Titel: | Polytechnische Schau. |
Fundstelle: | Band 333, Jahrgang 1918, S. 216 |
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Polytechnische
Schau.
(Nachdruck der Originalberichte – auch im Auszuge
– nur mit Quellenangabe gestattet.)
Polytechnische Schau.
Die neueren Forschungen bezüglich der thermischen
Eigenschaften des Wasserdampfes und ihre praktische Verwertung. Während der
letzten Jahre war die spezifische Wärme cp des überhitzten Wasserdampfes Gegenstand
zahlreicher Untersuchungen. Vor allem bemühten sich Jakob,
Knoblauch, Winkhaus und Hilde Mollier, im
Laboratorium für technische Physik der Hochschule zu München auf experimentellem
Wege den Wert von cp
innerhalb weiter Temperatur- und Druckbereiche festzustellen. Er ist gegenwärtig
genau bekannt nahezu für alle in Kraftmaschinen vorkommenden Dampfspannungen und
Ueberhitzungsgrade. Andere Forscher waren bestrebt, die Versuchsergebnisse
rechnerisch auszuwerten. Hierbei bot sich die noch vor wenigen Jahren von Harvey N. Davis für
unüberwindlich erklärte Schwierigkeit, das spezifische Volumen v aus cp nach der bekannten Gleichung \left(\frac{\partial\,c_{\mbox{p}}}{\partial\,p}\right)_{\mbox{T}}=-A\,T\,\left(\frac{\partial^2\,v}{\partial\,T^2}\right)_{\mbox{p}} zu
berechnen, wo p der Druck in Atmosphären, T die absolute Temperatur und A gleich 1/427 ist. Zuerst gelang es Jakob aus den gemessenen cp-Werten v
zu bestimmen. Er wählte das zeichnerische Verfahren, da er den Versuch für
aussichtslos hielt, die Abhängigkeit der spezifischen Wärme von Druck und Temperatur
mit befriedigender Genauigkeit durch einen Ausdruck wiederzugeben, der die zur
Berechnung von v erforderlichen Integrationen
gestattete. Ein solcher wurde durch R. Plank gefunden.
Die aus ihm abgeleitete v-Gleichung besaß allerdings eine für weitere Verwendung
viel zu verwickelte Form. Aber auch dieser Mangel ist in neuester Zeit auf Anregung
Stodolas durch Eichelberg
beseitigt worden, so daß die Theorie zu einem gewissen Abschlusse gelangte und es
sich nunmehr darum handelt, die mit so vieler Mühe gewonnenen Ergebnisse der Praxis
nutzbar zu machen
Zunächst dürfte es sich empfehlen, den aus der cp-Gleichung Eichelbergs gewonnenen Ausdruck v
= f (p1
T) zur Vervollkommnung des für die Berechnung von
Dampfturbinen so wichtigen i-s-Diagramms zu verwerten. Mollier legte den von
ihm entworfenen is-Schaubildern bekanntlich neben
älteren Messungen der spezifischen Wärme die Callendarsche Zustandsgleichung zugrunde, indem er aus ihr den Wärmeinhalt i und die Entropie s gemäß
den aus den Wärmesätzen folgenden Beziehungen d\,i=c_{\mbox{p}}\,d\,T-A\,\left[T\,\left(\frac{\partial\,v}{\partial\,T}\right)_{\mbox{p}}-v\right]\,d\,p und d\,s=\frac{c_{\mbox{p}}}{T}\,d\,T-A\,\left(\frac{\partial\,v}{\partial\,T}\right)_{\mbox{p}}\,d\,p
d p bestimmte. Auf genau demselben Wege lassen sich i und s natürlich auch aus
Eichelbergs Formel (vergl. D. p. J. Bd. 332 Heft 26
und Bd. 333 Heft 7) berechnen, die viel weitergehenden Ansprüchen gerecht wird als
die Callendarsche Gleichung. Eine auf diesem Wege
erreichte Verbesserung der Entropietafeln wäre auch für die rechnerische Behandlung
der Kolbendampfmaschinen von Vorteil, denn bei dieser läßt sich das is-Diagramm gleichfalls mit großem Nutzen verwerten.
Handelt es sich zum Beispiel darum, die verlustlose Arbeit zu bestimmen, die 1 kg
Heißdampf von gegebener Temperatur leistet, das unter Verwandlung in Sattdampf vom
Druck p1 auf den Druck
p2 unvollständig
expandiert und mit dem Druck p3 den Zylinder verläßt, so käme man zwar durch
Aufzeichnen eines p v-Diagramms zum Ziele. Es könnte
aber bei dessen Entwurf der Exponent k der
Expansionsadiabate vor allem beim Uebergange vom Ueberhitzungsins Sättigungsgebiet
nur unter Schwierigkeiten bestimmt werden. Man gelangt auf einfachere Weise zu einem
einwandfreien Ergebnis, indem man die bis zum Ende der Expansion geleistete Arbeit
aus dem i s-Diagramm als Ordinate zwischen den Kurven
gleichen Druckes für p1
und p2 abgreift. Die
Arbeit nach Beendigung der Ausdehnung ergibt sich unter weiterer Benutzung der
Entropietafeln folgendermaßen: Die spezifische Dampfmenge x am Schlusse der Expansion wird aus den innerhalb der Grenzkurven in das
i s-Diagramm eingetragenen Linienzügen für gleichen
Feuchtigkeitsgrad bestimmt. Darauf entnimmt man den zuerst von Schule
veröffentlichten T v s-Tafeln, in welchen T als Ordinate, v und s als Abszissen eingetragen sind, das spezifische
Volumen vs des
Sattdampfes beim Druck p2. Es wäre nun das Volumen am Expansionsende v2
= x vs, die danach
geleistete Arbeit (p2
– p3) v2 und somit auch die
Gesamtarbeit bekannt, deren Teilung durch den Wert des Wärmeinhalts beim Druck p1 den thermischen
Wirkungsgrad ergibt. Daß sich der Exponent k der
Adiabatengleichung nach Aufstellung einer allen Ansprüchen genügenden und
verhältnismäßig einfachen Formel für cp genauer als bisher feststellen läßt, sei nur
nebenbei erwähnt.
Für die Berechnung der Wasserdampf-Kältemaschinen ist es von Bedeutung, daß es
gelang, eine auch bei den geringsten Drücken gültige Gleichung für die
Verdampfungswärme r auf Grund der Forschungen
Eichelbergs zu finden. Bezeichnet man nämlich mit i',
i'' und s', s'' Wärmeinhalt und Entropie von
Flüssigkeit bzw. Sattdampf, so gilt i'' – i' = r. Es wäre hierbei i'=\int\,c_{\mbox{fl}}\,.\,d\,T+A\,p\,v_0, wo v0 das spezifische
Volumen des Wassers bei 0° und Cfl die spezifische Wärme der Flüssigkeit ist, welche
nach Dieterici. als bekannte Funktion der Temperatur
betrachtet werden darf. Somit ist i' = f(T) + f(p), während die
Abhängigkeit des Wertes i'' von Druck und Temperatur,
wie oben angedeutet wurde, aus der Zustandsgleichung Eichelbergs festgestellt werden kann. Daher läßt sich auch r bestimmen, wenn p und
T bekannt sind. Eine Gleichung, welche die
Berechnung des in Wasserdampf-Kältemaschinen in Frage kommenden Sättigungsdruckes
bei beliebiger Temperatur gestattet, erhält man aus der Beziehung s''-\frac{i''}{T}=s'-\frac{i'}{T}, die
durch Vereinigung der Ausdrücke i'' – i' = r und
s''-s'=\frac{r}{T} unter Elimination von r gewonnen wurde, indem man
s'=\int\,\frac{c_{\mbox{fl}}\,d\,T}{T} setzt, für i'' s'' die aus der neuen
Zustandsgleichung berechneten Werte und i' wieder als
f(T) + f(p) einführt.
Auch für die Untersuchung der Vorgänge bei der Dampferzeugung und Kondensation sowie
für Berechnung der im Kraftgasgenerator entstehenden Temperatur, die wiederum die
Zusammensetzung des entwickelten Gases beeinflußt, ist eine einwandfreie Formel für
cp erwünscht.
Schmolke.
Gebirgslokomotiven. Auf der Strecke Fiume–Moravica
hat die ungarische Staatsbahn siebenachsige Lokomotiven der Bauart 1 C + C IV T F G
in den Dienst gestellt. Es handelt sich demnach um Lokomotiven mit einer vorderen
Laufachse, bei der zwei Gruppen von je drei gekuppelten Achsen (C) vorhanden sind.
Die vier Zylinder (IV) werden mit überhitztem Dampf (T) gespeist, der mit
zweistufiger Dehnung (F) arbeitet. Die Lokomotiven sind für den Güterverkehr (G)
bestimmt. Die Lokomotiven sind von der Ungarischen
Staats-Maschinenfabrik in Budapest gebaut und
haben von allen Lokomotiven Europas die größten Kesselabmessungen und
dementsprechend die größten Leistungen. Die ersten Lokomotiven dieser Bauart wurden
anfangs des Jahres 1914 in den Dienst gestellt. Etwa 60 Stück davon sind während des
Krieges fertiggestellt worden.
Seit dem Jahre 1898 werden auf der Karststrecke Fiume–Cameral mit 25 v. T. Steigung
und vielen Kurven vier-, fünf- und sechsachsige Lokomotiven der Bauart
Mallet-Rimrott verwendet, die aber dem zunehmenden Zugverkehr und den immer schwerer
werdenden Güterzügen nicht mehr genügen. Die neuen Lokomotiven können auf einer
Steigung 1 : 100 mit 50 km/Std. Geschwindigkeit einen etwa 700 t schweren Zug
fördern.
Bei den Lokomotiven findet ein Langröhrenkessel mit Feuerbüchse, deren Längswände und
Stirnwand durch senkrecht nebeneinander gestellte Wasserröhren gebildet sind, nach
der Bauart Brotan Verwendung. Der im Langkessel und in
den Wasserröhren der Feuerbüchse erzeugte Dampf wird in zwei über der Feuerbüchse
gelagerte kreisrunde Dampfsammler geleitet. Die Wasserröhren beim Brotankessel
können leicht gereinigt werden, Stehbolzen, Deckenschrauben, Nietung fallen bei dem
Rohrfeuerkistenkessel Brotan gegenüber den gewöhnlichen
Lokomotivfeuerbüchsen weg. Beim Brotankessel wird außerdem die direkte Heizfläche
der Feuerbüchse um etwa 50 v. H. vergrößert, wodurch eine bessere Ausnutzung der
Heizgase erfolgt. Bei 15 at Dampfdruck hat der kleinste zylindrische Kesselschuß 19
mm Blechstärke. Die kupferne Feuerbüchsonrohrwand ist 30 mm, die vordere eiserne
Rohrwand 28 mm stark.
Der Ueberhitzer Bauart Schmidt-Kassel ist im Langkessel
der Lokomotive untergebracht und hat im ganzen 36 Ueberhitzerrohre von 125 bis 135
mm , die in vier Reihen zu je neun Stück untergebracht sind. Die
Ueberhitzerheizfläche beträgt etwa 80 m2. Außerdem
sind 180 Siederohre von 47 bis 52 mm vorhanden, mit 5,6 m Länge. Die
Feuerbüchse ist 3,1 m lang und 2,02 m breit. Die Seitenwände der Feuerbüchse
bestehen aus je 29 Stück 5 mm starken nahtlosen Wasserrohren aus Flußeisen von 85
bis 95 mm .
Als Steuerung ist hier die außenliegende Heusinger-Walschaert-Steuerung verwendet.
Die Hochdruckzylinder haben 250 mm, die Niederdruckzylinder 340 mm . Der
Anfahrschieber kann von Hand betätigt werden. Er leitet Frischdampf vom Einströmrohr
zum Verbinder. Meistens genügen zum Anfahren die Hochdruckzylinder, besonders bei
den gewöhnlich nicht straff gekuppelten Güterzügen.
Der vierachsige Tender faßt 26 m3 Wasser und 8 t
Kohle. Das Reibungsgewicht der Lokomotive ist 96,94 t, daraus läßt sich die größte
Zugkraft der Lokomotive zu 16450 kg berechnen. Werden stündlich auf 1 m2 Rostfläche rund 400 kg Kohlen verbrannt, so
leistet die Lokomotive 1920 PS.
Die Lokomotive hat zwei Bremsleitungen, die eine für die Westinghouse-Schnellbremse,
die andere für die Regulierbremse, Bauart Henry,
(Technische Rundschau 1918 S. 109 bis 110.)
W.
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Die Uebergabe der 10000. von A. Borsig, Berlin-Tegel, gebauten
Lokomotive an die Kgl. preußische Staatseisenbahnverwaltung erfolgte am 12.
Oktober vormittags im Werk der Firma in Tegel. Die Maschine ist eine
Einheits-Heißdampf-Güterzuglokomotive neuester Bauart. Aus Anlaß dieses Ereignisses
wurde an Beamte und Arbeiter der Firma eine Reihe von Auszeichnungen verliehen.
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In den Ausstellungshallen am Zoo zu Berlin veranstaltet
vom 24. Januar bis 24. Februar 1919 der Verband deutsche Arbeit eine Ausstellung
„Deutsche Arbeit im Kriege“, die zum ersten Male ein zusammenhängendes
Bild der im Kriege geleisteten Arbeit als Grundlage künftigen Schaffens geben
wird.
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Otto Mohr †. Am 3. Oktober ist der Altmeister der
technischen Mechanik, Exzellenz Prof. Dr.-Ing. C. h. Otto
Mohr, in Dresden gestorben.