Titel: | Bericht des Hrn. Baillet, im Namen des Ausschusses der mechanischen Künste, über eine Abhandlung des Hrn. Artillerie-Hauptmannes Madelaine: Mittel die Dampfmaschinen mit Verdichtung an Orten zu benüzen, wo man wenig Wasser hat. |
Fundstelle: | Band 26, Jahrgang 1827, Nr. V., S. 37 |
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V.
Bericht des Hrn. Baillet, im Namen des Ausschusses der mechanischen
Kuͤnste, uͤber eine Abhandlung des Hrn. Artillerie-Hauptmannes
Madelaine: Mittel die
Dampfmaschinen mit Verdichtung an Orten zu benuͤzen, wo man wenig Wasser
hat.
Aus dem Bulletin de la Société
d'Encouragement, N. 276, S. 187.
(Im
Auszuge).
Baillet's, Mittel die Dampfmaschinen mit Verdichtung zu
benuͤzen.
Das hier angegebene Mittel ist in mehreren Puncten von
demjenigen verschieden, welches im Bulletin, December 1826, S. 376 (Polyt. Journ.
B. XXIV. S. 16) beschrieben wurde. Der
Hr. Verfasser hat sich desselben mit Erfolg bei einer Stein- und
Marmor-Saͤge in der Naͤhe der barière d'Enfer bedient, welche mit einer Dampfmaschine von der
Kraft von 6 Pferden getrieben wird. Es besteht bloß in Abkuͤhlung des
Verdampfungs-Wassers durch Verdampfung an der Luft. Das
Verdichtungs-Wasser wurde zu diesem Ende in einer Temperatur von 38 Graden mittelst einer Pumpe bis zu
einer Hoͤhe von 6 1/2 Meter in die Hoͤhe gepumpt; lief dann durch die
Dachrinnen des Gebaͤudes und durch ein Gitter und Sieb, dessen Oeffnungen nur
1 1/2 Millimeter weit waͤren, und fiel in Gestalt eines Regens auf eine
schiefe Flaͤche, die es in einen Behaͤlter in der Naͤhe der
Maschine leitete, wo es in einer Temperatur von 15 bis 20° ankam.
Der Verlust an Wasser, der dadurch entstand, so wie das wenige Wasser, welches man
zum Saͤgen selbst brauchte, betrug kaum Ein Zehntel desjenigen, welches
noͤthig gewesen waͤre, wenn man frisches Wasser genommen
haͤtte. Man ersparte also eigentlich neun Zehntel an Wasserbedarf, und einen
um so groͤsseren Theil an Triebkraft, als man das Wasser aus einer
bedeutenderen Tiefe haͤtte aufpumpen muͤssen.
Der Ausschuß hielt daher die Beschreibung dieser Vorrichtung der Aufnahme in das Bulletin werth, und wir theilen dieselbe im Auszuge
mit.
Die Steinsaͤge mußte, gewisser Verhaͤltnisse wegen, an der oben
angedeuteten Stelle (auf dem hoͤchsten Puncte in Paris) angelegt werden. Das
Wasser mußte aus einem 28 Meter tiefen Brunnen heraufgepumpt werden; man konnte sich
nicht darauf verlassen, daß der Brunnen immer Wasser genug geben wuͤrde; die
Maschine sollte Tag und Nacht fort arbeiten, und das Pumpen allein schon verschlang
wenigstens die Kraft von drei Menschen.
„Nachdem alle Versuche, das Verdichtungs-Wasser wieder zu
benuͤzen, mißlangen, z.B. das Hinabschuͤtten des warmen Wassers in
den Brunnen, das Aufbewahren desselben in weiten Behaͤltern, das
Umherleiten desselben in seichten breiten offenen Behaͤltern etc.,
gerieth ich“ sagt Hr. Madelaine
„auf die Idee, eine Art von Gradier-Haus zu errichten. Ich suchte
das heiße Wasser zu zertheilen, die Beruͤhrungspuncte desselben mit der
es umgebenden Luft zu vervielfaͤltigen, um eine staͤrkere
Verduͤnstung zu erhalten, bei welcher ich nicht Verdampfung, sondern nur
Abkuͤhlung des Wassers bezwekte. Da das Verdichtungs-Wasser eine
hoͤhere Temperatur hatte, als die dasselbe umgebende Luft; da es keine
merkliche Menge Salzes enthielt; so mußte die Verduͤnstung desselben zu
jeder Jahreszeit, vorzuͤglich aber im Winter, wo die
Gradier-Haͤuser beinahe gar keine Verduͤnstung erzeugen, indem die Sohle
kalt ist und viel Salz enthaͤlt, staͤrker seyn als die der Sohle,
und desto staͤrker, je mehr man das Wasser fein zertheilte, und mit der
dasselbe umgebenden Luft in Beruͤhrung brachte.“
Da zu dem Dienste der Saͤge eine gewisse Menge Wassers aufgepumpt werden
mußte, so machte man diese Pumpe etwas starker, und ließ sie, mittelst der
Dampfmaschine, dasjenige Verdichtungs-Wasser bis in die Rinnen des
Hausdaches, 6,5 Meter hoch hinaufpumpen, welches man nicht bei der Saͤge
brauchte, bei welcher man nur ein Sechstel desselben noͤthig hatte. Die
uͤbrigen fuͤnf Sechstel des Verdichtungs-Wassers wurden,
nachdem sie aufgepumpt waren, in den Dachrinnen umher geleitet, und in einem beinahe
rechtwinkeligen Behaͤlter aus Kupferblech von 2,5 Meter Laͤnge und 0,3
Meter Breite, dessen Boden mit einer Menge kleiner Loͤcher von 0,0015 Meter
im Durchmesser versehen war, eingelassen. Aus diesem Behaͤlter fiel es in
sehr feinen Faden auf ein eisernes Gitter mit laͤnglichen engen Maschen,
welches in schiefer Richtung und in Entfernung von einem Meter unter dem
Behaͤlter angebracht war, um das Wasser noch mehr zu zertheilen. Nach einem
Falle von ungefaͤhr 5 Meter erreichte das Wasser, in. Form eines Regens den
zu seiner Aufnahme bestimmten Boden, und wurde von da in einen Behaͤlter von
14 kubischen Metern Inhalt geleitet, der in der Naͤhe der Dampfmaschine
erbaut war. Hier wurde es neuerdings von der Luftpumpe der
Condensations-Maschine aufgenommen, und wieder in den
Verduͤnstungs-Apparat gebracht u.s.f. Da das
Verdichtungs-Wasser Reste von Talg, Fett, Oehl mit sich fuͤhrt, so
koͤnnte man es davon reinigen, wenn man es durch einen kleinen Bassin laufen
ließe, an welchem sich ein enges Gitter befindet, damit der kupferne
Behaͤlter oben am Dache an seinen Loͤchern nicht dadurch verlegt
wird.
Die Resultate, welche man waͤhrend 6 Monaten, als diese Vorrichtung im Gange
ist, erhielt, sind folgende. 10 kubische Meter kalten Wassers in dem
Behaͤlter, die aus dem Brunnen aufgepumpt wurden, reichten gewoͤhnlich
zum Dienste der Saͤge und der Dampfmaschine fuͤr 48 Stunden hin, ohne
daß man waͤhrend dieser Zeit die Pumpe Wasser aus dem Brunnen heraufpumpen
lassen durfte. Man wartete indessen nicht, bis der Behaͤlter ganz voll oder
ganz leer war, um die Pumpe wieder frisch in Thaͤtigkeit zu sezen. Das Wasser, das man
bei der Sage selbst brauchte, ging nicht ganz verloren. Nachdem es nach und nach in
kleinen Beken seinen Schlamm abgesezt hatte (einen Schlamm, der als magerer Kalk
benuͤzt werden konnte) wurde es wieder benuͤzt, so daß in der Sage
selbst nur der zwanzigste Theil des Wassers von jenen 10 kubischen Metern verloren
geht.
Die Temperatur des Verdichtungs-Wassers nach seinem Abfalle und seinem
Wiedereintritte in den Behaͤlter spielte zwischen der Temperatur der dasselbe
umgebenden Luft und 20, selten 25°, der Atmosphaͤre. Zuweilen war
seine Temperatur selbst unter jener der Luft, wenn diese troken und windig war. Da
die Verduͤnstung nicht immer gleichfoͤrmig seyn konnte, so mußte auch
der Verlust an Wasser verschieden ausfallen: 48 Stunden sind indessen das Minimum
fuͤr die Zeit, waͤhrend welcher die 10 Kubik-Meter hinreichten.
Je groͤßer uͤbrigens der Verlust an Wasser war, desto kaͤlter
ist es geworden, und desto weniger brauchte man zur Verdichtung. Es diente indessen
hierzu selbst noch bei einer Waͤrme von 20 bis 25°, wenn man durch den
Hahn mehr davon einließ. Nur bei ruhiger und sehr feuchter Luft ging das
Verduͤnsten langsam vor sich; eine sorgfaͤltige Zertheilung des
Wassers half jedoch diesem Nachtheile ab, wenigstens so, daß man im Dienste der
Dampfmaschine keinen Abgang bemerken konnte.
Die angewendete Dampfmaschine mit zwei Cylindern wirkte unter einem Druke von 2 1/2
Atmosphaͤren mit der Klappe. Sie brauchte (das Brennmaterial abgerechnet,
welches noͤthig war, um sie in Gang zu bringen) in jeder Stunde 36 Pfund (18
Kilogramm) Kohlen. Rechnet man nun den waͤhrend dieser Zeit gebildeten Dampf
zu 92 Kilogrammen, so mußte das zur Verdichtung desselben noͤthige Wasser auf
ungefaͤhr 2,160 Kilogramm oder 2,16 Meter in Einer Stunde geschaͤzt
werden.
Nach der bisherigen Erfahrung schaͤzt man, bei niedrigem Druke, auf 1
Kilogramm Kohle 5–6 Kilogramme dadurch erzeugten Dampf bei Kesseln aus
Gußeisen, und etwas mehr bei Kesseln aus geschlagenem Eisen. Da aber der Druk, der
hier auf die Oberflaͤche des Wassers Statt hat, 2 1/2 Atmosphaͤre
betraͤgt, und der Kessel Gußeisen ist, glaubt Hr. M. 92 Kilogramm Dampf auf
18 Kilogramm Kohlen rechnen zu koͤnnen, indem die Zahl 92 besser mit der
Menge Dampfes correspondirt, die waͤhrend einer gegebenen Zeit durch die beiden
Cylinder laͤuft. Man darf uͤbrigens auch nicht vergessen, daß das
Gewicht des erzeugten Dampfes von der Guͤte des angewendeten Brennmateriales,
von dem gehoͤrigen Baue des Ofens, von der Form und der Natur des Kessels und
von dem Druke, der waͤhrend des Siedens auf das Wasser Statt hat,
abhaͤngt. „Da dieser lezte Umstand der einzige ist, den man genau
bemessen kann, so will ich versuchen, die Wichtigkeit desselben zu zeigen, indem
man bisher noch nicht gehoͤrig beachtet zu haben scheint, daß man bei
einem hoͤheren Druke mehr Kohlen verbrennen muß, wenn man eben so viel
Dampf dem Gewichte nach erzeugen will, ja sogar allgemein in dieser Hinsicht
einer entgegengesezten Meinung ist.“
„Ich muß hier zuerst bemerken, daß die Verdampfung als eine mechanische
Operation betrachtet werden kann, und daß sie nur in einer Verruͤkung der
materiellen Theilchen besteht, die desto schwieriger ist, wo der Raum bereits
voll ist. Als Beweiß fuͤr den mechanischen
Einfluß des Drukes auf die Verdampfung oder Ausduͤnstung will ich die leichtere Ausduͤnstung bei niedrigeren
Temperaturen auf hohen Bergen anfuͤhren, die bei einer hohen Temperatur
in einem Gefaͤße mit engem Halse weit schwerer
von Statten geht. Sollte man hieraus nicht schließen koͤnnen, daß die
Ausduͤnstung unter einem groͤßeren Druke langsamer seyn muß, oder
daß, wenn sie schneller vor sich gehen sollte, das Wasser, welches den Dampf
liefern soll, einer hoͤheren Temperatur ausgesezt werden muß?“
„Ich will noch eine andere Betrachtung beifuͤgen. Wenn man das Gewicht des Dampfes schaͤzt, welcher
waͤhrend seines Durchganges durch die Cylinder einer Maschine von der
Kraft von sechs Pferden bei niedrigem und mittlerem Druke dieselbe Triebkraft
liefert, so findet man, daß es sich wie 3 : 5,68 verhaͤlt,
waͤhrend das Verhaͤltniß der verbrannten Kohle wie 3 : 5 steht.
Dieser Unterschied in der Menge des Dampfes erklaͤrt sich leicht durch
die Sperrung, die abwechselnd spielt; es ist aber nicht minder wahr, daß der
Verbrauch an Brennmaterial dem Gewichte des Dampfes angemessen seyn
muͤßte, und daß er es nicht ist; daß aus der Rechnung ein Unterschied von
1/14 zwischen dem Verhaͤltnisse 3/5,68 des Dampfgewichtes und 3/5 des
Gewichtes des Brennmateriales hervorgeht, wenn der Druk 2 1/2
Atmosphaͤren betraͤgt. Der Unterschied im Dampfgewichte
wuͤrde noch groͤßer ausfallen, wenn man dasselbe unter einem Druke
von 1 und von 4 bis 5 Atmosphaͤren vergliche. Vielleicht hat der Umstand
dazu beigetragen, daß man diese Unterschiede als unbedeutend und unbestimmbar
betrachtete, daß, da die Dichtigkeit des Dampfes in einem gewissen
Verhaͤltnisse mit dem Druke waͤchst, das Gewicht desselben in
gleichem Verhaͤltnisse mit der Dichtigkeit zunimmt, und folglich im
Verhaͤltnisse des Drukes wachsen muß.“
„Ich habe uͤberdieß diese Annaͤherungen nur als sehr starke
Muthmassungen aufgestellt, gegen welche man auf der einen Seite sagen kann, daß
man nicht leicht zugeben wird, daß der Dampf eine geringere Temperatur haben
sollte, als das Wasser, welches denselben liefert, und auf der anderen Seite,
daß sich zwischen Maschinen von niedrigem und mittlerem Druke bei verschiedenen
Kesseln und unter nicht immer genau bestimmtem und gleichfoͤrmigem Druke
kein strenges Verhaͤltniß aufstellen laͤßt.“
„Hier noch einige bestimmtere Betrachtungen: wenn der Dampf eine
hoͤhere Temperatur erhalten soll, so muͤssen nothwendig die
Waͤnde der Kessel mehr erhizt werden; man muß denselben, damit sie im
Stande sind, einem staͤrkeren Druke zu widerstehen, nothwendig mehr Dike
geben; je staͤrker aber diese Dike seyn wird, desto groͤßer wird
auch der Unterschied zwischen den Temperaturen der aͤußeren und inneren
Flaͤche der Kessel seyn. Je weniger also Hize eingesogen und mit Nuzen
verwendet werden kann, desto mehr wird davon durch den Schornstein und durch die
Huͤllen verloren gehen.“
„Hieraus, scheint demnach zu erhellen: daß der Dampf
nach und nach bei gleichen Gewichtmengen desselben desto mehr Brennmaterial
fordert, je hoͤher der Druk ist, auf welchen man ihn bringen
will.“
„Man muß bei dieser Gelegenheit wohl bemerken, daß, wenn es sich nur um
Vermehrung der Spannung des Dampfes in einem verschlossenen Gefaͤße
handelt, die hierzu noͤthige groͤßere Menge an Brennmaterial immer
mehr und mehr abnehmen wuͤrde; allein bei der Dampfmaschine entweicht der
Dampf in dem Maße, als er gebildet wird, und man muß ihn nicht bloß durch ein
staͤrkeres Feuer ersezen, sondern auch durch ein solches in
gleichfoͤrmigem Druke erhalten.“
„Hieraus wuͤrde folgen:
1) daß Dampfmaschinen mit hohem Druke nur im Verhaͤltnisse der Ausdehnung
des Dampfes mehr Brennmaterial erfordern, und vorzuͤglich, weil man die
Sperrung desselben benuͤzt, die nicht nur den hoͤheren Aufwand an
Brennmaterial ersezt, sondern auch dadurch hoͤhere Wirkung erzeugt, daß
der Druk anfangs gleich sehr erhoͤht wird, und man dem Dampfe nach und
nach gestattet, durch seine Ausdehnung bis auf einen Bruchtheil der
atmosphaͤrischen Luft zu wirken.
2) daß, da man die Sperrung bei niedrigem Druke nicht benuͤzt, man dann am
besten thut, den Dampf in einer Temperatur anzuwenden, welche jener von
100° so nahe als moͤglich kommt.
3) daß eben dieß auch von den Dampf-Heizungsapparaten gilt, in welchen man
sich darauf beschraͤnken muß, dem Dampfe einen
solchen Druk zu geben, daß er schnell umlaͤuft, die Luft verjagt wird,
und der verdichtete Dampf in dem ganzen Roͤhrenwerke leicht ersezt werden
kann.“
„Ich habe bisher nur die Umstaͤnde betrachtet, die auf das Gewicht
des Dampfes Einfluß haben muͤssen, welches von einer gewissen Menge
Brennmateriales erzeugt wird. Es bleibt nun noch uͤbrig zu untersuchen,
wie sich der Dampf selbst verhaͤlt, wenn er in dem Kessel der Einwirkung
der Hize uͤber dem Wasserbehaͤlter, das ihn liefert, ausgesezt
wird, wo er nur durch eine enge Oeffnung entweichen darf, sobald er einen
gewissen Druk erlangt hat. Man gibt zu
1) daß ein gewisses Gewicht Dampfes in Beruͤhrung mit dem Wasser immer
dieselbe Menge Waͤrme in sich haͤlt, der Druk und die Temperatur
desselben mag uͤbrigens noch so verschieden seyn, oder, daß dieselbe
Gewichtmenge Dampfes unter verschiedenem Druke die Temperatur einer gewissen
Wassermenge um eben so viel Grade erhoͤhen muß. Wenn man nun hier
bedenkt, daß die specifische Waͤrme des Dampfes nur 0,847/650 des
gebundenen Waͤrmestoffes oder der Elasticitaͤt betraͤgt;
daß die Waͤrme-Capicitaͤt des Dampfes in dem Maße abnimmt,
als der Druk zunimmt; daß endlich unter gleichem Volumen die Dampfgewichte im
Verhaͤltnisse der Temperaturen zunehmen; so wird man ohne Zweifel
gestehen, daß alle diese Ursachen zu dem Saze fuͤhren: daß in denselben
Gewichtmengen Dampfes die Mengen des Waͤrmestoffes unter verschiedenem
Druke nur wenig verschieden seyn koͤnnen. Sind aber diese Mengen des
Waͤrmestoffes absolut dieselben? Man kann annehmen, daß eben darum, weil
die Unterschiede unbedeutend sind, man noch nicht im Stande war, sie durch
Erfahrung und Versuche zu bestimmen, besonders, wo man mit Groͤßen zu
thun hat, die einander nahe stehen; daß bei Temperaturen von 150° bis
180° dasselbe Gewicht Dampfes nichts weniger mehr Waͤrme
enthaͤlt, als bei 100, und noch mehr als bei 50°. Die neueren
Beobachtungen des Hrn. Despretz (Traité de Physique) bestaͤtigen diese
Ansicht. Wenn uͤberdieß die Menge des Waͤrmestoffes in allen
Faͤllen dieselben waͤre, so muͤßte der Dampf nicht durch
Zusammendruͤken verdichtet werden, wenn man aller Entziehung des
Waͤrmestoffes von Seite des Gefaͤsses vorbeugt. Man kann als
unbestreitbar annehmen, daß durch die Ausdehnung des Dampfes außer
Beruͤhrung mit dem Wasser die Menge des Waͤrmestoffes noch weit
weniger verschieden seyn muß, als wenn der Dampf in den Maschinen eingesperrt
wird. Man gibt
2) zu, daß der Dampf sich wie die Gase verhaͤlt; daß, bei gleichen
Gewichten, die Volume sich umgekehrt wie der Druk verhalten; daß die Ausdehnung
gleichfoͤrmig ist etc. Dieß kann allerdings zwischen sehr engen Grenzen
zugegeben werden; allein die Art, wie der Dampf erzeugt wird; die Leichtigkeit,
mit welcher er sich verdichtet, entweder durch Verminderung der Temperatur, oder
durch Zusammendruͤken, kann uns noch immer berechtigen anzunehmen, daß
der Dampf in Beruͤhrung mit einem Wasserbehaͤlter den oben
angefuͤhrten Gesezen bei allen Temperaturen eben nicht streng
gehorcht.“
„Man muß uͤbrigens nicht vergessen, daß man, in Folge der
Ausdehnung, in dem Verhaͤltnisse, als man mehr heizt, dasjenige an Kraft
wieder hereinbringt, was man an Brennmaterial mehr ausgibt, indem man unter
demselben Volumen kleinere Dampf- Gewichtsmengen in hoͤheren
Temperaturen erhaͤlt.“
„Wenn man statt den waͤhrend einer gegebenen
Zeit gebildeten Dampf von dem Kohlenverbrauche abzuleiten, was nie ein
genaues Resultat geben kann, von dem Druke ausgeht, den der Dampf in dem Kessel
oder in dem kleinen Cylinder haben muß, und man die Bewegung der Staͤmpel
in Rechnung bringt, um das Volumen des Dampfes kennen zu lernen, das durch
denselben durchgeht, so wird man finden, daß, wenn der Druk auf den
kleinen Staͤmpel 2 1/2 Atmosphaͤren betraͤgt, der
Durchmesser des großen Staͤmpels doppelt so groß als der des kleinen und
gleich 0,325 Meter ist, der kauf der Staͤmpel gleich und 0,837 Meter ist;
wenn ferner die Verbindung mit dem Kessel waͤhrend des ganzen Laufes des kleinen Staͤmpels offen
bleibt, der Aufwand des Dampfes in Einer Minute 1
Kil. 53 betraͤgt, wenn die Maschine 30 Kurbelumdrehungen macht, der Druk
im großen Cylinder = 0,625 Atmosphaͤren ist, und Ein Kilogramm Dampf,
unter diesem Druke, ein Volumen von 2,73 Meter einnimmt. Unter dieser
Voraussezung wird die Gleichung 1,53 (650 – 38) = x (38 – 12) den Werth von x geben,
welcher die Menge kalten Wassers von 12° ausdruͤkt, die zur
Verdichtung von 1,53 Kil. Dampf und zur Zuruͤkfuͤhrung desselben
auf eine Temperatur von 38° nothwendig ist. Es wird demnach x = 36 Kil. Wasser zum Einsprizen waͤhrend
Einer Minute, oder 2,160 Kil. waͤhrend einer
Stunde kommen.“
„Man muß nicht vergessen, daß ich hier nur die Grenzen zu bestimmen suche,
und daß, da man in der Praxis die Schwierigkeiten nicht immer alle voraus sehen
kann, es besser ist, wenn diese Grenzen unter dem wahren Ausdruke bleiben, damit
man sie uͤberall anwenden kann. Da die praktischen Resultate keiner
groͤßeren mathematischen Praͤcision faͤhig sind, als die
Daten, die denselben zum Grunde liegen, so habe ich aus diesem Grunde die
Bruͤche weggelassen, und mich nur sogenannter runder Zahlen
bedient.“
„Man haͤtte also, nach den oben angegebenen Thatsachen, 2,16 Meter
× 48 = 103,68 kubische Meter, fuͤr die ganze Dauer der Arbeit
nothwendig gehabt, wozu das Wasser in dem Behaͤlter hinreichte. Die 10
disponiblen Kubik-Meter waren aber nur 1/10 der 103,68
Kubik-Meter, und da diese 10 Meter, mittelst des
Verdampfungs-Apparates, dieselbe Wirkung hervorbrachten, als die 103,68
Kubik-Meter, welche noͤthig gewesen waͤren; so folgt, daß,
wenn man nur 1/10 des zum
Dienste einer Maschine von mittlerem Druke und von der Kraft von 6 Pferden
noͤthigen Wassers zur freien Verfuͤgung hat, man sicher seyn
kann, daß diese geringe Menge Wassers hinreichen wird, um jeder
Unterbrechung im Gange der Maschine vorzubeugen.“
„Da ein Theil des Verlustes des Wassers (1/20 von obigen 10 Metern) dem
Dienste der Saͤge selbst zuzuschreiben, und der Ueberrest im Maximum
geschaͤzt ist, so kann man wohl annehmen, daß obige Grenze auch
fuͤr den Fall passend waͤre, wo eine Quelle im Sommer Wasser von
einer hoͤheren Temperatur als 12° am hundertgradigen Thermometer
lieferte: dieß war naͤmlich die Temperatur des Brunnenwassers, dessen man
sich hier bediente. Man muß jedoch dafuͤr sorgen, daß in keinem Falle
noch ein anderer Verlust am Wasser, naͤmlich der, den das mechanische
Hinwegnehmen desselben von der Luft erzeugt, eintritt: ein Verlust, der, wie wir
sehen werden, wenigstens eben so groß ist, als derjenige, der durch
Verduͤnstung entsteht.“
„Da nun 1/10 des zum laufenden Dienste nothwendigen Wassers ein praktisches Resultat ist, welches alle Arten von
Verlust an Wasser in sich begreift, die durch verschiedene neben einwirkende
Ursachen entstehen; da diese Ursachen auf eine groͤßere Wassermenge nicht
anders einwirken koͤnnen; da sogar die Wirkung einiger derselben vielmehr
ab als zunehmen muß, wie z.B. das Einsikern, und vorzuͤglich die
Zerstreuung des Wassers durch die sie umgebende Luft, so muß das
Verhaͤltniß zwischen der Menge Wassers, welche hinreichen wuͤrde, und zwischen derjenigen, welche man bei
Dampfmaschinen von mittlerem Druke und von der Kraft von 6 Pferden braucht, um
so mehr auch bei groͤßeren Maschinen von
der Kraft von 10, 20, 30, 40 Pferden etc. gelten, die nach demselben Systeme
gebaut sind. Man kann also als allgemeine Regel aufstellen, daß bei Maschinen
von mittlerem Druke mit Sperrung mittelst des
hier beschriebenen Verduͤnstungs-Apparates der Dienst derselben
mit 1/10 des Wassers, dessen sie in jedem Falle beduͤrfen, eben so gut
versehen werden kann, als wenn man die ganze Menge Wassers zur freien
Verfuͤgung haͤtte.“
„Da Maschinen mit niedrigem DrukeDie Kraft dieser Maschinen muß nothwendig verschieden seyn, je nachdem
die Temperatur des Dampfes sich mehr oder minder uͤber
100° erhebt, und man die Sperrung mehr oder minder
benuͤzt. Wo man immer aber keine Sperrung anwendet,
muͤssen die Dimensionen des Cylinders immer fuͤr die
Wirkung des Dampfes bei einer Temperatur von 100 bis 103°
berechnet werden, weil man ohne Vortheil, und folglich mit Verlust an
Brennmaterial, ohne Sperrung die Temperatur von 100 auf 112 oder
114° erhoͤhen wuͤrde. A. d. O. eine groͤßere Gewichtsmenge Dampfes erfordern, um dieselbe
Wirkung zu erzeugen, besonders wenn sie ohne Sperrung arbeiten, was bei kleinen Maschinen von
der Kraft von 6 bis 8 Pferden nothwendig ist; so braucht man auch bei denselben
mehr Verdichtungs-Wasser. So groß aber auch die Menge Wassers seyn mag,
die man hier abzukuͤhlen hat, so laͤßt sich doch der Verlust auf
dieselbe Weise schaͤzen, und es ist, nach Obigem, erlaubt zu behaupten,
daß 1/10 des nothwendigen Wassers auch bei den großen Maschinen mit niedrigem
Druke fuͤr jeden Fall um so mehr hinreichen muß, als es bei den kleinen
zureicht.“
„Ja es laͤßt sich im Allgemeinen auf jedes
Dampfmaschinen-System mit Verdichtung, es mag
mit niedrigem, mittlerem oder hohem Druke gearbeitet werden, obige Regel
anwenden, wenn die Menge des verbrauchten Wassers derjenigen Menge wenigstens
gleich kommt, die man bei einer Maschine von der Kraft von 6 Pferden und mit
Sperrung unter einem Druke von 2 1/2 Atmosphaͤren nothwendig hat; indem,
uͤber diese Grenze hinaus, der Verlust an Wasser nur geringer ausfallen
kann. Nur bei kleineren Wassermengen wird dieser Verlust
verhaͤltnißmaͤßig groͤßer ausfallen. Man kann also von
obiger Regel nur jene Maschinen ausnehmen, die mit der Kraft von 2 bis 4 Pferden
mit mittlerem oder hohem Druke und mit Verdichtung arbeiten, und bei diesen
wuͤrde die Grenze ehe auf 1/8 oder 1/9, als auf 1/10 fallen.“
„So viel uͤber die Grenze der Wassermengen verschiedener
Dampfmaschinen mit Verdichtung. Die Frage laͤßt sich aber noch unter
einem anderen Gesichtspuncte aufstellen; es handelt sich naͤmlich darum,
zu wissen, welche absolute Menge Wassers in
verschiedenen Faͤllen durchaus nothwendig ist?“
„Wenn die Temperaturen des Einsprizungs-Wassers und der Verdichtung
bestimmt sind, so folgt, unter der Voraussezung, daß
dieselbe Gewichtsmenge Dampfes unter was immer fuͤr einem Druke immer
dieselbe Menge Wassers zur Verdichtung fordert (eine Voraussezung, die aber
nicht ganz streng richtig ist), daß die Menge des nothwendigen
Einsprizungs-Wassers sich wie die Dampf-Gewichtsmenge
verhaͤlt. Da aber die dynamische Kraft gleichfalls in jedem Systeme und
unter jedem Druke im Verhaͤltnisse zu der Dampf-Gewichtsmenge steht (abgesehen von
allen Widerstanden, Reibungen, die gleichen Einfluß aͤußern); so kann man
schließen, 1) daß fuͤr jede Art von Maschinen
die nochwendige Menge Wassers im Verhaͤltnisse zu der Kraft der Maschine
steht, so daß, wenn man diese Menge Wassers fuͤr eine Maschine von
gegebener Kraft kennt, man hieraus die Menge ableiten kann, welche eine
staͤrkere oder schwaͤchere Maschine unter gleichem Druke fordern
wuͤrde. 2) daß man in dem Verhaͤltnisse weniger Wasser brauchen
wird, als man die Sperrung besser benuͤzt, als der Druk hoͤher
ist, und die Verhaͤltnisse der Maschine genauer hiernach berechnet
sind.“
„Dieß vorausgesezt, wollen wir die Mengen Wassers fuͤr Maschinen
von mittlerem und niedrigem Druke, von unserer Maschine von der Kraft von 6
Pferden ausgehend, betrachten.“
„Man hat oben gesehen, daß, wenn man die Temperaturen des
Einsprizungs- und Verdichtungs-Wassers auf 12° und
38° sezt, die Maschine in jeder Minute 36 Kilogramm kaltes Wasser
fordert. Theilt man diese Zahl durch 6, so kommt fuͤr jedes Pferd in jeder Minute 6 Kilogramm oder 6 Liter
Wasser. Dieß waͤre demnach die Einheit, von welcher man ausgehen
muͤßte, wenn man, nach Obigem, die Zahl 6 mit der Zahl der Pferde der
Maschinen, die unter einem Druke von 2'/, Atmosphaͤren mit Sperrung
arbeiten, multiplicirt.“
„Da der Durchmesser des Cylinders der Maschine mit niedrigem Druke von derselben Kraft (6 Pferde) 0,35 Meter, der Lauf
des Staͤmpels 0,837 Meter, die Zahl der Umdrehungen der Kurbel in Einer
Minute 30, und die Temperatur des Einsprizungs- und
Verdichtungs-Wassers 12° und 38° ist, so wird die
Dampf-Gewichtsmenge bei 100° fuͤr Eine Minute 2,84
Kilogramm, und aus der Gleichung 2,84 (650 – 38) = x (38 – 12) die Menge Einsprizungs-Wasser fuͤr
Eine Minute 67 Kilogramm, und folglich 11,2 Liter fuͤr jedes Pferd in
jeder Minute.“
„Bei dem Verduͤnstungs-Apparate ist aber nur 1/10 dieser
Wassermengen nothwendig. Dieß waͤre demnach fuͤr einen Fall 0,6
Liter, und fuͤr den anderen 1,12 Liter fuͤr die dynamische Einheit
oder fuͤr die Kraft Eines Pferdes. Man muß nicht vergessen, daß die Kraft
eines Pferdes, als dynamische Einheit betrachtet, die bei verschiedenen
Dampfmaschinen-Fabrikanten so verschieden angegeben wird, hier auf 65 Kilogramm geschaͤzt wird, welche in Einer Secunde Ein
Meter hoch gehoben werden, wobei man nur die
Haͤlfte der ganzen Wirkung als nuͤzliche Wirkung betrachtet.“
Die auf diese Weise bestimmte, wirklich wirkende, Kraft muß als Minimum betrachtet werden; denn bei gut besorgten
Maschinen koͤnnte die nuͤzliche Wirkung zwei Drittel der
ganzen Wirkung betragen, und man haͤtte folglich 87 Kilogr. statt 65.
A. d. O.
„Hieraus erlaube ich mir den allgemeinen Schluß, daß uͤberall, wo man fuͤr die dynamische Einheit, oder
fuͤr die Kraft eines Pferdes bei einer Maschine von mittlerem Druke
fuͤr Eine Stunde 36 Liter Wasser zu seiner Verfuͤgung hat,
oder 67 Liter bei Maschinen von niedrigem Druke, man des guten Ganges
derselben eben so versichert seyn kann, als wenn man 360 oder 670 Liter
waͤhrend derselben Zeit zur Verfuͤgung
haͤtte.“
„Fuͤr jede andere dynamische Einheit wuͤrde die nothwendige
Wassermenge noch in demselben Verhaͤltnisse, wie oben, seyn: z.B. wenn 52
Kilogramm auf 1 Meter gehoben die Einheit waͤren, wuͤrden 29 Liter
in Einem Falle und 54 Liter in dem anderen ausfallen, wobei man jedoch bemerken
muß, daß fuͤr Maschinen von der Kraft von 2 bis 4 Pferden bei mittlerem
Druke die Graͤnze, wie oben gesagt wurde, auf ein Achtel oder Neuntel,
statt auf 1/10 des erforderlichen Wassers herabgeruͤkt
wuͤrde.“
„Bei Bestimmung dieser Graͤnzen habe ich mich vielmehr uͤber
den wirklichen Wasser-Aufwand gestellt, damit man sicher ist in keinen
Irrthum zu verfallen. Die Maschine wurde hierbei als nicht sehr mangelhaft
angenommen; denn, wenn bedeutende Fehler in derselben, falsche
Verhaͤltnisse der Theile, zu starke Reibungen Statt hatten, so
koͤnnte dadurch ein großer Theil der Kraft verloren gehen, und man
wuͤrde bei weit mehr Verbrauch an Brenn-Material und Dampf doch
eine weit geringere Wirkung erhalten, als man erlangen sollte.“
„Man wird vielleicht uͤber das Mißverhaͤltniß zwischen den
Mengen des nothwendigen Wassers bei Maschinen mit mittlerem und mit niedrigem
Druke erstaunen. Ich muß jedoch beifuͤgen, daß fuͤr Maschinen von
niedrigem Druke die Grenze der Wahrheit weit naͤher geruͤkt ist,
indem der Dampf hier nur zu 100° geschaͤzt wird, waͤhrend er bis auf 104,
selbst auf 108° steigen kann, und bei diesen Temperaturen der Druk und
das Dampfgewicht weit groͤßer seyn muß, ohne daß man vielleicht bei dem
Baue der Maschine auf diesen Ueberschuß an disponibler Kraft gerechnet hat.
Dieselbe Bemerkung gilt zum Theile auch von Maschinen mit mittlerem Druke, in
welchen der Dampf zufaͤllig bis auf 3 Atmosphaͤren, oder 3 1/2
Atmosphaͤren steigen kann.“
„Was die Sperrung betrifft, so wird diese desto mehr Wirkung
aͤußern, je hoͤher der Druk ist, und desto mehr wird auch an Dampf
und an Wasser erspart werden. So wird also, selbst von Maschinen mit Einem
Cylinder angefangen, Vortheil dabei seyn, wenn man den Druk von Einer
Atmosphaͤre auf Eine und Ein Viertel, und selbst von anderthalb
Atmosphaͤren mit Sperrung auf zwei erhoͤht, vorzuͤglich
wenn die Maschinen stark, und nicht, wie an Spinnereien, zu feinen und zarten
Arbeiten bestimmt sind.“
„In Hinsicht auf Maschinen von mittlerem Druke wuͤrde, wenn man,
statt auf 2 1/2 Atmosphaͤren zu rechnen, einen Druk von 3'/,
Atmosphaͤre anbringen wollte, und die Durchmesser der beiden Cylinder
darnach berechnet waͤren, Ersparung an Dampf und Wasser im
Verhaͤltnisse der groͤßeren Expansion bis zu demselben Puncte
einer halben Atmosphaͤre Statt haben.“
„Zwei Cylinder sind vortheilhaft bei hohem Druke, weil die Sperrung noch
die Kraft durch ihre Ausdehnung in dem großen Cylinder vermehrt, und weil,
worauf man bisher vielleicht noch nicht gehoͤrig achtete, die Sperrung
mit eben so vieler Wirksamkeit arbeiten kann (wenn das gehoͤrige
Verhaͤltniß zwischen den Cylindern hergestellt ist) ohne daß die
Verbindung zwischen dem Kessel und dem kleinen Cylinder waͤhrend eines
Theiles des Laufes der Staͤmpel unterbrochen wird; ein Vortheil, der um
so schaͤzenswerther ist, als dann die Wirkung des Dampfes so zu sagen
gleichfoͤrmig und die Bewegung viel regelmaͤßiger ist, als wenn
die Verbindung mit dem Kessel weit eher unterbrochen wird, ehe noch die
Staͤmpel ihren Lauf ganz vollendet haben; was uͤbrigens bei
Maschinen mit einem Cylinder unerlaͤßlich ist, wenn man von der Sperrung
Vortheil ziehen will.“
„Obschon, der Theorie nach, ein Vortheil dabei
Statt hat, wenn man einen Druk uͤber drei Atmosphaͤren mit
Sperrung und
Verdichtung anwendet, so befiehlt doch die Praxis, diesen Gang nicht zu
uͤberschreiten, wenn der Dienst der Maschinen gehoͤrig gesichert,
und man nicht Unterbrechung der Arbeit zu erleiden und Gefahren zu
fuͤrchten haben soll.“
„Nun kommen noch die Maschinen mit hohem Druke von 5–6
Atmosphaͤren und einem einzigen Cylinder, ohne
Verdichter, folglich ohne Luftpumpe: einfache Maschinen, von geringem
Umfange, die wenig Plaz einnehmen, weniger kosten, und die auch noch mit Sperre
vorgerichtet seyn muͤssen, um noch weniger Brenn-Material zu
brauchen. Da diese Maschinen keinen Verdichter haben, so fordern sie nur wenig
Wasser, indem man dasselbe nur fuͤr den Kessel braucht, und wenn man den
Dampf außen auf eine einfache, zuweilen nuͤzliche, Weise verdichtete,
dasselbe Wasser mit Ersaz eines geringen Verlustes wieder benuͤzen
koͤnnte. Da ihr Gang aber nicht so fest ist, so fordern sie geschiktere
Haͤnde, und mehr Sorgfalt. Nur bei Arbeiten, die oͤfters
unterbrochen werden koͤnnen, gewahren sie wahre Vorheile, die man ihnen
nicht leicht abstreiten wird: allein, sie sind nicht so sicher, wie die beiden
vorigen Arten von Dampfmaschinen mit mittlerem Druke, und gewaͤhren auch
nicht so viel Ersparung an Brennmaterial, da sie beide Sperrung haben.Es muß Ersparung an Brennmaterial bei den Maschinen mit hohem Druke, ohne
Verdichter, Statt haben: 1) weil sie einfacher und ohne Luftpumpe sind,
folglich das Verhaͤltniß der wirklich nuͤzlichen Wirkung
zur Gesammtwirkung viel groͤßer seyn muß; 2) weil die Sperrung
dazwischen kommt. In dieser lezteren Hinsicht waͤre bei Anwendung
eines Drukes von 8–10 Atmosphaͤren mehr Ersparung, als bei
Maschinen von mittlerem Druke. Allein bei Maschinen von so hohem Druke
finden sich mehr Schwierigkeiten in der Anwendung, und, was wohl zu
bemerken ist, die Maschine spielt dann mehr ungleich, und laͤßt
sich, wegen der Ungleichheit in der Wirkung des Dampfes, nicht zu
regelmaͤßigen Bewegungen anwenden. Die Verbindung mit dem Kessel
muͤßte fruͤher abgeschnitten werden, wenn man nicht sehr
große Flugraͤder braucht. Wenn man Maschinen mit hohem Druke ohne
Sperrung brauchen wollte, so wuͤrde man eben soviel Brennmaterial
noͤthig haben, als bei Maschinen mit niedrigem Druke. Wenn man
die Wirkung der Ausdehnung des Dampfes nicht in Anschlag bringt, so
waͤre, nach Obigem, der Verbrauch noch groͤßer. A. d.
O. Wenn in der Praxis der Druk bei diesen Maschinen auf 5 oder 6
Atmosphaͤren beschraͤnkt ist, was soll man von denjenigen denken, bei
welchen der Dampf unter einem Druke von 40 bis 50 Atmosphaͤren arbeiten
soll?.“
„Man hat noch andere Vorschlage gemacht; man hat Kohlensaͤure,
Wasserstoffgas etc. als Triebkraft vorgeschlagen; man kann aber sagen, daß,
waͤhrend man das Wasser, die gemeinste, die wohlfeilste
Fluͤßigkeit durch andere Fluͤßigkeiten ersezen wollte, die weit
hoͤher zu stehen kommen, und deren Eigenschaften nicht so leicht zu dem
beabsichtigten Zweke taugen, oder die sich weit schwieriger anwenden lassen, man
sich sehr weit von dem wahren Wege entfernte. Es geht auch in anderen
Kuͤnsten so. Ideen, die sehr fruchtbare Resultate geben, erzeugen
oͤfters gewisse augenblikliche Lichterscheinungen, die aber bald wieder
unter den nuͤzlichen Anwendungen der urspruͤnglichen Ideen, die
sich unterdessen allgemein verbreiteten, verschwinden.“
„Hr. Perkins, der sich mit Dampfmaschinen mit
sehr hohem Druke beschaͤftigte, ließ sich durch die Kraft des Dampfes bei
sehr hohen Temperaturen, die er gewaltigen zu koͤnnen hoffte,
verfuͤhren, und wollte sie zum Werfen des Geschuͤzes verwenden. Er
glaubte, Kriegs-Maschinen bauen zu koͤnnen, in welchen der Dampf
unmittelbar auf das Geschuͤz wirken sollte, wie das durch die
Entzuͤndung des Pulvers entwikelte Gas auf die Kugeln. Allein seine
Phantasie eilte den Resultaten, die man erlangen kann, voraus. Es gelang ihm nur
Flintenkugeln abzuschießen; Geschuͤz von bloß 4 Pf. Schwere vermochte er
nicht mehr mit einiger Kraft zu schlaͤudern, wie ich in meiner Introduction à l'étude de l'artillerie
und spaͤter noch im Journal des sciences
militaires, 17 livr., erwiesen zu haben
glaube.“
„Wenn man gezwungen ist zu gestehen, daß der Dampf bei dem
gegenwaͤrtigen Zustande der Dinge unter sehr hohem Druke nicht
gewaͤltigt werden kann; so ist es auch nicht minder ausgemacht, daß, wenn
man ihn auch bei den niedrigsten Temperaturen, 100 und 120°, anwendet,
man mittelst ganz gewoͤhnlicher Maschinen die groͤßte Kraft
erhalten kann. Man darf in dieser Hinsicht nur die Durchmesser der Cylinder
vergroͤßern. Auf diese Weise verfertigte man bereits wirklich
Dampfmaschinen von der Kraft von 300 bis 500 Pferden. Um es dahin zu bringen,
daß die Artillerie Geschuͤz mittelst Dampfes werfen kann, hat man noch
große Schwierigkeiten zu beseitigen. Die Geschuͤze bilden nur kleine
Massen, welchen eine sehr große Geschwindigkeit mitgetheilt werden muß. Mittelst
der Dampfmaschinen kann man wohl ungeheuere Massen, aber nur mit einer geringen
Geschwindigkeit, in Bewegung sezen. Diesen Schwierigkeiten suchte ich dadurch
abzuhelfen, daß ich ein Flugrad (volant) von 20 bis
25 Fuß im Durchmesser vorschlug, welchem mittelst eines Raͤderwerkes eine
aͤußerst schnelle Bewegung mitgetheilt werden sollte. Eine 2–3 Fuß
lange, starke, aber elastische, an dem Flugrade angebrachte Schaufel
wuͤrde das Geschuͤz nach und nach aus einer Art von Rumpf, der mit
der Achse des Flugrades in Verbindung ist, in Stuͤken von 4 bis 16 Pf.
Schwere unter einem Winkel von 45° uͤber 120 bis 150 Toisen weit
werfen. Wer die Kraft eines Flugrades kennen lernen will, betrachte nur
dasjenige, welches zu Charenton an dem großen Hammer laͤuft: es hat nur
zwischen 15 bis 16 Fuß im Durchmesser und dreht sich 70 bis 80 Mahl in einer
Minute. Man konnte eine Festung gegen einen nahestehenden Feind mit dieser
Vorrichtung gut vertheidigen;Die alten Ballistiker hatten noch bessere. Es ist in der That
unbegreiflich, wie man bei dem nicht unbedeutenden Werthe eines Schusses
bei Vertheidigung einer Festung gegen einen etwas naͤher
angeruͤkten Feind die herrliche, einfache, wohlfeile, sichere
Ballistik der Alten gaͤnzlich aufgeben konnte. A. d. U. ich habe sie nicht als Idee hingeworfen, sondern genau
studirt.“
„Um eine Idee von der Kraft des Dampfes und den Vortheilen desselben zur
Vertheidigung eines festen Plazes zu geben, will ich nur bemerken, daß eine
Dampfmaschine von der Kraft von 6 Pferden in Einer Stunde 6000 Stuͤke von
6–8 Pfund werfen koͤnnte; daß sie also eben so viel leisten
wuͤrde, als 40 Steinstuͤke oder sogenannte Feuerkazen (Pierriers), die 20 bis 30 Mahl mehr kosten; daß man
nur fuͤr 2 Franken Brenn-Material hierzu noͤthig
haͤtte, statt 900 Franken fuͤr Pulver; daß 7 Mann an dieser
Maschine so viel leisten koͤnnen, als 200 Mann; daß die Gestehungskosten,
die Casematten mitgerechnet, sich wie 1 : 30 verhalten wuͤrden, und die
Sicherheit im Dienste wie 1 : 80. (Journ. de scienc.
militaires, 17 livr.)“
Hr. Madelaine betrachtet nun den Einfluß, den die Groͤße der
Dampfmaschinen auf den Verbrauch des Wassers hat. „Obschon die Wirkung des
Dampfes im Verhaͤltnisse zu der Oberflaͤche der Staͤmpel
steht, und wenn, in einem Augenblike, eine doppelte Kraft erzeugt werden soll,
unter gleichem Druke den Staͤmpeln eine doppelte Oberflaͤche
gegeben werden muͤßte; so beweist doch die Erfahrung, in Hinsicht auf den
ganzen Lauf der Staͤmpel und auf den Widerstand, den sie zu
uͤberwinden haben, und der in der Natur der Maschine liegt, daß eine
Dampfmaschine desto mehr Vortheil gewaͤhrt, je groͤßer sie ist,
weil man, selbst bei niedrigem Druke, mehr Vortheil von der Sperrung ziehen
kann; weil die mechanischen Widerstaͤnde, die Reibungen etc. dort weniger
bedeutend sind, wo der Mechanismus nicht so complicirt ist. Es muß also hier
Ersparung an Brenn-Material und Ersparung an Dampf Statt haben; weniger
an jenem, als an diesem, weil große Oberflaͤchen schwer zu erhizen sind,
und große Mengen Wassers nicht so leicht sich in Dampf verwandeln lassen. Da nun
bei großen Maschinen an Dampf gewonnen wird, so wird man auch weniger Wasser in
dieselben einzusprizen noͤthig haben, und die Graͤnze, ein Zehntel, wird immer desto weiter und weiter
hinausgeruͤkt, je kraͤftiger die Maschinen sind.“
„Hierzu kommt noch, daß auch der Verlust, z.B. Verstreuung des Wassers,
verhaͤltnißmaͤßig weniger bedeutend seyn muß; woraus dann die
Wahrscheinlichkeit noch mehr hervortritt, daß bei Maschinen von 20, 40, 60
Pferden die unerlaͤßlich erforderliche Menge
Wassers unter die von uns angegebene Graͤnze fallen wird. Erfahrung
allein kann indessen hier bestimmen, wie weit diese Verminderung reicht, und wer
bei einer Maschine von der Kraft von 30 bis 40 Pferden einen aͤhnlichen
Apparat, wie den hier beschriebenen, anwenden wollte, muͤßte die
Thatsachen, welche die Praxis ihm liefern wird, sammeln, um neue
Vergleichungs-Puncte zu erhalten, durch welche dann fuͤr jeden
Fall die unerlaͤßlich nothwendige Menge
Wassers bestimmt wird.“
Es versteht sich von selbst, daß bei groͤßeren Maschinen, die Laͤnge
des beschriebenen Apparates verhaͤltnißmaͤßig vergroͤßert, oder der Fall
erhoͤht werden muͤßte.
–
„Wenn man die Frage uͤber die Abkuͤhlung des
Verdichtungs-Wassers unter einem anderen Gesichtspunkte betrachtet, so laͤßt sich,
wenn die Temperaturen des warmen Wassers und des Einsprizungs-Wassers
gegeben sind, der Verlust an Wasser in Folge der Verdampfung à priori bestimmen.“
„Es sey die Temperatur des heißen Wassers = 38°, und die der
Einsprizung = 18°; so wird, bei unserer Maschine von der Kraft von 6
Pferden, die Menge des Einsprizungs-Wassers in Einer Minute 49,72 Kilogr.
betragen. Rechnet man hierzu noch das Wasser, welches durch die Verdichtung des
Dampfes entsteht, so hat man 51,25 Kilogr. bei einer Temperatur von 38°,
welche man, durch Verdampfung, auf eine Temperatur von 18°
zuruͤkfuͤhren muß.“
„Wenn x = der Menge Wassers, die nach Abzug
des durch Verdampfung verloren gegangenen Wassers uͤbrig bleibt; so wird
51,25 Kilogr. – x den erlittenen Verlust
ausdruͤken, welcher durch die Gleichung 51,25 × 38 = x × 18 + 650 (51,25 – x) bestimmt wird, wornach x = 49,72 K., und der Verlust = 1,53 Kilogr. waͤhrend Einer
Minute, und 92 Kilogr. in Einer Stunde; so daß die 10 Kubik-Meter in dem
Behaͤlter fuͤr einen Dienst der Maschine von 109 Stunden
zureichten: was mehr als das Doppelte der Zeit betraͤgt, die die
Erfahrung angibt, nach welcher 10 Kubik-Meter nur fuͤr den Dienst
von 48 Stunden wirklich hinreichen.“
Auf diese Betrachtungen allein gestuͤzt, gab ich in einer Notiz
uͤber Steinsaͤgen im Producteur,
Januar 1826, 1/25 des nothwendigen Wassers als hinreichend zum Dienste der
Dampfmaschinen an. A. d. O.
„Man wird sich diesen Unterschied erklaͤren koͤnnen, wenn
man bedenkt, daß, abgesehen von dem Verluste an Wasser, welcher bei dem Dienste
der Saͤge Statt hatte, man 1) noch einige Infiltrationen abrechnen muß,
die durch alle moͤgliche Vorsicht doch nicht verhindert werden
koͤnnen; 2) den Verlust an Dampf, welcher durch die
Sicherheits-Klappen entweicht etc.; 3) die Zerstreuung der
Wassertheilchen waͤhrend des Falles durch die Bewegungen der Luft. Da
aber der Verlust durch Infiltration und durch die Klappen außerordentlich gering
ist, und der Bedarf an Wasser zum Dienste der Saͤge nur 1/20, der 10
Kubik-Meter betraͤgt; so muß man nothwendig schließen, daß der
Verlust an Wasser durch Zerstreuung desselben in der Luft dem Verluste durch
Verdampfung wenigstens gleich kommt, und daß man nicht Maßregeln genug ergreifen kann, um
sich dagegen sicher zu stellen.“
„Man wird ohne Zweifel bemerkt haben, daß bei Berechnung des Verlustes
durch Verdampfung dieser, nach den angegebenen Thatsachen, dem Gewichte nach
gleich war der Menge Dampfes, welche der Kessel lieferte; so daß, abgesehen von
dem uͤbrigen oben erwaͤhnten verschiedenen Verluste, das zur
Verdichtung des Dampfes angewendete Einsprizungs-Wasser nur als Vehikel
fuͤr den in Wasser verwandelten Dampf gedient hat, und sich desselben nur
bemaͤchtigte, um der Atmosphaͤre genau so viel Dampf wieder zu
geben, als der Kessel geliefert hat. Ja wenn man den Verlust durch die
Verdampfung nur allein berechnet, so wird derselbe eine bestaͤndige
Groͤße, die dem Gewichte des Dampfes gleich ist, die Temperatur des
Einsprizungs-Wassers mag uͤbrigens noch so verschieden seyn. Man
kann sich hiervon uͤberzeugen, wenn man in den obigen Rechnungen statt
der Temperatur von 18°, eine Temperatur von 22°, von 14°
nimmt. Man wird allerdings weniger Injections-Wasser bei 14°, und
mehr bei 22° brauchen; allein, da das Gewicht des Dampfes, welches der
Kessel liefert, eine bestaͤndige Groͤße ist, so wird man auch
immer auf denselben Verlust von 92 Kil. in Einer Stunde fuͤr eine
Dampfmaschine von der Kraft von 6 Pferden zuruͤkkommen, und das
Verdichtungs-Wasser wird auf 38° bleiben.“
Der Hr. Verfasser schließt mit Angabe einiger Vorsichts-Maßregeln, die man bei
Anwendung seines Apparates zu beobachten hat, und einiger Bemerkungen uͤber
die im Bulletin December 1826 (Polyt. Journ. B. XXIV. S. 16) erwaͤhnten Mittel.
„Ich habe“ sagt er „bereits bemerkt, daß man
vergebens versuchte, das warme Wasser dadurch abzukuͤhlen, daß man
dasselbe in offenen Leitungen umher laufen ließ. Es ist nicht mehr Vortheil
dabei, wenn man dasselbe in einer Spiegelflaͤche
auf eine Masse von Faschinen fallen laͤßt; denn, wenn man
leztere auch noch so sorgfaͤltig legt, so werden die Aeste doch immer auf
einander gedruͤkt, andere werden verruͤkt, die Luft wird weniger
durchstreichen, das Wasser, das zwischen den Reisern durchstroͤmt; wird
weniger zertheilt werden, das Holz wird die Temperatur des warmen Wassers
annehmen, und die Verdampfung, die nur in dem Maße der Vertheilung der
Fluͤßigkeit und der Beruͤhrung derselben mit der sie umgebenden
Luft Statt hat, wird viel weniger bedeutend seyn.“
„Wenn man nur eine schwache Quelle zur Verfuͤgung hat, kann
hoͤchstens Nachtheil dadurch entstehen, wenn man
das Wasser derselben und das Verdichtungs-Wasser in denselben
Behaͤlter leitet, wo man auf diese Weise eine groͤßere
Abkuͤhlung erhalten wollte.“
„Man kann auch sehr zweifeln, ob es vortheilhaft und bequem waͤre,
das warme Wasser bei seinem Austritte aus dem
Verdichter durch eine Saug- und Druk-Pumpe aufzufangen, und
dasselbe in einem Wasserstrahle in die Luft zu sprizen, und es hierauf in
thoͤnernen Gefaͤßen aufzufangen etc.“
„Die Vorrichtung, die an eine der Mauern des Gebaͤudes angelehnt
ist,Unter gewissen Umstaͤnden kann dieser Apparat auch
gaͤnzlich isolirt werden; auf diese Weise wird, ohne mehr Plaz zu
fordern, jedoch mit etwas mehr Kosten, der Luft freierer Durchgang
gewaͤhrt, und die Verdampfung erleichtert, wobei jedoch die noͤthigen Maßregeln getroffen werden
muͤssen, daß nicht durch Zerstreuung der Wassertheilchen zuviel
Wasser verloren geht. Man koͤnnte dann dem Apparate die Form
einer abgestuzten vierseitigen Pyramide geben, die aus vier
Hauptpfeilern besteht, die unter einander verbunden sind, und auf welche
Bretter in starker Neigung und in gehoͤriger Entfernung von
einander aufgenagelt sind. Es waͤre gut, wenn man diese Bretter
dort, wo sie aufliegen, beweglich machte, um dadurch den Zug der Luft zu
reguliren, und noͤthigen Falls zu verhindern, daß nicht durch zu
starken Zug Wasser verjagt wird. A. d. O. muß Vorzugsweise gegen jene Seite gestellt seyn, die den herrschenden
Winden am meisten ausgesezt ist. Auf jeder Seite des Apparates muͤssen
einige Baken aus Blech oder aus Brettern angebracht seyn, um zu
verhuͤten, daß das Wasser nicht zerstreut oder verjagt wird,
waͤhrend alle Vorkehrungen getroffen werden sollen, um dasselbe soviel
moͤglich zu zettheilen. In dieser Absicht koͤnnen, statt eines
Gitters, zwei oder drei angebracht werden, die in entgegengesezter Richtung
geneigt seyn muͤssen.“
„Es ist nicht unumgaͤnglich noͤthig, daß das Wasser oben in
den Dachrinnen umherlaͤuft, indem man auf diese Weise nur wenig an
Abkuͤhlung desselben gewinnt. Die Rinnen dienen vorzuͤglich zur
Benuͤzung des Regenwassers. Wenn man sie anwenden will, muͤssen
sie flach und aus angestrichenem Bleche seyn, um die Verdampfung ein Mahl durch
die breitere Oberflaͤche des Wassers und dann durch die
Waͤrmeleitung des Metalles selbst zu beguͤnstigen.“
„Statt eines großen Behaͤlters kann man auch einen kleineren
anlegen, so wie an dem Pump-Brunnen, wo dann die Pumpe waͤhrend
der Arbeit der Maschine ununterbrochen spielen, und das verbrauchte und
verduͤnstete Wasser ersezen kann. Dadurch wird zugleich auch das
Einsprizungs-Wasser immer in einer niedrigeren Temperatur erhalten
werden.“
„Da Kupfer und Messing in Beruͤhrung mit Wasser, zumahl bei einer
etwas hoͤheren Temperatur, weit weniger leidet, als Eisen, so wird es gut
seyn, wenn man zu den Rinnen, Gittern, Baken etc. diese Metalle statt des Eisens
anwendet, da die Auslagen nicht viel mehr betragen, und diese Metalle immer
ihren inneren Werth behalten.“
„Uebrigens muß man die Infiltrationen, und vorzuͤglich das
Zerstreuen, Verjagen des Wassers soviel moͤglich
verhuͤten.“
–
Ersparung des Wassers bei Dampfmaschinen wird um so noͤthiger, als diese
gerade in jenen Gegenden, die wasserarm sind, am nothwendigsten werden.
Hr. Madelaine zeigt am Ende noch, welcher erstaunliche
Unterschied selbst bei kleinen Maschinen, die nur die Kraft von 6 Pferden haben,
hinsichtlich des Wassers und des Kohlen-Bedarfes bei verschiedenem Druke
Statt hat.
Textabbildung Bd. 26, S. 58
Kohle; Wasser; in Dampf; zur
Einsprizung; Unerlaͤßlich nothwendiges Wasser; Bei mittlerem Druke von 2
1/2 Atmosphaͤren; Bei niedrigem Druke von 1 Atmosphaͤre
„Da der Kessel mit Verdichtungs-Wasser gespeiset wird, so darf man
das Wasser in Dampf nicht als verausgabt betrachten. Man sieht ferner aus dieser
Tabelle, daß bei Maschinen von mittlerem Druke nicht nur Ersparung an
Brennmaterial, sondern selbst an Wasser Statt hat, wo dasselbe gespart werden muß. Ferner muß
man bemerken, daß obige Zahlen sich auf die Temperaturen von 12° und
38° fuͤr das Einsprizungs- und Verdichtungs-Wasser
beziehen, und daß fuͤr andere Temperaturen, wie 10° und
50°, die Zahlen 2,160 Kil. und 4,020 Kil. viel geringer ausfallen, und
dann nur 1,380 Kil. und 2,547 Kil. geben werden, woraus uͤbrigens noch
erhellt, daß man Wasser ersparen kann, wenn man die Verdichtung auf 50 statt auf
38° bringt, wobei nicht viel Kraft verloren geht, indem diese
Temperaturen mit 0,120 und 0,062 Atmosphaͤren correspondiren. Die
Temperatur des Einsprizungs-Wassers hat selbst weniger Einfluß, als die
des Verdichtungs-Wassers, und koͤnnte ohne besonderen Nachtheil
auf 15 bis 20° stehen, da dann die Temperatur des anderen einige
Einheiten uͤber 38° steht. Diese wichtigen Folgen ergeben sich
bloß aus Entwiklung der einfachen Gleichung 1,53 Kilogramm (650° –
38°) = x (38° – 12°),
wenn man die Zahlen 12 und 38 aͤndert.“
„Um die Menge des noͤthigen Einsprizungs-Wassers zu
bestimmen nahm ich mit Hrn. Clément an, daß
der Dampf 550° gebundenen Waͤrme-Stoff erhaͤlt, oder
daß Ein Gramm Dampf von 100°, verdichtet und auf 0°
zuruͤkgefuͤhrt, eine solche Menge Waͤrme-Stoffes
fahren lassen muß, daß ein Gramm Wasser dadurch seine Temperatur von 0°
auf 650° erhoͤht, oder daß 6,50 Gramm dadurch von 0° auf
100° gebracht werden. Hr. Despretz hat aber
aus mehreren Versuchen 540 als das Mittel gefunden, statt 550 (Siehe Annales de Chimie 1824). Bei Annahme der Zahl 540
wuͤrde die Menge des noͤthigen Einsprizungs-Wassers kleiner
werden, als die oben berechnete.“
„Ich habe versucht zu beweisen, daß der Dampf bei gleichen Gewichten
merklich groͤßere Mengen Brenn-Materiales fordert, in dem
Verhaͤltnisse, als man demselben einen hoͤheren Druk gibt. Wenn
man annaͤhme, daß diese Mengen nur dieselben blieben, so wuͤrde
daraus folgen (wie Hr. Clément schon in einer
Abhandlung vom J. 1819 erwiesen hat), daß, wenn man die Sperrung nicht
benuͤzt, man nur in sofern Ersparung an Brennmaterial bei hohem Druke
erhielte, als man durch die Ausdehnung des Dampfes gewaͤnne; wenn aber
dasjenige, was ich sowohl uͤber die Umstaͤnde, die hier Einfluß
haben, als uͤber den Dampf selbst, vorgetragen habe, richtig ist; so wuͤrde der
groͤßere Aufwand an Brennmaterial die Wirkung der Ausdehnung reichlich
ersezen. Ich muß hier noch bemerken, daß, wenn ich dem Druke auf das Wasser
waͤhrend des Siedens Einfluß zugestehe, ich nicht behauptet habe, daß
sich mit der Zeit weniger Dampf bilden wird; sondern daß dasselbe, nach den
angefuͤhrten Beispielen, sich weniger schnell entwikeln wird, und daß,
bei dieser Verspaͤtung, nicht minder Kohlenverbrauch Statt hat, oder daß,
wenn die Verdampfung alle verlangte Schnelligkeit erhaͤlt, diese nur
durch groͤßeren Verbrauch von Brennmaterial erlangt werden
kann.“
„Ich habe angenommen, daß Ein Kilogramm Steinkohlen 5 bis 6 Kilogramm
Wasser von der gewoͤhnlichen Temperatur in Dampf verwandelt. Watt rechnet auf 6, bis 6,25 mit
Newcastle-Kohle. Rumford rechnet auf 7
Kilogramm. Wenn keine Waͤrme verloren ginge, so wuͤrde, nach Hrn.
Clément, 1 Kilogramm Steinkohlen
ungefaͤhr 10,8 Kil. Wasser von 0° in Dampf verwandeln, und nach
den genauesten Versuchen des Hrn. Despretz, vermag 1
Kilog. Kohle aus verkohltem Zuker (welche nichts Fremdartiges enthaͤlt),
12,36 Kilogramm Wasser von 0° in Dampf zu verwandeln. (Annales de Chimie. 1823.) Hieraus erhellt, wieviel
Hize verloren geht, und wieviel noch fuͤr bessere Benuͤzung
derselben zu thun uͤbrig bleibt. Es waͤre sehr der Muͤhe
werth, uͤber die Verdampfung unter verschiedenem Druke Versuche zum
Behufe der Kuͤnste im Großen anzustellen.