzkopf durch Lenker zx angetrieben. Die Steuerung wird durch Kegelräder r und die stehende Welle g abgeleitet.

Der Verbrauch eines Erdöles, dessen Heizwerth auf 10200 W.-E. für 1 k ermittelt wurde, stellte sich bei normaler Belastung auf 0,24 k, bei halber Belastung auf nicht ganz 0,28 k für 1 e und Stunde heraus. Die Zunahme des Verbrauches bei halber Belastung betrug etwa 15 Proc. mehr als wie bei voller Belastung.

Von der verfügbaren Wärme des Brennstoffes sind in effectiver Arbeit bei voller Belastung etwa 25,7 Proc., bei halber Belastung 22,4 Proc. umgesetzt worden.

Ihre volle, umfassende Bedeutung erhält die neue Maschine erst, wenn sie im Stande sein wird, gewöhnliche Steinkohlen zu verwerthen, und wenn sie immerhin in Einheiten von 100 oder mehr Pferdestärken hergestellt werden kann. Versuche nach beiden Richtungen sind von der Maschinenfabrik Augsburg vorbereitet und zwar an einem 150pferdigen Verbundmotor.

Die Versuche von Schröter und Gutermuth und Anderer am Erdölmotor haben bei normaler Leistung eine indicirte Wärmeausnutzung von 34 bis 35 Proc., bei halber Leistung von 38 bis 40 Proc. ergeben; das sind Zahlen, die um rund 50 Proc. höher sind als die beste bisher erzielte indicirte Gasmotorleistung, die nach Dugald Clerk5) in einzelnen Fällen rund 27 Proc. erreicht hat, im Allgemeinen aber noch beträchtlich unter dieser Ziffer bleibt, insbesondere wenn man normale Betriebsverhältnisse bei schwankenden Belastungen in Betracht zieht, und nicht, wie meistens, die Ergebnisse bei der überhaupt möglichen grössten Leistung der Motoren, bei der ein Dauerbetrieb nicht denkbar ist.

In dieser Ziffer der indicirten Wärmeausnutzung zeigt sich die Ueberlegenheit des neuen Verbrennungsverfahrens gegenüber den bisher angewendeten Verbrennungsprocessen, insbesondere, wenn man bedenkt, dass dabei ein neues, noch nicht sehr durchgebildetes Verfahren in Parallele gestellt ist mit einem nach Ansicht der angesehensten Fachmänner auf dem Höhepunkt der Vervollkommnung angelangten.6)

Bei Anwendung eines Kraftgasgenerators kommt wieder eine mit Verlust verknüpfte Umwandlung des Rohstoffes der Energie hinzu; die Kraftgasgeneratoren geben nicht die volle in der Kohle enthaltene Wärme im Gase ab, sondern nur rund 80 Proc. davon, und sind demnach unseren besten Dampfkesseln gleichwerthig, aber im Betriebe wesentlich einfacher. Es sei bemerkt, dass theoretisch und praktisch Gründe genug vorliegen, um anzunehmen, dass die Gasgeneratoren in nicht zu langer Zeit 90, ja beinahe 100 Proc. der Wärme des Brennstoffs wieder abliefern werden. Nach dieser Richtung müssen die Anstrengungen der Ingenieure sich richten, hier ist ein ergiebiges und dankbares Feld der Forschung, und es ist gar kein Zweifel, dass die Vereinigung eines derartigen Gasgenerators mit einem rationellen Wärmemotor, dessen Betriebseigenschaften denen der Dampfmaschine ähnlich sind, im Stande sein wird, die Frage des Ersatzes der Dampfmaschine in ein rascheres Tempo zu bringen, als es bisher der Fall war.

Dabei denke man an die Leichtigkeit, mit welcher Kraftgas an einer Centralstelle erzeugt und auf 40 bis 50 at comprimirt, in winzigen Leitungen fast ohne Verluste an eine beliebige Anzahl von Motoren vertheilt und unmittelbar in die Maschinen eingeführt werden kann. Angesichts solcher Zahlen und Aussichten, die grossentheils schon auf Versuchsergebnissen beruhen und deren Entwickelungsfähigkeit auf unerschütterliche wissenschaftliche Wahrheiten gegründet ist, darf wohl ausgesprochen werden, dass es Pflicht der Gesammtheit wie des Einzelnen ist, der heutigen Brennstoffverschwendung Einhalt zu thun. Nicht ein Kampfesruf gegen dieses oder jenes System soll hierin liegen, sondern nur eine dringende Bitte an alle Betheiligten, die wissenschaftliche Erkenntniss zu verwerthen, mitzuarbeiten an der grossen Aufgabe und die Worte Redtenbachers zu beherzigen, der schon 1856 bis 1859 an Zeuner schrieb7): „das Grundprincip der Dampfbildung und Dampfbenutzung sei falsch“„in hoffentlich nicht zu langer Zeit werden die Dampfmaschinen verschwinden, wenn man nur erst über das Wesen und die Wirkungen der Wärme ins Klare gekommen ist“. Das letztere ist heute der Fall. Die Wissenschaft hat uns die Wege gezeigt, welche zu gehen sind, und opferwillige Industrielle haben bewiesen, dass diese Wege richtig sind und dem erstrebten Ziele zuführen.

Aus den Untersuchungen von M. Schröter geben wir Folgendes (Polytechnisches Centralblatt, 1898 S. 71) wieder:

Der von Schröter untersuchte Motor ist der erste in der Maschinenfabrik Augsburg ausgeführte und daselbst insbesondere zu Versuchszwecken in einem eigenen, mit den zweckmässigsten Hilfsmitteln ausgestatteten Raume aufgestellt. Es handelte sich um Ermittelung der indicirten und der effectiven Arbeitsleistung, des Erdölverbrauches, der Menge und der Erwärmung des Kühlwassers sowie der Temperatur der Abgase.

1) Indicirte Leistung.

Die indicirte Arbeitsleistung der Maschine vollzieht sich theils im Arbeitscylinder, der im Viertact arbeitet, theils in der einfach wirkenden Luftpumpe, deren in Betracht kommende Abmessungen sich durch Feststellung an der Maschine selbst ergaben, wie folgt:

Kolbendurchm.
mm
Hub
m
Hubvolumen
l
Arbeitscylinder 250,35 0,3985 19,62
Luftpumpe 70,0 0,20 0,769

Die Untersuchung erstreckte sich auf volle und halbe Belastung, und ausserdem wurden auch noch Diagramme während der Einwirkung des Regulators abgenommen. Diese zeigten eine sehr grosse Regelmässigkeit des Verlaufes; 50- und 100mal über einander geschriebene Diagramme deckten sich wie bei der Dampfmaschine vollständig; |223| ein Beweis für den durchaus regelmässigen Verlauf des Arbeitsprocesses im Cylinder.

Als indicirte Leistung hat man die Differenz zwischen dem Motor- und dem Pumpendiagramm anzusehen; denn jenes stellt in seiner oberen Begrenzungslinie die Expansionsarbeit der beiden Luftmengen dar, von denen die eine aus dem Arbeitscylinder, die andere aus der Luftpumpe stammt. Die zugehörigen Compressionsarbeiten finden sich theils im Motor-, theils im Pumpendiagramm, und zwar bei ersterem in der von der Compressionscurve eingeschlossenen Fläche, bei letzterem in der ganzen Fläche des Diagramms. Es ergab sich die folgende Zusammenstellung der mittleren Drücke im Mittel aus allen während der je einstündigen Versuchsdauer abgenommenen Diagrammen; aus der während der Versuche vollkommen constanten, mittels Umlaufzählers und Tachometers bestimmten Umlaufzahl berechnen sich dann die indicirten Leistungen.

Volle Belastung Halbe Belastung
Versuchnummer Versuchnummer
I II III IV
Mittlere Umlaufzahl in der Min. 171,8 154,2 154,1 158,0
Arbeitscylinder, mittlere indicirte
Spannung k/qc

7,44

7,38

5,28

5,15
Arbeitscylinder, indicirte Leistung
in

27,85

24,77

17,71

17,72
Luftpumpe, mittlere indicirte
Spannung k/qc

4,38

4,45

4,32

4,43
Luftpumpe, indicirte Leistung –1,29 – 1,17 – 1,14 – 1,20
Indicirte Gesammtleistung 26,56 23,60 16,57 16,52

Hierzu ist noch zu bemerken, dass der Regulator je während eines Versuches festgehalten wurde, um möglichst constante Verhältnisse zu bekommen; die Abänderung der Umlaufzahl von einem Versuch zum andern konnte jedesmal leicht durch die Einstellung des Regulators erzielt werden. Beim ersten Versuch wurde absichtlich eine von der normalen nach oben abweichende Umlaufzahl gewählt.

Von Interesse ist gerade bei diesem mit so hohen Pressungen arbeitenden Motor die Untersuchung des Verhältnisses zwischen der geleisteten positiven und der aufzuwendenden negativen indicirten Arbeit.

Es ergaben sich folgende Werthe:



Betriebsart
Gesammte
positive
(Expansions-)
Arbeit
HP
Gesammte
negative
(Compressions-)
Arbeit
HP

Verhältniss
Arbeit
im Mittel
I II I II
Volle Belastung 46,6 41,5 20,2 17,9 0,43
Im Mittel aus
III und IV
Im Mittel aus
III und IV
Halbe Belastung 34,8 18,3 0,52

2) Effective Leistung.

Die Brauer'sche Bremse war auf dem Schwungrade montirt, wobei das in der Wagschale befindliche Belastungsgewicht mittels Seiles und Rolle ziehend am Umfange wirkte. Die durch Messung und Wägung ermittelten Constanten der Bremse sind:

Hebellänge l = 1274 mm
Gewicht der Wagschale sammt Strick 10 k
Constante

Die Beobachtungszahlen und die daraus berechneten Ergebnisse enthält die nachstehende Tabelle.

Volle Belastung Halbe Belastung
Versuchnummer Versuchnummer
I II III IV
Mittlere Umdrehungszahl i. d. Min. 171,8 154,2 154,1 158,0
Gesammte Bremsbelastung k 65 65 35 35
Effective Leistung 19,87 17,82 9,58 9,84
Indicirte Leistung „ 26,56 23,60 16,57 16,52
Mechanischer Wirkungsgrad Proc. 74,8 75,5 57,8 59,6

Dass der Wirkungsgrad bei geringer Belastung abnimmt, ist eine Eigenthümlichkeit, die allen Motoren gemeinsam ist; mit der Feststellung eines mechanischen Wirkungsgrades von 75 Proc. bei voller Leistung von 18 bis 20 e sind aber alle die Befürchtungen schlagend widerlegt, welche in dieser Beziehung laut geworden sind. Sämmtliche bei den Versuchen betheiligten Herren waren über die ungemeine Einfachheit und Leichtigkeit der Ingangsetzung mit Recht erstaunt, wie überhaupt an dieser Stelle noch hervorgehoben werden mag, dass die Art und Weise des Ganges sowie die Ruhe und Sicherheit des Betriebes dem Beschauer in keiner Weise den Gedanken an die gewaltigen Kräfte aufkommen liessen, die bei dem Motor ins Spiel kommen.

3) Erdölverbrauch.

Das zum Betriebe dienende Erdöl wurde einer Kanne entnommen, die vor und nach dem Versuch auf einer sorgfältig controlirten Wage gewogen wurde; zum Anlassen und vor Beginn des Versuches wurde der Motor aus einer anderen, mit Erdöl aus der gleichen Vorrathstonne gefüllten Kanne gespeist, und eine höchst einfache, aber zuverlässige Einrichtung gestattete, auf ein gegebenes Zeichen den Zufluss aus der einen zu unterbrechen und die andere einzuschalten; die gleiche Handhabung wurde rückwärts am Ende des Versuches vorgenommen. Die Ergebnisse waren folgende:

Volle Belastung Halbe Belastung Leerlauf
Versuchnummer Versuchnummer Vers.-Nr.
I II III IV V
Dauer in Minuten 60 60 60 60 31
Bruttogewicht der Kanne
vorher in k

20,00

15,08

20,00

17,34

13,61
Bruttogewicht der Kanne
nachher in k

15,08

10,84

17,34

14,62

12,64
Erdölverbrauch in 1 Std.
in k

4,92

4,24

2,66

2,72

1,88
Effective Leistung in 19,87 17,82 9,58 9,84
Erdölverbrauch für
1 e/Std.

0,247

0,238

0,278

0,276

Erdölverbrauch für
1 i/Std.

0,185

0,180

0,161

0,165

Damit ist also nachgewiesen, dass der Motor schon in seiner heutigen Gestalt und in der ersten Ausführung alle anderen mit Erdöl arbeitenden Motoren weit hinter sich lässt, indem er bei normaler Umlaufzahl und voller Belastung den ausserordentlich geringen Verbrauch von rund 240 g für 1 e/Std. aufweist! Eine weitere sehr beachtenswerthe Eigenthümlichkeit ist die geringe Zunahme des relativen Verbrauches bei auf die Hälfte verminderter Leistung, wobei sich der Verbrauch nur um 15 Proc. des bei voller Beanspruchung gefundenen Werthes |224| erhöht; endlich ist auch der Leergangsverbrauch geringer als der aller übrigen Erdölmotoren.

4) Temperatur- und Kühlwassermessung.

Zur Temperaturmessung dienten Thermometer, die in der Physikalisch-Technischen Reichsanstalt geprüft worden waren; die Abgastemperatur wurde unmittelbar hinter dem Auslassventil, diejenige des Kühlwassers vor Eintritt und unmittelbar nach Austritt aus dem Kühlmantel gemessen. Die Kühlwassermenge konnte nicht fortlaufend, sondern nur absatzweise gemessen werden, indem man die Zeit der Füllung eines Messgefässes von 200 l Inhalt beobachtete; durch gleichzeitige Temperaturablesungen ergab sich dann für die jeweilige Dauer der Messung die an das Kühlwasser übertragene Wärme. Da ab und zu regulirt wurde, so ist kein ganz constanter Werth erzielt; namentlich bei Versuch II zeigen sich Schwankungen. Hervorzuheben ist übrigens, dass bei den Versuchen mit sehr niedrigen Temperaturen gearbeitet wurde; die Wandung des Arbeitscylinders war so kalt, dass ein dicht darangelegtes und mit Watte umhülltes Thermometer eine um 5 bis 6° C. unter der Lufttemperatur gelegene Temperatur zeigte. Lediglich am Cylinderdeckel war eine geringe Ausstrahlung zu bemerken.

Die folgende Tabelle enthält die Mittelwerthe.

Textabbildung Bd. 308, S. 224

5) Analyse und Heizwerthbestimmung des Erdöls.

a) Specifisches Gewicht.

Während der Versuche wurde mehrfach das specifische Gewicht sowohl des in der Betriebskanne als auch des in der Vorrathstonne befindlichen Erdöls bestimmt; um die erhaltenen Werthe mit einander vergleichen zu können, mussten sie auf die Normaltemperatur von 12° R. umgerechnet werden, wozu die Reductionstabelle von Veith benutzt wurde. Es fand sich:

aus der Betriebskanne

1) bei 29,5° C. γ = 0,786; bei 12° R. γ = 0,7953
2) 25,7° γ = 0,788; 12° γ = 0,7955
3) 24,0° γ = 0,7895; 12° γ = 0,7957
––––––––––––––––
Mittel 0,7955

aus der Vorrathstonne

1) bei 19,8° C. γ = 0,792; bei 12° R. γ = 0,7955
2) 20,0° γ = 0,793; 12° γ = 0,7965.

Die vier ersten Bestimmungen sind mit einem und demselben Aräometer ausgeführt und beweisen die völlige Identität des Erdöls in beiden Gefässen. Die letzte Bestimmung wurde mit einem anderen Aräometer gemacht, wodurch sich die geringfügige Abweichung erklärt.

b) Elementaranalyse.

Zwei unter einander vorzüglich übereinstimmende Analysen lauten:

I. 0,5187 g Erdöl ergaben 1,6188 g CO2
und 0,6648 g H2O
II. 0,2896 g Erdöl ergaben 0,9042 g CO2
und 0,3697 g H2O.

Hieraus folgt die Zusammensetzung:

I II Mittel
85,11 Proc. C 85,15 Proc. C 85,13 Proc. C
14,24 „ H 14,18 „ H 14,21 „ H
0,65 „ O 0,67 „ O 0,66 „ O

Die fractionirte Destillation im Engler'schen Apparat ergab:

Beginn des Siedens bei 100° C.

1. Fraction bis 150° C. 15,0 cc
2. von 150 bis 175° 8,8
3. 175 200° 10,2
4. 200 225° 9,0
5. 225 250° 10,0
6. 250 275° 10,2
7. 275 300° 11,8
8. über 300° 25,0
–––––––––
100,0 cc.

Aus dem hohen Gehalt an hoch siedenden Oelen ist auf amerikanisches Erdöl zu schliessen.

Textabbildung Bd. 308, S. 224

c) Heizwerthbestimmungen.

I. Mit dem Junkers'schen Calorimeter.

Dieser ganz unentbehrlich gewordene Apparat bewährte sich in der ihm durch Diesel gegebenen Anordnung, die mit der von Junkers selbst in neuerer Zeit angewendeten übereinstimmt, auch für Erdöl ganz vorzüglich; während der Versuche wurden eine grössere Anzahl Beobachtungen |225| ausgeführt, deren Protokolle vorstehend wiedergegeben sind.

II. Mit der Mahler'schen Bombe.

Zur weiteren Controlle der Werthe wurden noch zwei Untersuchungen mit der Mahler'schen Bombe ausgeführt. Die beiden unter sich vorzüglich übereinstimmenden Versuche ergaben:

Unterer Heizwerth a b Mittel
W.-E. für 1 k. 10264,6 10291,9 10277,9

Als Ergebniss sämmtlicher Bestimmungen wurde daher im Folgenden der Mittelwerth

als unterer Heizwerth für 1 k Erdöl zu Grunde gelegt.

6) Wärmebilanz des Motors.

Aus den bisherigen Mittheilungen lässt sich nun die Wärmebilanz des Motors in folgender Weise aufstellen, wobei alle Werthe für 1 Stunde eingesetzt sind:


Versuch
Volle Belastung Kalbe Belastung
Absolut Proc. Absolut Proc. Absolut Proc. Absolut Proc.
Verfügbare Wärme W.-E.
Aequivalent der indicirten Arbeit
An das Kühlwasser abgegeben
Restglied
50213
16913
19580
13720
100,0
33,7
39,0
27,3
43273
15028
17450
10795
100,0
34,7
40,3
25,0
27148
10552
12250
5346
100,0
38,9
45,1
16,0
27760
10520
12030
5210
100,0
37,9
43,3
18,8
Aequivalent der effectiven Arbeit 12653 25,2 11348 26,2 6100 22,5 6266 22,6

Obwohl offenbar bei Versuch I die zu hohe Umlaufzahl die Ursache des etwas niedrigeren Wirkungsgrades war, soll doch für beide Belastungen einfach das arithmetische Mittel als Gesammtergebniss betrachtet werden, wie es die folgende Tabelle zeigt:

Procente der verfügbaren Wärme.


Art des Betriebes
Volle
Belastung
Halbe
Belastung
In indicirte Arbeit verwandelt 34,2 38,5
In effective „ „ 25,7 22,4

Diese Zahlen bilden das Endziel der Untersuchung und sind sowohl in ihrem absoluten Werth als auch ihrer relativen Grösse nach kennzeichnend für den Diesel'schen Motor; dieser tritt demnach schon in seiner jetzigen ersten Ausführung an die Spitze aller bis jetzt bekannten Wärmemotoren in Bezug auf den thermischen Wirkungsgrad seines Processes, indem er bei voller Belastung 34,2 Proc., bei halber sogar 38,5 Proc. der im Brennstoff enthaltenen Wärme indicirte!

7) Untersuchung der Abgase.

In das Abgangsrohr der Gase war ein Metallröhrchen in der Weise eingesetzt worden, dass ein kurzes Stück desselben innerhalb des Auspuffrohres dem Gasstrom direct entgegen gerichtet war und so ein Theil der Abgase durch eine an das Röhrchen sich anschliessende Kupferspirale auspuffen konnte. Unter Vorlage einer mit Glaswolle gefüllten Röhre wurden die Gasproben mittels cylindrischer Glasgefässe entnommen, die oben und unten mit Hähnen verschlossen waren; das mit Wasser vollständig gefüllte Gefäss wurde in einen grösseren Wasserbehälter ganz und gar eingetaucht, dann öffnete man die Hähne und liess längere Zeit hindurch das Gas ein- und durchströmen. Das Auffangen unter Wasser erwies sich als unbedingt erforderlich, um mit Sicherheit das Hinzutreten von Luft zu vermeiden. Bei einer Voruntersuchung wurde das auspuffende Gas längere Zeit durch eine gewöhnliche, zur Hälfte mit Wasser gefüllte Gaswaschflasche geleitet; in der wässerigen Flüssigkeit konnte selbst nach viertelstündiger Durchleitung des heftigen Gasstromes nicht die geringste Ausscheidung von Oeltröpfchen festgestellt werden, und die Flüssigkeit zeigte nur einen äusserst schwachen erdölartigen Geruch, woraus schon auf eine sehr vollständige Verbrennung zu schliessen war.

Zur chemischen Untersuchung dienten die Hempel'sche Bürette und Gaspipetten, die mit Absorptionsmitteln gefüllt waren. Die Untersuchung wurde auch, jedoch ohne allen Erfolg, auf schwere Kohlenwasserstoffe, Wasserstoff und Methan ausgedehnt; es ergab sich die Zusammensetzung der Gase wie untenstehend folgt.

War der CO-Gehalt schon bei voller Belastung verschwindend klein, so verlor er sich bis auf die letzte Spur bei halber Belastung; bei vollem Betrieb zeigten sich leichte Wasserdampfnebel am freien Ende des Auspuffrohres, bei halber verschwanden sie, der Auspuff war unsichtbar und die Auspuffgase nahezu geruchlos. Aus der Zusammensetzung des gasförmigen Theiles der Verbrennungsproducte kann zunächst auf die überschüssig zugeführte Luftmenge geschlossen werden; wenn die Verbrennungsproducte aus K Volumprocenten CO2, O Volumprocenten O und N Volumprocenten N bestehen, so sind in der überschüssig zugeführten Luft O Stickstoff erhalten; zieht man diesen berechneten Stickstoff von dem Gesammtstickstoff N der Verbrennungsluft ab, so erhält man diejenige Stickstoffmenge, welche mit dem thatsächlich verbrauchten Sauerstoff zugeführt wurde, nämlich . Da sich nun die gesammte zugeführte Luftmenge zu der wirklich verbrauchten bezieh. theoretisch


Gasart
Volle Belastung Halbe Belastung
1 2 3 4 5 Mittel 1 2 3 4 Mittel
CO2 10,0 9,8 10,0 10,2 9,8 9,96 6,2 5,9 5,9 5,8 5,95
O 5,0 4,7 4,6 4,6 4,6 4,70 11,8 11,7 11,7 11,8 11,75
CO 0,2 0,1 0,3 0,2 0,2 0,20
N 84,8 85,4 85,1 85,0 85,4 85,14 82,0 82,4 82,4 82,4 82,30
|226|

nothwendigen verhält wie die beiderseitigen Stickstoffmengen, so ergibt sich der sogen. Ueberschusscoëfficient

Diese bekannte Beziehung führt auf folgende Werthe:

Werthe von u.

Volle Belastung Halbe Belastung
1
2
3
4
5
1,285
1,262
1,255
1,256
1,254
2,180
2,147
2,147
2,168
Mittel 1,262 2,160

Es ist daher bei halber Belastung, wie aus der Construction der Maschine zu erwarten war, verhältnissmässig mehr Luft zugeführt worden als bei voller Belastung.

Die theoretisch nothwendige geringste Luftmenge findet sich aus der chemischen Zusammensetzung des Erdöls nach der Formel

Da bei vollkommener Verbrennung 1 k C mit 8/3 k O zu 3,667 k CO2 verbrennt und 1 k H mit 8 k O zu 9 k H2O, so enthalten bei dem verwendeten Erdöl unter der Voraussetzung vollkommener Verbrennung die Abgase, wenn nur die theoretisch nothwendige Luftmenge zugeführt wird,

0,8513 . 3,667 = 3,1214 k CO2
und 0,1421 . 9 = 1,2789 k H2O.

Der erforderliche Sauerstoff beträgt

CO2: 8/3 . 0,8513 = 2,2701 k
H2O: 8 . 0,1421 = 1,1368 k
–––––––
zusammen 3,4069 k
abzüglich des vorhandenen 0,0066 k
–––––––
3,4003 k.

Da im Ganzen 14,7839 + 1 = 15,7839 k Gase vorhanden sein müssen, so ist das Stickstoffgewicht

15,7839 – (3,1214 + 1,2789) = 11,3836 k.

In Wirklichkeit wurde Luft im Ueberschuss zugeführt, und zwar bei voller Belastung das 1,26fache, bei halber das 2,16fache der theoretisch nothwendigen, und man erhält daher

für 1 k Erdöl

Volle Belastung Halbe Belastung
Luftmenge k 1,26 . 14,7839
= 18,6277
2,16 . 14,7839
= 31,933
Bestehend aus k 14,3433 N
+ 4,2844 O
24,588 N
+ 7,345 O
Erforderlicher Sauerstoff k 3,4003 3,4003
Ueberschüssiger Sauerstoff k 0,8841 3,9447

Somit ist die Zusammensetzung der Abgase:

Volle Belastung Halbe Belastung
k Proc. k Proc.
CO2
H2O
O
N
3,1214
1,2789
0,8841
14,3433
15,9
6,5
4,5
23,1
3,1214
1,2789
3,9447
24,588
9,5
3,9
12,0
24,6
Zusammen 19,6277 100,0 32,933 100,0

Man kann diese Angaben benutzen, um das Restglied der Wärmebilanz zu controliren; abgesehen von sonstigen Verlusten muss es der Hauptsache nach die Wärmemenge enthalten, welche die Abgase bis zu ihrer Abkühlung auf die Anfangstemperatur der Luft bei atmosphärischem Druck verlieren; wenn also cp die specifische Wärme der Abgase bei constantem Druck, G ihr Gewicht und t, t0 die Anfangs- und Endtemperatur bezeichnen, so hat man:

Q = cp G (t – t0).

Die Temperatur t0 war im Mittel + 10°, t kann den oben mitgetheilten Tabellen als Temperatur der Abgase entnommen werden, und cp muss mit Rücksicht auf die Veränderlichkeit der Temperatur und auf die Zusammensetzung der Gase berechnet werden. Nach Mallard und Le Chatelier ergibt sich unter Einführung der obigen Werthe für die Gewichtsprocente der Bestandtheile der Abgase die Tabelle:

Volle
Belastung
Halbe
Belastung
Specifische Wärme bei 0° C
„ „ „ 400° „
„ „ „ 300° „
0,2446
0,2835
0,2411

0,2634
Mittelwerth 0,2640 0,2522

Der in die Formel für Q einzuführende Werth ist bekanntlich die sogen. mittlere specifische Wärme zwischen t und t0, nach Benutzung obiger Zahlenwerthe erhält man nun:

Versuch I II III IV
Fühlbare Wärme der Ab-
gase nach der Formel Q
in W.-E


10045


8085


5523


5648
Restglied der Wärmebilanz
in W.-E.

13720

10795

5346

5210
Differenz: nicht nachgewie-
sene Verluste in W.-E.

3675

2710

– 177

– 438
Dieselbe in Procent der ver-
fügbaren Wärme in Proc.

0,73

0,63

– 0,65

– 1,58

Die Ausführung der Diesel-Motoren erfolgt durch die Maschinenfabrik Augsburg, die Firma Friedr. Krupp in Essen, Maschinenbau-Actiengesellschaft Nürnberg in Nürnberg und die Gasmotorenfabrik Deutz in Köln-Deutz.

Vorläufig werden ausgeführt:

Nr. I II III IV V VI
Motoren mit
1 Cylinder
Motoren mit
2 Cylindern

15

30

20

40

25

50

30

60

35

70

45

90



normal.

(Schluss folgt.)

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Dugald Clerk: The Gas and Oil Engine, London 1896. Oberingenieur Körting machte darauf aufmerksam, dass diese 1896 von Clerk als höchste Ausnutzung bezeichnete Zahl heute von einzelnen Gasmotoren überschritten sein soll. Aber selbst dann gibt das neue Verfahren noch eine Mehrausbeute von 35 bis 40 Proc. an indicirter Arbeit.

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Dugald Clerk, a. a. O. S. 268, 383.

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Civilingenieur, 1896 Heft 8 S. 702.

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