Text-Bild-Ansicht Band 282

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Prof. Kirsch hatte durch verhältnissmässig einfache Rechnungen gefunden, dass sich die Frage der Wärmebewegung im Inneren der Wand auf die einfachere Frage nach der jeweiligen Temperatur in der Oberflächenschicht zurückführen lässt, so dass, wenn diese Temperaturen für jede Kurbelstellung und für jeden Theil der vom Dampf berührten Fläche bekannt wären, die ganze Unsicherheit nur noch in der mangelnden Kenntniss der genauen Werthe λ und χ für den Wärmeleitungscoefficienten des Materials und die sogenannte Temperaturleitungsfähigkeit bestände, welche schliesslich durch angestellte Versuche behoben werden könnte.

Der kritische Punkt liegt indess in der zur Zeit noch bestehenden Unkenntniss der Beziehung, welche zwischen der jeweiligen Temperatur der Wandoberfläche und des sie berührenden Dampfes besteht. Die von Donkin und Dwelshauvers-Déry ermittelten Ergebnisse stützten sich auf die Annahme, dass die Oberfläche der Wandung in jedem Augenblicke die Temperatur des Dampfes, mit welchem sie in Berührung ist, annimmt; dies ist in Wirklichkeit wohl nicht immer der Fall. Im grossen Ganzen wird man unter Berücksichtigung aller Umstände kaum mit der Annahme fehlgehen, dass die Oberflächenschicht der Wand allerdings nirgends auch nur zeitweise nennenswerth kälter, wohl aber, sobald sie trocken geworden, vorübergehend oder dauernd erheblich wärmer als der sie berührende Dampf sein kann.

Hierüber müssten directe Ermittelungen angestellt werden, und Prof. Kirsch schlägt deshalb, um damit gleichzeitig die Beantwortung der ersten Frage anzubahnen, nach der letztgenannten Zeitschrift die Vornahme folgender Versuche vor.

Eine zum Zwecke möglichst genauer Messung der Dampfmengen mit Oberflächencondensator ausgerüstete Dampfmaschine wird am Kolben und den beiden Deckeln mit geeigneten Vorrichtungen versehen, um an ihnen nach und nach eine Reihe auswechselbarer Einsatzstücke befestigen zu können. Diese Stücke sind so ausgewählt und bearbeitet, dass sie nach Material- und Oberflächenbeschaffenheit alle etwa vorkommenden oder sonstiges Interesse bietenden Fälle umfassen. Sämmtliche Stücke sind so bemessen und gestaltet, dass sie bei genau bekannter, innerhalb weitester Grenzen schwankender Oberflächengrösse dennoch durchaus gleiches Volumen besitzen, damit der schädliche Raum der Maschine in allen Fällen gleich gross sei, also nur die Oberfläche nach Grössenentwickelung, Material oder sonstiger Beschaffenheit sich ändern. Die eine Reihe von vier Einsatzstücken für die Deckel und die beiden Kolbenseiten, letztere natürlich zweitheilig, sind mit möglichst tiefen Rinnen von rechteckigem Querschnitt (Fig. 17) ausgerüstet, um eine recht grosse Oberfläche zu erzielen. Diese Stücke werden nun zuerst so eingesetzt, dass die Rinnen senkrecht stehen, so dass alles Condensationswasser gerade so ablaufen kann wie an der glatten Wand, ein zweites Mal werden sie unter 90° gedreht eingesetzt, so dass so gut wie gar kein Wasser niederrinnen kann, sondern sich in den wagerecht laufenden Rinnen fängt, bezieh. in der Hauptsache gleich dort haften bleibt, wo es entstanden ist.

Die Nebeneinanderstellung der beiden so unter sonst unveränderten Verhältnissen verbrauchten Dampfmengen muss den Einfluss des Herabrinnens deutlich erkennen lassen.

Eine Reihe genau übereinstimmender Versuche mit ebensolchen Einsätzen aus Wismut einerseits oder Kupfer andererseits wird zeigen, ob unter den im Innern des Dampfcylinders herrschenden Umständen dieselben Werthe für λ und χ Gültigkeit behalten, welche unter den bei ihrer Bestimmung im physikalischen Laboratorium obwaltenden abweichenden Verhältnissen gewonnen wurden. Um die Wirkung dieser Einsatzstücke auf den Dampfverbrauch möglichst scharf ausgeprägt zu erhalten, muss ihre Oberfläche natürlich so gross gemacht werden, dass die übrige dem Dampfe zugängliche innere Oberfläche der Maschine möglichst in den Hintergrund tritt. Derartige Versuche dürften nebenbei einen sehr beachtenswerthen Fingerzeig gewähren, durch entsprechende Einsatzstücke und angemessene Bekleidung von Kolben und Deckel den inneren Abkühlungsverlust dieser Haupttheile in denkbar einfachster Weise auf einen möglichst geringen Werth herabzudrücken.

Textabbildung Bd. 282, S. 202
Um weiter festzustellen, ob die auf Grund des Indicatordiagramms berechnete mittlere Dampfspannung an einer gegebenen Stelle des Cylinders auch wirklich genau zutrifft, wird man die Wand an jener Stelle durchbohren und den so erhaltenen, möglichst engen Kanal ausserhalb der Maschine in ein ebenso dünnes, sehr langes Kupferröhrchen übergehen lassen, an dessen anderem Ende sich ein Manometer befindet. Dieses Röhrchen ist mit Oel gefüllt, um einerseits das tiefere Eindringen von Dampf zu verhindern, sowie anderseits einen grösseren Widerstand gegen das Hin- und Herströmen zu bieten. Um ferner das am freien Ende durch den ein- und austretenden Dampf allmählich fortgerissene Oel zu ersetzen, trifft man durch einen niederzuschraubenden Schmierkolben Vorsorge, dass der Oelinhalt des Röhrchens langsam nach dem Cylinder hin vorrückt. Der vor der Mündung dieses Röhrchens befindliche Dampf drückt nun die Flüssigkeit nach dem Manometer hin, ohne dass indess wegen der bedeutenden Länge des Röhrchens eine nennenswerthe Bewegung entsteht, indem inzwischen die Dampfspannung schon wieder bis unter ihren Mittelwerth herabgesunken ist, also eine Rückströmung im Rohre entsteht.

Augenscheinlich gelten für die Fortpflanzung der Druckschwankungen in der Flüssigkeit ganz analoge Gesetze wie für die Wärmefortpflanzung innerhalb der Metallwand; je weiter rückwärts in der Rohrleitung das Manometer angeschlossen ist, um so abgeschwächter und verspäteter werden die Spannungsschwankungen dort anlangen; am Ende eines unendlich langen Rohres aber muss sich die mittlere Spannung einstellen, weil sonst die algebraische Summe der in irgend einem Querschnitte des Rohres auftretenden Bewegungsimpulse nicht gleich Null sein könnte, also noch nicht der Beharrungszustand eingetreten wäre. Ein einfacher Vorversuch wird Aufschluss gewähren, wie lang und dünn das Röhrchen zu wählen ist, bezieh. ob man es zur Erhöhung der hydraulischen Widerstände