Titel: | Fortschritt in der calorimetrischen Untersuchungsmethode. |
Autor: | Gustav Schmidt |
Fundstelle: | Band 244, Jahrgang 1882, S. 1 |
Download: | XML |
Fortschritt in der calorimetrischen
Untersuchungsmethode.
Fortschritt in der calorimetrischen
Untersuchungsmethode.
Nachdem in diesem Journale über die calorimetrische Untersuchungsmethode der Elsäſser
wiederholt eingehend berichtet und deren Fortschritt verfolgt wurde, sind wir nun
heute in der Lage, abermals einen von O. Hallauer
gemachten, wenn auch nicht groſsen, immerhin beachtenswerthen Fortschritt zu
verzeichnen, nämlich die Einführung der Compressionsarbeit in die Berechnung.
Allerdings ist bei den hier zur Sprache kommenden Beispielen die Compressionsarbeit
nicht bedeutend; aber bei den Compoundmaschinen und neuen Woolfschen Maschinen mit
Doppelsteuerung wendet man sehr starke Compressionen an, daher dann die neue
Rechnungsmethode Hallauer's anzuwenden sein wird. Wir
verdanken die vorliegende Bereicherung einem von G. ZeunerCivilingenieur, 1881 Bd. 27
S. 385 ff. erfolgten Angriff gegen die calorimetrische
Untersuchungsmethode, welcher von G. A. Hirn und O.
HallauerBulletin de la Societé industrielle de
Mulhouse, 1881 S. 313 und 360.
abgeschlagen wurde.
Zeuner macht in der Wesenheit zwei Einwürfe geltend:
erstens, „die Expansionscurve unserer Indicatordiagramme sei keine Gleichgewichtsdruckcurve“, zweitens,
„wenn angenommen wird, daſs die Wasserschicht auf die vorhandene
Cylinderoberfläche reducirt nur 0mm,2 Dicke hat, so ergibt sich in dem
besprochenen Beispiel das Gewicht der im Compressionsraum zurückgebliebenen
Dampf- und Wassermenge fast genau so groſs wie die bei jedem Schub vom Kessel
gelieferte Menge von Dampf und Wasser“.
Der Autorität des Angreifers verdanken wir die höchst gründliche Widerlegung der HH.
Hirn und Hallauer,
welche 85 Oktavseiten umfaſst. Die Widerlegung beider Autoren fuſst auf den
Versuchen mit der berühmten eincylindrigen Maschine Hirns, welche mit überhitztem Dampf, ohne Dampfmantel arbeitet. Dieselbe
hat 0m,605 Durchmesser, 1m,703 Hub, die Kolbenstange miſst 80mm, die mittlere nutzbare Kolbenfläche 0qm,28496, das Volumen 0cbm,48529, der schädliche Raum in Folge der
getheilten Einlaſs- und Auslaſsschieber nur 0cbm,005, also 1 Procent, die gewöhnliche Tourenzahl ist 30,55, also die
Kolbengeschwindigkeit 1m,734.
Hirn weist nach, daſs „das Vorhandensein einer
beständigen Wassermenge, welche fähig wäre, jene Erscheinungen zu erklären,
welche wir der Einwirkung der Wände zuschreiben, vollständig unzulässig sei,
selbst für den Fall, wo unsere Maschine mit gesättigtem Dampf arbeitete.“ S.
338 des Bulletin heiſst es: „Als Physiker muſs ich
in feierlichster Weise die Möglichkeit der Anwesenheit von Wasser bestreiten, in
dem Zustande feinster Vertheilung an den Wänden von 120° mittlerer Temperatur,
sobald die Spannung unter 0at,15 gefallen ist,
welche nur einer Temperatur von 50° entspricht. Von dem Augenblicke an, in
welchem sich der Austrittschieber öffnet, muſs dieses Wasser, so gewiſs es auch
vorhanden ist, wie ich, wenn auch aus ganz anderen Gründen als Zeuner, zugebe, sich augenblicklich auf Kosten der
in den Cylinderwänden enthaltenen Wärme verflüchtigen und hiervon rührt die
Auspuffwärme.“
„Als Frage der Maschinenlehre, bestreite ich ebenso feierlich, daſs dieses in
Tropfen vorhandene Wasser durch die Bewegung des Kolbens weggefegt und gesammelt
würde, so daſs es sich im schädlichen Raum vereinigt vorfinden könnte.
Sicherlich würden die Kolbensegmente über diesem Wasser vorbeistreichen, ohne es
vor sich her zu führen. Die Flüssigkeit würde nur als Schmiermittel dienen,
genau so wie Oel, welches auch nicht weggefegt wird, und dieses Schmiermittel
wäre sogar dem Oel sehr vorzuziehen, wie meine Versuche über die Reibung es
schon vor langer Zeit nachgewiesen haben.“
Weniger entschieden weist Hirn den ersten Einwurf Zeuner's zurück. Deshalb erlaubt sich Referent eine
Bemerkung an den folgenden Satz Zeuner's (Civilingenieur, S. 403) zu knüpfen: „Denkt man sich
den constanten Widerstand an der Kurbelwarze der im Beharrungszustand nahezu
gleichförmig rotirenden Kurbel einer Dampfmaschine als Widerstand auf den Kolben
reducirt und mit dem Dampfüberdruck am Kolben verglichen, so hat man im
Kolbenlauf drei ungleiche Theile zu unterscheiden. Im ersten und dritten Theile
wirkt der Dampf mit vollem Druck, im mittleren Theile dagegen – und hierher
fällt im Allgemeinen das Ende der Admission und der anfängliche Verlauf der
Expansionscurve – ist Gleichgewicht zwischen dem Dampfüberdruck und dem
Rückdruck am Kolben nicht vorhanden, die Dampf- und
Flüssigkeitsmasse ist in stürmischer Bewegung (?), die erst gegen Ende des
Kolbenhubes verschwindet, möglicher Weise selbst
beim Beginn des Dampfaustrittes noch nicht vollständig verschwunden ist. Ich bin
daher der Ansicht, daſs die Angaben der Indicatordiagramme für den Vorderdruck
in der Mitte des Kolbenlaufes nicht für specielle
calorimetrische Untersuchungen Verwendung finden können.“
In jeder beliebigen Stellung des Kolbens ist der Druck des in Bewegung befindlichen
Dampfes ganz genau gleich der Summe aus dem Druck des Gegendampfes, dem Druck,
welcher auf den Kurbelzapfen übertragen wird, und aus der Kraft der Trägheit der
bewegten Massen, welche in der ersten Hälfte des Kolbenlaufes positiv, in der
zweiten negativ ist. Der Indicator miſst diese Spannung des bewegten Dampfes gerade
so wie ein Manometer an einer Windleitung. Die der Geschwindigkeit entsprechende
Spannung geht hierbei verloren, Bei Windleitungen beträgt dieselbe 0mm,5 Quecksilber und ist kleiner als die
Regulatorschwankungen. Im Dampfcylinder ist die Geschwindigkeitshöhe völlig
verschwindend. Bei der von Zeuner betrachteten
Corliſsmaschine beträgt das Dampfgewicht im Cylinder 0k,1122. Wenn nun auch die Dampfgeschwindigkeit v = 2m wäre, also
\frac{v^2}{2\,g}=0^m,2, so betrüge die lebendige Kraft nur
0mk,0224 äquivalent mit 0c,00005, daher der dynamische Zustand des Dampfes
nach Ansicht des Referenten vollständig auſser Acht gelassen und die Zulässigkeit
der Anwendung der Zeuner'schen Tabellen nicht
bezweifelt werden darf.
Um nun auf die Kritik Hallauer's überzugehen,
wiederholen wir die früher in D. p. J. 1881 241 331 zusammengestellten Gleichungen:
I
δ = Q0 + μr + m0
i – m0'i' – ALi – α – M0 (t3 – t0) – Mt3,
wobei Q0 =
mr + Mq.
II
ε = Q0 + μr + m0
i – U2' – ALa – α.
III
ε1 = Q1 + μr – (AL2 + U2' – U1) – α,
wobei Q1 =
(m + m0 – m1)r1.Wir berichtigen hiermit den dort vorkommenden Satzfehler r statt r1.
IV
δ1 = ε – ε1 = Q0 + m0
i – Q1 – AL1 – U1.
V
ε2 = m0'i' – U2' – AL3 + M0 (t3 – t0) + Mt3 + δm.
An gleicher Stelle sind auch diejenigen Gleichungen angeführt, welche Hallauer's Rechnungsweise darstellen, die in Bezug auf
I, III IV und V nicht ganz richtig ist, während die richtigste Berechnungsart der
Auspuffwärme nach II, welche der Wesenheit nach schon Leloutre (vgl. 1880 237 419) anführte, bei Hallauer fehlt.
Bei eincylindrigen Maschinen ist:
m0' = m0
i' = i
U2' = U2
zu setzen und es folgt:
Q
1
=
(m + m0 – m1)r1
. . . . . . (1)
ε
1
=
Q1 + μr + U1 – U2 – AL2 – α
. . . . . . (2)
und nach Weglassung des Correcturgliedes δm, welches das Mittel
aus den Einzelwerthen von δ aus (I) bedeutet und der
Wesenheit nach den Wärmeverlust am Condensator darstellt:
ε2 =
m0i + M0 (t3 – t0) + Mt3 – U2 – AL3, . . . . . . (3)
welche Gröſse eben wegen des nicht beachteten Wärmeverlustes
am Condensator normalmäſsig kleiner als ε1 ausfallen soll, wenn die Gröſse α in Gleichung (2) nur der Wärmeverlust im Cylinder
ist.
In diesen Gleichungen bedeutet m0 das Gewicht des Dampfes im schädlichen Raum, welcher als
gesättigt angenommen wird, und i = q + ρ seine Dampfwärme
oder Energie. ε1 und
ε2 stellen die
Auspuffwärme in dem Sinne dar, wie er bisher von Hirn,
Hallauer und Dwelshauvers-Dery genommen wurde
und wie ich ihn vorläufig auch hier beibehalten muſs, nämlich als diejenige
Wärmemenge, welche bei jedem Hub an die Cylinderwände abgegeben wird und die im
Vereine mit der Dampfwärme U2 und dem Vorderdampfwerk AL3 eben hinreicht, um die im Condensator vorfindliche
Wärmemenge M0 (t3 – t0) + Mt3 und die im Cylinder
verbleibende Wärmemenge m0
i zu liefern. Eben deshalb ist aber nicht ε1 oder ε2 die wahre verloren
gehende Wärmemenge, sondernder wahre Werth derselben: „le refroidissement au condenseur“ Rc ist richtiger gleich ε1 – m0
i oder ε2 – m0
i, worin noch die Gröſse m0
i dahin zu corrigiren ist, daſs statt derselben die
Summe der bei Beginn der Compression vorhandenen Energie U4 und der durch die Compressionsarbeit
L4 gelieferten
Wärmemenge AL4 zu
setzen ist, wie ich schon, wohl zu unvollkommen, am Schlüsse des angezogenen
Artikels Bd. 241 S. 332 angedeutet habe. Die
Compressionsarbeit L4
ist hierbei ein Theil der ganzen Vorderdampfarbeit L3, welche in der Gleichung Li = L1 + L2 – L3 erscheint.
Die vom Beginn der Compression bis Beginn des neuen Kolbenlaufes an die Wände
abgegebene Wärmemenge besteht aus vier Theilen:
1) Aus dem Betrage von AL4 = L4 :
424.
2) Aus dem Ueberschusse der im nassen Dampf bei Beginn der Compression enthaltenen
Energie U4 = M4
q4 + m4
ρ4 über die Energie U5 = M5
q5 + M5
ρ5, welche das
comprimirte Gemenge am Ende der Compression besitzt, und welcher Ueberschuſs im
Vereine mit AL4 an die
Deckelfläche des Cylinders übergegangen sein muſs. Um nun aber das im schädlichen
Raum befindliche Gemenge vom Gewichte M5, welches aus m5k Dampf und (M5 – m5)k Wasser besteht, auf den durch Stellenzeiger 1
bezeichneten Zustand in der Admissionsperiode (p1, t1) zu bringen, müssen die Wände, oder statt deren
der eintretende frische Dampf, wieder Wärme abgeben und zwar:
3) an den vorhandenen Dampf die Wärmemenge m5
C(t1 – t5), unter C = 0,5 (Hallauer, richtiger 0,48) die Wärmecapacität des
Dampfes bei constantem Druck verstanden,
4) an das vorhandene Wasser die Wärmemenge (M5 – m5)(q1 – q5). Die positiven Bestandtheile betragen daher:
q' = U4 – U5 + AL4 . . . . . . (4)
Die negativen betragen:
q'' = m5C (t1 – t5) + (M5 – m5) (q1 – q5) . . . . . . (5)
und die in der Admissionsperiode an die Wände abgegebene
Wärmemenge ist daher nicht = (m + m5 – m1)r1 sondern:
Q1 =
(m + m5 – m1)r1 + q' – q'' . . . . . . (6)
Merkwürdiger Weise läſst Hallauer bei seinen numerischen
Rechnungen das Glied + m5r1 aus,
indem er nur Q1 = (m – m1)r1 + q' – q'' rechnet. Da das Gewicht des Gemenges M5 = M4 ist, so lieſse sich
der Betrag q' – q'' auch
nach der Formel:
q' – q'' = AL4 + m4ρ4 – M5 (q1 – q4) – m5 [ρ5 + q5 – q1 + C (t1 – t5)] . . . . . . (7)
berechnen, was aber keinen Vortheil gewährt, weil man ohnehin U4 berechnen muſs, behufs Ermittlung
von
ε2 =
U4 + AL4 + M0 (t3 – t0) + Mt3 – U2 – AL3, . . . . . .
(8)
worin noch, so wie früher, das Glied δm ausgelassen ist. Die zur Berechnung von
q' und q'' nöthigen
Gröſsen m4 und m5, nämlich die
Dampfmenge bei Beginn und Ende der Compression, ergeben sich aus den entsprechenden
Spannungen des Indicatordiagrammes; jedoch das Gesammtgewicht M4 = M5 des im schädlichen
Raum enthaltenen Gemenges ist unbekannt.
Ueber die Wassermenge M5
– m5 können also
Hypothesen gemacht werden. Hallauer führt vier
Hypothesen durch, welche wir mit a, b, c und d unterscheiden wollen:
a)M5 – m5 = 0.
b)M4 sei gesättigt =
m4.
c)M4 – m4 sei so groſs,
daſs q' = U4 – U5 + AL4 = 0 sei.
d) Gemäſs der Zeuner'schen
Behauptung sei (M4
– m4) fast so groſs
als das für einen Hub in den Cylinder tretende Dampfgemenge M.
Für den Versuch vom 8. September 1875 mit gesättigtem Dampf, Füllung 1/7, 30,41 Touren,
107e,81 indicirt (Bulletin, S. 381), ist:
Kesselspannung 49706k
absolut,
Speisewassermenge für einen Hub M
= 0k,2634, worin Dampf m = 0k,2604 (mitgerissenes Wasser nur 1
Proc.), Einspritzwassermenge für einen Hub M0 = 8k,9132.
t0
= 16,50 t3 =
32,25.
M0
(t3 – t0) = 140c,38 Mt3 = 8c,49 M0 (t3 – t0) + Mt3 = 148c,87.
Admissionsspannung p1 = 38339 t1 = 141,30° q1 = 142,25 r1 = 507,35 ρ1 = 463,23 γ1 = 2,0758 m1 = 0,0718 γ1 = 0k,1656.
Am Ende der Expansion: p2 = 5737k t2 = 84,33° q2 = 84,65 r2 = 547,89 ρ2 = 508,30 γ2 = 0,3484 m2 = 0,490 γ2 = 0k,1707.
Die der Expansions- und der Vorderdampfarbeit äquivalenten
Wärmemengen sind AL2 =
13,70 AL3 =
2,43.
Der auf die Compressionsarbeit entfallende Antheil AL4 = 0c,23, welcher, um sicher zu gehen, für Fall (d)
doppelt so groſs in Rechnung gezogen wird.
Bei Beginn der Compression ist: p4 = 1653k t4 =
55,61° q4 =
55,82 ρ4 =
530,93 γ4 =
0,1081 m4 =
0,040 γ4 = 0k,00432.
Am Ende der Compression: p5 = 6200k t5 = 86,32° q5 = 86,66 ρ5 = 506,72 γ5 = 0,3744 m5 = 0,005 γ5 = 0k,00187.
Für Fall (d) wird angenommen: p5 = 12400k t5 = 105,17 q5 = 105,74 ρ5 = 491,80 γ5 = 0,7194 m5 = 0,005 γ5 = 0,00360, immer
noch kleiner als m4.
Der Wärmeverlust durch Abkühlung ist α = 2c,50.
Es folgt für die Annahme
a
b
c
d
Die Dampfmenge m4
=
0
0,00432
0,00432
0,00432
Die Wassermenge M4 – m4
=
0
0
0,04650
0,26000
–––––––––––––––––––––––––––––––––––––
M4 = M5
=
0
0,00432
0,05082
0,26432
U4 = M4q4 +
m4ρ4
=
0
2,53
5,12
17,04
U5 = M5q5 +
m5ρ5
=
0
1,32
5,35
29,72
–––––––––––––––––––––––––––––––––––––
U4 – U5
=
0
1,21
–0,23
–12,68
AL
4
=
0
0,23
0,23
0,46
q' = U4 – U5 + AL4
=
0
1,44
0,00
–12,22
m5C (t1 – t5)
=
0
0,05
0,05
0,06
(M5 – m5) (q1 – q5)
=
0
0,13
2,72
9,52
q''
=
0
0,18
2,77
9,58
q' – q''
=
0
1,26
–2,77
–21,80
Hierzu (m – m1)r1
=
48,10
48,10
48,10
48,10
Folgt nach Hallauer Q1
=
48,10
49,36
45,33
26,30
Hierzu mein Correcturglied m5r1
=
0,
0,95
0,95
1,83
–––––––––––––––––––––––––––––––––––––
Folgt richtiger Q1
=
48,10
50,31
46,28
28,13
U1 = (M + M5)q1 + m1ρ1
=
114,19
114,79
121,41
151,78
–––––––––––––––––––––––––––––––––––––
Q1 + U1
=
162,29
165,10
167,69
179,91
U2 = (M + M5)q2 + m2ρ2
=
109,07
109,43
112,37
131,44
AL2 + a
=
16,20
16,20
16,20
06,20
–––––––––––––––––––––––––––––––––––––
ε1 = Q1 +U1
– U2 – AL2 – α
=
37,02
39,47
39,12
32,27
statt Hallauer
=
(38,52)
(38,17)
(30,44)
Nach Gleichung (8) folgt
ferner:
U
4
=
0
2,53
5,12
17,04
AL
4
=
0
0,23
0,23
0,46
M0 (t3
– t0) + Mt3
=
148,87
148,87
148,87
148,87
–––––––––––––––––––––––––––––––––––––
Summe
=
148,87
151,63
154,22
166,37
U
2
=
109,07
109,43
112,37
131,44
AL
3
=
2,43
2,43
2,43
2,43
–––––––––––––––––––––––––––––––––––––
ε
2
=
37,37
39,77
39,42
32,50
Verification ε2 – ε1
=
0,35
0,30
0,30
0,23.
Der Unterschied der beiden Werthe von ε ist daher sogar
noch kleiner, als er von Hallauer berechnet wurde, und
zwar deshalb, weil bei Berechnung von ε1 der Verlust α = 2c,5 schon mit dem vollen Betrage von δm, wie er sich aus den
Versuchen ergab, in Rechnung gezogen wurde (vgl. 1878 227
325).
Sehr richtig bemerkt Hallauer:
„Wenn die Wirbelungen mit solcher Intensität bestehen, wie Zeuner es annimmt, so könnten die beiden Werthe der
Auspuffwärme sich nicht auf weniger als ein Procent verificiren.“
Der wahre Werth der Wassermenge M4 – m4 liegt gewiſs zwischen den beiden Grenzen der
Hypothesen (b) und (c), nämlich zwischen 0 und 0,04650, welch letzterer Werth schon
mehr als 10 mal so groſs ist als die Dampfmenge m4. Deshalb liegt auch der richtige Werth von ε1 gewiſs zwischen den
Grenzen 39,47 und 39,12 und selbst die vollständige Vernachlässigung von m4 und AL4 hat nur einen
Fehler von 2c verursacht.
Betrachtet man dagegen die Hypothese (d), so hätten, um übereinstimmend mit Hallauer zu rechnen, die Wände bis Ende des
Kolbenlaufes den Betrag: (m – m1)r – q'' + U1 – U2 – AL2 – α = 42,66
aufnehmen, hiervon aber nur 30,44 an den Condensator und – q' = 12,22 an den comprimirten Dampf abgeben müssen.
„Obwohl die Hypothese, daſs die metallischen Wände noch im Stande wären, Wärme an
das Gemenge während der Compression abzugeben, vom physikalischen Standpunkt
ganz verwerflich ist, weil ja diese Wände soeben durch den Auspuff in den
Condensator abgekühlt Wurden, so wären wir dennoch gezwungen, ihnen diesen
Gewinn an innerer Wärme zuzuschreiben; es ist dies das unvermeidliche Resultat
der Hypothese eines Wassergewichtes = 0k,260
in dem zu comprimirenden Gemenge“ (Bulletin S.
390).
Die Unmöglichkeit einer solchen Leistung der erkalteten Wände geht aus dem Versuch
mit überhitztem Dampf mit freiem Auspuff hervor, bei welchem am Beginn der Expansion
10,4 Proc. Wasser vorhanden sind, das aber während der Expansion verdampft, so daſs
am Ende der Expansion der Dampf selbst noch ein wenig überhitzt ist und sich ε = 0 ergibt. Hierbei ist der Dampf bei Beginn der
Compression sicherlich trocken. Es ist:
p4 =
11574k t4 = 103,20° q4 = 103,74
ρ4 =
493,37 γ4 =
0,6729 M4 = m4 = 0,040 γ4 = 0,0269.
p5 =
38235 t5 =
141,21 q5 =
142,45
ρ5 =
463,70 γ5 =
2,0729 m5 =
0,005 γ5 =
0,0103
M5 –
m5 = 0,0166 = 61,7
Proc.
U4 =
M4
q4 + m4
ρ4 = 15,97 U5 = M5
q5 + m5
ρ5 = 8,60
U4 –
U5 = 7c,37.
Der comprimirte Dampf gibt also 7c,37 an die Wände
ab, zu welchen noch der Betrag AL4 = 1,34 hinzukommt, wonach q' = 8,71 ist, und doch sind dabei die Wände viel wärmer als bei dem
Auspuff in den Condensator. Um so mehr muſste die Gröſse q' bei allen Versuchen mit Condensation positiv sein und ist der aus der Hypothese (d) folgende negative Werth von q'
physikalisch unmöglich. Schon die Hypothese (c), nach welcher q' = 0 wäre, überschreitet sicherlich die Möglichkeit,
obwohl hier die Wassermenge M4 – m4 nur =
0,0465 statt nach Zeuner mit 0,260 angenommen wurde.
Hallauer schlieſst Hut dem Satz: „Selbst wenn
man die Hypothese Zeuner's betreffend die
beträchtliche Wassermenge in dem schädlichen Raum annimmt, so behält die
Einwirkung der metallischen Wände trotzdem ihre volle Stärke bei und Hirn's „praktische Theorie“ sowie die
mittels derselben aus den Elsässer Versuchen gezogenen Resultate bleiben
vollkommen aufrecht.“
Jedenfalls hat die calorimetrische Untersuchungsmethode durch diese
Auseinandersetzung nur gewonnen und wir erlauben uns noch eine schlieſsliche, mit dem
Streit nicht in Verbindung stehende Bemerkung. Bei den von Hallauer i. J. 1877 mitgetheilten Versuchen mit der Hirn'schen Maschine ergab sich bei:
Kesseltemperat.
=
150,15
148,20
151,00
150,00
150,77
150,77
151,20
t'
=
231
215
223
195
220
Füllung
=
0,2570
0,2570
0,2139
0,4539
0,1628
0,1628
0,4539
Ni
=
144,36
136,46
135,77
125,17
113,08
107,81
99,53
Verbrauch Ci
=
7,633
9,305
7,366
8,658
7,370
8,838
8,668
Q
=
202,72
228,80
172,79
184,41
144,34
161,51
147,05
ε
1
=
16,61
37,53
14,98
20,34
18,80
37,02
21,90
M
=
0,3065
0,3732
0,2651
0,2822
0,2240
0,2634
0,2265
m
2
=
0,2698
0,2792
0,2259
0,2450
0,1761
0,1707
0,1906
M – m2
=
0,0367
0,0940
0,0392
0,0372
0,0479
0,0927
0,0359
Hierzu m5
=
0,0019
0,0019
0,0019
0,0019
0,0019
0,0019
0,0019
a = M + m5 – m2
=
0,0386
0,0959
0,0411
0,0391
0,0498
0,0946
0,0378
Procent
=
12,5
25,6
15,4
13,7
22,0
35,6
16,6
Da aber nicht das ganze ε1 in den Condensator tritt, sondern U4 + AL4 nach Hypothese (b)
angenommen = 2,55 im Cylinder verbleibt, so rechnen wir den richtigen Werth von ε = ε1 – 2,55:
ε
=
14,06
34,98
12,43
17,79
16,25
34,47
19,35
100 ε : Q
=
6,94
15,29
7,19
9,65
11,26
21,34
13,16
ε : a
=
364
365
302
455
326
364
512.
In dem letzten Versuch vom 29. September 1875 ist wahrscheinlich m2 zu groſs, daher die
Wassermenge a zu klein gefunden worden. Lassen wir
diesen aus, so geben die anderen Versuche durchaus nahe gleich groſse Werthe von ε : a, nämlich im Mittel =
363c.
Für Dampfmantelmaschinen fanden wir im Mittel ε1 : a = 384 (vgl. 1880
238 273), wobei jedoch ε1 noch im Hallauer'schen Sinne gerechnet wurde, daher die wahre Auspuffwärme ε, also auch ε : a kleiner ist, etwa um ⅛, also ε : a = 336. – Nehmen wir an, daſs in der Hirn'schen Maschine das Wasser im Condensator 33°
besitze, bei welcher Temperatur die innere latente Wärme ρ = 575 – 0,791t = 549 beträgt, so ist die
Dampfwärme i = q + ρ = 582. Wenn also das an den Wänden befindliche Wasser
schon 82° besitzt, so sind zur Verdampfung ohne Arbeitsverrichtung 500c erforderlich; folglich reichen die vorstehend
berechneten 363c nur zu 0k,726 für je 1k
vorhandenes Wasser aus; höchstens könnten 75 bis 80 Proc. Wasser verdampft werden,
der Rest befindet sich fein vertheilt in dem ausströmenden Dampf, der also noch
ungefähr 5 Proc. Wasser enthalten wird, wenn am Ende der Expansion 20 Proc. Wasser
vorhanden war.
Die Hirn'sche Maschine ohne Dampfmantel, aber mit
überhitztem Dampf, sehr gutem Wärmeschutz und auſsergewöhnlich kleinem schädlichem
Raum hat das günstigste Verbrauchsverhältniſs Ci = 7k,366 gesättigten trockenen Dampf für 1e
indicirt und Stunde bei ⅕ Füllung und es bleibt dies ziemlich constant bis 1/7 Füllung, wo es
Ci = 7,370 ist, um
bei noch kleinerer Füllung rasch zu steigen. Bei gröſserer Füllung ¼ ist es = 7,633,
bei ½ Füllung 8,658 und bei ½ Füllung und gedrosseltem Dampf 8,668. Ziemlich im Einklang steht
das Verhältniſs ε : Q,
welches bei ⅕ Füllung = 7,19 Proc. beträgt, bei 1/7 Füllung schon auf 11,26 steigt, bei ¼
Füllung auf 6,94 als Minimalwerth herabkommt, bei ½ Füllung 9,65 und bei Drosselung
13,16 Proc. erreicht.
Arbeitet diese Maschine ohne Ueberhitzung mit gesättigtem Dampf, so ist bei ¼ Füllung
ε : Q = 15,29, bei 1/7 Füllung ε : Q = 21,34; trotzdem
hat sich aber das Verbrauchsverhältniſs bei 1/7 Füllung mit Ci = 8,838 günstiger herausgestellt als bei
¼ Füllung mit 9,305.
Durch Anwendung der Ueberhitzung bei gleicher Füllung 1/7 sinkt Ci von 8,838 auf 7,370, also um 17,5 Proc.,
so daſs die Ueberhitzung mit dem Dampfmantel als gleichwerthig angenommen werden
kann.
Daſs also die wahre Auspuffwärme ε mit der am Ende der
Expansion vorhandenen Wassermenge a innigst
zusammenhängt und das Verhaltniſs ε : Q einen charakteristischen Einfluſs auf das
Verbrauchsverhältniſs Ci ausübt, wird nicht geleugnet werden können.
Gustav
Schmidt.