Titel: | Zeuner's Abhandlungen über die calorimetrische Untersuchung der Dampfmaschinen; von Gustav Schmidt. |
Autor: | Gustav Schmidt |
Fundstelle: | Band 246, Jahrgang 1882, S. 105 |
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Zeuner's Abhandlungen über die calorimetrische Untersuchung der Dampfmaschinen; von Gustav Schmidt.
Ueber die calorimetrische Untersuchung der Dampfmaschinen.
Der ersten Abhandlung Zeuner'sCivilingenieur, 1881 S. 385, besprochen in
D. p. J. 1882 244 1. ist nun eine zweiteCivilingenieur, 1882 S. 353.
gefolgt. In der ersten Abhandlung heiſst es S. 414: „Nach dieser Formel ist nun
für einige mögliche Werthe von δ die folgende Zusammenstellung berechnet.“ Es
folgt dann eine kleine Tabelle mit 6 Werthen von δ. Für
den vorletzten Werth ist das Gewicht des im schädlichen Raum gedachten Gemisches G0 von Wasser und Dampf
nahezu gleich der Speisewassermenge für einen Hub. Für den letzten Werth von δ ist es sogar mehr als 3 mal so groſs als die
Speisewassermenge. Die Wassermenge in dem Gemische G0 soll nun wesentlich jene Erscheinungen
mit veranlassen, welche die Elsässer den Cylinderwänden allein zuschreiben.
Hirn drückt diese Zeuner'sche Auffassung in drastischer Weise so aus: „Zeuner muthet uns zu, wir hätten Wasser für Eisen
gehalten.“
In der zweiten Abhandlung sagt Zeuner, wohl einsehend,
daſs er weit über das Ziel geschossen hat, nur mehr so: „Der Kernpunkt unserer
Meinungsdifferenz liegt nun weniger darin, ob der Werth G0 groſs oder klein ist, sondern
ob bei den angenommenen calorimetrischen Untersuchungen diese Gröſse überhaupt
mit in Betracht gezogen werden muſs oder nicht; ich behaupte das erstere und bin
allerdings, nebenbei gesagt, auch noch der Ansicht, daſs unter Umständen der
zugehörige Wassergehalt doch beträchtlich sein kann.“ Hierauf muſs ich
bemerken, daſs ich schon in meinem ersten Referate (vgl. 1878 227 321) über die Epoche machende Brochüre Hallauer's und Genossen, betreffend die calorimetrische Untersuchung der
Hirn'schen Maschine, die Zeuner'sche Gröſse G0 unter dem Zeichen m0 als ganz selbstverständlich in meine
Formeln einbezog, allerdings ohne ausdrückliche Berücksichtigung des möglichen
Wassergehaltes.
In diesem Referate habe ich, Zeuner's Grundzügen
folgend, das Gewicht eines Gemenges mit M, die
enthaltene Dampfmenge mit m bezeichnet, für Beginn der
Expansion den Stellenzeiger 1, für das Ende derselben den Zeiger 2, für den Auspuff
3 und für das Injectionswasser 0 gewählt, so daſs M0 das Gewicht des Einspritzwassers für
einen Hub, t0 dessen
Temperatur, t3 die
Temperatur des ausgeworfenen Wassers, M0(t3 – t0) die von M0 aufgenommenePraktisch
gleichwerthig mit dem theoretischen Werth M0(q3 –
q0)., Mt3 die in der
Speisewassermenge M beim Ausguſs aus dem Condensator
enthaltene Wärmemenge, also M0(t3 – t0) + Mt3 die im Condensator vorgefundene Wärme bezeichnete.
Die von dem hinter dem Kolben schiebenden Dampf abgegebene Admissionsarbeit wurde mit
L1 die
Expansionsarbeit mit L2
bezeichnet, die Summe L1 + L2 = La ist die „absolute
Arbeit“
Hallauer's und die vom vor dem Kolben fortgeschobenen
Dampfe aufgezehrte Arbeit wurde L3 genannt, wonach die indicirte Arbeit für einen Hub in
Meterkilogramm Li = L1 + L2 – L3 ist. Durch
Multiplication mit A = 1 : 424 erhält man diese
Arbeiten in Calorien ausgedrückt.
Im schädlichen Raum setzte ich eine Dampfmenge m0 mit der
Energie i für 1k,
also eine vorhandene Energie m0i voraus, wonach die Energie bei Beginn der Expansion U1 = (M + m0)q1 + m1ρ1, jene
am Ende derselben U2 =
(M + m0) q2 + m2 ρ2
geschrieben werden konnte.
Da nun aber Zeuner in seiner ersten Abhandlung ein (wie
ich glaube übertriebenes) Gewicht auf den Wassergehalt des im schädlichen Raum
enthaltenen Dampfes legte, so folgte ich mit Hallauer
den Ausführungen Zeuner's, bezeichnete die vor dem
Kolben befindliche Energie bei Beginn der Compression mit U4 = M4q4 + m4ρ4, die Compressionsarbeit mit L4 und die bei Beginn
des Gegendampfes vor dem Kolben vorhandene Energie mit U5 = M5q5 + m5ρ5, wobei
natürlich M5 = M4 ist und U5 dieselbe Bedeutung
hat wie früher m0i.
Ich muſste dies vorausschicken, weil Zeuner eine ganz
andere Bezeichnung anwendet, bei welcher nicht ersichtlich ist, daſs die Zeuner'schen Gleichungen gar nichts anderes Neues
enthalten, als eben nur den genaueren Werth U4 + AL4 statt des für die Praxis hinreichenden
Näherungswerthes m0i.
Behufs Uebertragung der Zeuner'schen Gleichungen in
meine Bezeichnung wolle man folgende Werthe als gleichbedeutend ansehen:
Zeuner:
G
G0
Gi
Q = Gλ
Qv
Qc
Qa
Qd
Schmidt:
M
M5 = M4
Mo
Q = M0 + mrBei überhitztem Dampf: Q = M[λ + C(t' – t)].
α
ε
Q1
q'
Zeuner:
Ln
Lb
Lc
Ld
Li
q1
q2
q
3
q
0
q
4
qi
Schmidt:
AL1
AL2
A(L3 – L4)
AL4
ALi
q1
q2
q4
q
5
q
3
q0
Zeuner:
G0 (q0 + x0ρ0)
(G + G0)(q1 +
x1ρ1)
(G + G0)(q2 + x2q2)
Schmidt:
U5 = M3q5 +
m3ρ5
= m0i
U1 = (M +
M3)g1 + m1ρ1
U2 = (M + M3)q2 + m2ρ2
Zeuner:
G0 (q3 + x3ρ3)
Gi(q4 – q1)
Gq4
G
0
(q2 –q3)
Schmidt:
U4 = M4q4 + m4q4
M0(t3 – t0)
Mt3
M5 (q2 – q4)
Zeuner:
V2y2
V
3
γ
3
Schmidt:
m2 = V2y2
m4 = V4γ4
Auſserdem hat Zeuner eine Gröſse
Qb, der ich keine
Bezeichnung verlieh, und theilt er die kleine Gröſse α,
nämlich den Wärmeverlust nach auſsen in 2 Theile α' und
α'' welche er mit Qv' und Qv'' bezeichnet, wovon ersterer auf die
Admissionsperiode, letzterer auf die Expansionsperiode entfallen soll.
Mit Hilfe obiger Uebersetzungstafel schreiben sich die Zeuner'schen Gleichungen, welche nur für eincylindrige Maschinen ohne Dampfmantel gelten, also in dieser
Beziehung weniger allgemein sind als meine Formeln für zweicylindrige Maschinen mit Dampfmantel, wie
folgt:
(I) . . . . AL1 + Q1 + α' = Q
+ U5 – U1.
Meine analoge Gleichung lautet:
δ1 = ε – ε1
= Q0 + m0i – Q1 – AL1 – U1.
Hierin ist Q0 = mr + Mq gleich der Gesammtwarme Q minus der vom Dampfmantel gebrauchten Wärmemenge μr. Da aber bei Zeuner kein Dampfmantel angenommen ist, so folgt Q0 = Q.
Die Gröſse m0i ist allgemeiner = U5 und die Gröſse α' ist vernachläſsigt. Dagegen ist Q1 nicht wie bei Zeuner aus dieser Gleichung, sondern direkt
berechnet gedacht, daher der erste Theil nicht = 0, sondern als Verification
aufgefaſst; denn an und für sich soll die ganze für einen Hub verfügbare Wärme Q + U5 aus der dem Cylinder in der Admissionsperiode zugeführten Wärme
Q1, aus der auf
Admissionsarbeit verwendeten Wärme AL1 und aus der Energie U1 bei Beginn der
Expansion bestehen, wenn α' vernachläſsigt wird.
Wenn Zeuner behauptet: „Diese
Gleichung kennen und benutzen die Elsässer in ihren Arbeiten nicht und darin
liegt ein Hauptfehler ihrer Schlüsse und Rechnungen“, so hätte er wohl
hinzufügen dürfen, daſs jedoch diese Gleichung sich schon in meinem ersten Referate
in D. p. J. 1878 227 321 mit
der Nummer (12) vorfindet, keineswegs aber von ihm aufgestellt wird. – Offenbar ist
ihm dies entgangen.
(II) . . . . AL2 – Qb + α'' =
U1 – U2.
Da früher α' vernachläſsigt wurde, so
ist jetzt das ganze α statt α'' einzusetzen, woraus folgt:
Qb
= AL2 + U2
– U1 + α',
d.h. die von dem Cylinder nach innen und nach außen (diesen Zusatz läſst Zeuner irrthümlich aus) während der Expansionsperiode
abgegebene Wärmemenge besteht aus der auf Arbeit verwendeten Wärme AL2, aus der Vermehrung
der Energie = U2 – U1 und aus dem Wärmeverlust α. Die Gleichung fehlt bei mir, weil es nicht nöthig ist, Qb besonders zu
berechnen. In der ersten Abhandlung hat Zeuner ganz
richtig Qb + Qv statt Qb geschrieben und
unter Qb nur den Werth
AL2 + U2 – U1 verstanden, der nach innen abgegeben
wird.
(III) . . . A(L3 – L1) + ε =
Mt3 + M0(t3 – t0) + U4 – U2 oder
ε = U4 + AL4 –
U2 – AL3 +
M0(t3 – t0) + Mt3.
Meine entsprechende Gleichung (V) lautet dagegen für eincylindrige
Maschinen:
ε2
= U5 – U2 –
AL3 + M0(t3 – t0) + Mt3 +
δm.
Das Zusatzglied δm
bedeutet den Wärmeverlust am Condensator, welchen Zeuner nicht in Rechnung zieht. Der Unterschied besteht also nur darin,
daſs Zeuner richtiger mit U4 + AL4 statt mit U5 rechnet. Die im Condensator
vorfindliche Wärmemenge M0(t3 – t0) + Mt3 muſs nämlich bestehen aus der bei dem Auspuff von den Wänden
abgegebenen Auspuffwärme ε, aus der bis Beginn der
Compression abgegebenen Energie U2 – U4 und aus der bis dahin verrichteten äuſseren Arbeit in Calorien gemessen
= A(L3 – L4), muſs also = ε + U2 – U4 + A(L3 – L4) sein, wie es die Zeuner'sche Gleichung (III) besagt.
Hierin liegt also eine Verbesserung meiner Gleichung, denn U4 + AL4 ist nicht = U5, sondern der
Unterschied q' = U4 + AL4 – U5 ist während der Compression an die Wände abgegeben
worden. Letztere von mir mit (4) bezeichnete Gleichung kommt schon in der ersten
Abhandlung Zeuner's vor und es
war allerdings ein gewiß unbeabsichtigtes Versehen meinerseits, dies in meinem
Aufsatz nicht hervorgehoben zu haben.
(IV) . . . . AL4 – q' = U5 –
U4
ist die eben angeführte, unbestritten Zeuner zugehörige Gleichung. Natürlich hatte q' bei den bisherigen Maschinen selten einen
erheblichen Werth. Da man aber gegenwärtig mit Recht sehr starke Compressionen
anwendet, so soll q' allerdings beachtet werden.
(V) . . . . ε = Q – AL1 – α + U4 –
U2 – A(L3 –
L4).
Da Li =
L1 + L2 – L3 ist,
so schreibt sich diese Gleichung auch so:
ε = Q – A(L1 + L2 – L4) – α + U4 –
U2 oder
(V') . . . . ε = Q + U4 + AL4 – U2 – A(L1 + L2) –
α..
Meine entsprechende Gleichung (II) lautet:
ε = Q0 + μr + m0i – U2 – ALa – α,
oder weil Q0 + μr = Q ist, m0i die Bedeutung U5 hat und La = L1 + L2
ist:
ε = Q + U3 – U2 – A(L1 + L2) – α.
Sie enthält also auch denselben Fehler wie meine
Gleichung (V), nämlich U3 statt richtiger U4 + AL4.Diese
Gleichung habe ich zuerst unter (14) in D. p.
J. 1878 227 321 aufgestellt und 1880 237 420 den Nachweis geliefert, daſs Leloutre schon i. J. 1874 im Sinne dieser
Gleichung gerechnet hat.
Setzt man in der richtigen Gleichung (V):
U4 = M4q4 + m4ρ4, U2 = (M + M4)q2 + m2ρ2, so
folgt:
ε + α = Q +
M4q4 + m4ρ4 + AL4 – Mq2 – M4q2 – m2ρ2 – A(L1 + Z2)
oder: ε + α + M4(q2 – q4) = Q – Mq2 + m4ρ4 – m2ρ2 – A(L1 + L2 –
L4).
Dies ist Zeuner's Gleichung
(C).
Die aus III abgeleitete Zeuner'sche Gleichung (VI) ist
mit letzterer natürlich gleichbedeutend.
(VII)Zugleich auch
Gleichung (A). . . . . AL1 + α = Q – Mt3
– M0(t3 – t0) oder
0 = Q – ALi – α – M0 (t3 – t0) – Mt3.
Diese Gleichung ist identisch mit meiner auf eincylindrige
Maschinen angewendeten Gleichung (I), wenn im ersten Theil an Stelle von 0 die
Verification δ gesetzt wird. Es bildet diese Gleichung
die Grundlage der Hirn'schen „praktischen Theorie
der Dampfmaschine“ oder der calorimetrischen Untersuchungsmethode; sie wurde
von Hirn mit Auſserachtlassung des Gliedes ALi welches erst Grashof in seiner Kritik hinzufügte, schon im J. 1857
im Bulletin de Mulhouse, Nr. 138 und 139 aufgestellt
und ist in Leloutres AbhandlungBulletin de la Société industrielle du Nord de la
France. Um jeden Zweifel über die Richtigkeit dieser Behauptung zu
belieben, welchen die Redaction des
Civilingenieur als Grund der Nichtannahme einer kurzen Erklärung
meinerseits in der genannten Zeitschrift angeführt hat, finde ich mich
veranlaſst, die oben citirte Gleichung Leloutre's aus dem J. 1874 hier anzuführen. Sie lautet:(M' – M) (Θn – Θ0) = (M – n) (606,5 + 0,305t0 – Θn) + n (q
– Θn) – AFi – ΣNd. i. nach meiner Bezeichnungsweise:M0(t3 – t0)= m(λ –
t3)
+ (M – m) (q – t3) – ALi –
α= m(λ – q) + Mq – Mt3 – ALi – α= Q – Mt3 – ALi – αund nach der Bezeichnung Zeuner's:Gi(q4
– qi) = Gλ – Gq4 – Li – Qv oder Li + Qv = G (λ – q4) – Gi(q4 – qi) . . . (VII) zweiter
Theil vom J. 1874 S. 139 angeführt. Alle Arbeiten Hallauer's fuſsen auf derselben und Zeuner
sagt: „Merkwürdiger Weise kommen die Elsässer auch nirgends auf Gleichung
VII.“ – Es erscheint dieser Ausspruch vollständig
räthselhaft. Wie man sieht, hätte Zeuner seine
erste Abhandlung viel kürzer fassen und die zweite auf den einzigen noch nicht
ausgetragenen Punkt beschränken können, die von Hallauer angewendete Berechnung von Q1 betreffend. In meinem Aufsatz in D. p. J. 1882 Bd. 244 heiſst es S. 4 nicht ganz richtig: Die in der
Admissionsperiode an die Wände abgegebene Wärmemenge ist daher nicht = (m + m5 – m1)r1 sondern:
Qt = (m +
m5 – m1)r1 + q' – q'' . . . . . (6)
Es ist nun allerdings ganz richtig, daſs in meiner aus den
früheren Referaten herrührenden Gleichung für den ersten Hallauer'schen Werth der Auspuffwärme:
ε1 = Q1 + μr – (AL2 + U2 – U1) – α . . . . (III)
statt Q1 der in (6) angegebene Werth einzusetzen sei; allein dieser
Werth ist nicht die in der Admissionsperiode, sondern die in der Compressions-, Gegendampf- und Admissionsperiode an die
Wände abgegebene Wärmemenge; denn er besteht ja aus dem Bestandtheil q' = U4 – U5 + AL4,
welcher in der Compressionsperiode, und aus dem Bestandtheil:
Qa =
(m + m5 – m1)r1 –
q'',
welcher während der Gesammtadmission (Gegendampf- und
Füllungsperiode) an die Wände tritt. Es ist also:
ε1 = Qa + q' + μr – (AL2 + U2 – U1) – α,
worin jetzt das Zeuner'sche Qa so wie früher durch
das Zeichen Q1 ersetzt
werden muſs. Für μ = 0 ist demnach:
ε1 =
Q1 + q' – (AL2 + U2 – U1) – α
und diese Gleichung ergibt sich auch, wenn man die Zeuner'schen Gleichungen:
(V)
ε = Q – A (L1 +
L2 – L3) – α + U4 – U2 – A(L3-L4)
(IV)
0 = q' + U5 – U4 – AL4 und α' vernachläſsigend:
(I)
0 = AL1 + Q1 –
Q – U5 + U1
addirt. Bei Zeuner fehlt diese
meine Gleichung (III) für den Hallauer'schen Werth ε1 weshalb Zeuner auch die Hallauer'sche Verification ε1 – ε2 nicht erhalten kann. Eben deshalb hat Zeuner auch von seiner neuen Gleichung (IV) gar keine Nutzanwendung gemacht, denn in den Zeuner'schen Gleichungen (III) für mein ε2 und (V) für mein ε kommt q' nicht vor. Nur
auf den ersten Werth Hallauer's für die Auspuffwärme,
auf ε1, hat q' einen Einfluſs. Meine Gleichungen (5), (6) und (7)
bezieh. der Ansatz:
Qa =
(m + m5 – m1) r1 – q'', wobei
q'' = m5C(t1 – t5) + (M5 – m5)(q4 – q5) . . . . . (5)
erklärt Zeuner für unrichtig und
hat hierin wohl recht, wenn die Admissionsspannung nicht constant ist. Allein wer
solche Gleichungen anwendet, versteht ja wohl auch ihren Sinn und wird es so machen
wie M. Schröter bei Untersuchung der Augsburger
Compoundmaschine, nämlich in der Gleichung für Qa = Q1 die Gröſse r1 nicht auf die Spannung bei Ende der Admission, sondern auf jene im Mittel derselben beziehen. Zeuner unterläſst ganz einfach die direkte Berechnung von Qa, welche sich gerade
durch die Verification ε1 – ε2 oder,
wie ich es vorziehe, δ1
= ε – ε1 als ganz
richtig erweist.
Betreffend die numerischen Beispiele Zeuner's ist es schwer, ihm zu folgen, weil der Text nicht hinreichend
ausführlich ist. Für den Versuch an der Hirn'schen Maschine vom 27.
August 1875 konnte ich wohl Zeuner's Gleichung (14)
verificiren; es ergibt sich nämlich nach meiner Bezeichnung:
Q = 193,96, m4ρ4 = 2,01, Q + m4ρ4 = 195,97, Mq2 = 26,72, m2 ρ2 =
122,64,
ALi = 21,86 A(L3 – L4) = 1,97, also A(Li + L3 – L4) = A(L1 + L2 – L4) =
23,83,
folglich nach Zeuner's
Gleichung (C):
ε + a + M1(q2 – q4) = 195,97 – [26,72 + 122,64 + 23,83] = 22c,78,
wie Zeuner angibt; jedoch
die andere Angabe, daſs Hallauer ε + a = 25c,24 finden
soll, kann ich mir nicht erklären, da nach Hallauer's
älterer Rechnung ε1 =
20,46, ε2 = 19,66,
Mittel 20,05, nach neuerer Angabe ε = 20,35 und für den
Einzelversuch α = 1,25, im Mittel aller Versuche
berechnet aus der Fundamentalgleichung (VII) oder (A) α
= 2,5 ist, daher ε + a höchstens = 22,85, nicht aber
25,24.
Auch die Angabe, Hallauer hätte Qa = 13,96 statt 8,25
nach Zeuner gefunden, beruht auf einem Irrthum seitens
Zeuner; denn Hallauer
fand nicht Qa, sondern
CM(t' – t1) =
13,97, (M + m0 – m1)r1 = – 2,29 und berechnete hiermit Q1 = 13,97 – 2,29 =
11,68Vgl. Mittheilungen des Architekten- und Ingenieurvereins
in Böhmen, 1877 Heft 4 S. 35. statt nach Zeuner 8,52. Der Unterschied von 3,16 liegt zum Theil
darin, daſs Zeuner α = 0,85 herausrechnet statt
richtiger aus allen 8 Versuchen im Mittel α = 2,5.
Ebenso ist es mir nicht gelungen, herauszubringen, wieso Zeuner a. a. O. S. 373 Qa = 14,55 findet. Unbedingt ist dieser
Werth nicht dem Versuche entsprechend, sondern der Hallauer'sche Werth Qa = 29,40 richtiger.
Weit lehrreicher wäre es gewesen, wenn Zeuner das Beispiel Hallauer's für den
Versuch vom 8. September 1875 mit den 4 Hypothesen von G0 analysirt hätte.
Wenn ich weiters in meinem letzten Berichte gemeint habe, die Auspuffwärme ε (Hallauer's Rc oder
Zeuner's Qc), welche der Cylinder abgibt, trete nicht
vollständig in den Condensator, sondern der zur Verdampfung von Wasser an den Wänden
wirklich verbrauchte Antheil von ε sei nur ε' = ε – (U4 + AL4), so war dies ein
Irrthum, den ich hiermit zurück zu nehmen mich verpflichtet fühle, um nicht zu
seiner Verbreitung beizutragen. Daſs wirklich das ganze ε auf Verdampfung der Wassermenge Q an den
Wänden verwendet wird, ersieht man eben aus den beiden Gleichungen, welche in D. p. J. 1881 Bd. 239 S. 333 mit (9) und (5) und in Bd.
244 S. 3 mit (II) und (V) bezeichnet sind, nämlich:
ε = Q +
m0i – U2 – A(L1 + L2) – α . . . . (II)
ε = m0i –
U2 – AL3 –
M0(t3 – t0) – Mt3 – δm, . . . (V)
wenn man hierin statt m0i nach Zeuner's Richtigstellung den Werth einsetzt: m0i = U4 + AL4 = U5 +
q' statt bloſs m0i = U5 und m0 = M4 = M5; denn dann ist nach (II) die ganze für
einen Hub verwendete Wärmemenge Q + m0i gleich der am Ende
der Expansion im Cylinder sammt schädlichem Raum vorhandenen Wärmemenge U2, der auf absolute
Arbeit La = L1 + L2 verbrauchten
Wärmemenge A(L1 + L2), der nach auſsen
verlorenen Wärme α und der von den Cylinderwandungen
zur Verdampfung von a auf der Gegenseite des Kolbens
verbrauchten Wärme ε, die bei jedem Hub wieder ersetzt
werden muſs; und nach (V) oder nach:
M0(t3 – t0)
+ Mt3 + δm
= ε – U4 – AL4
+ U2 + AL3
= (U2 – U1) + A(L3-L4) + ε
ist die ganze in den Condensator tretende Wärmemenge,
bestehend aus der vorgefundenen Wärme M0(t3 – t0) + Mt3 und dem Wärmeverlust δm – Mittel aus den
Verificationen δ der Einzelversuche nach Gleichung (I)
– gleich der beim Kolbenrückgang bis Beginn der Compression abgegebenen Energie U2 – U4, der bis dahin von
auſsen geleisteten, in Calorien gemessenen Arbeit A(L3 – L4) und der von den Wänden an das zu verdampfende
Wasser a abgegebenen Auspuffwärme ε.
Für die ersten 6 Versuche Nr. 1 bis 6 aus den J. 1873 und 1875 an
der Hirn'schen Maschine, mitgetheilt von Hallauer 1877, ist nach der Angabe im Bulletin, 1881 S. 383 bei Beginn der Compression M4 = 0,00432, wobei
angenommen wird, daſs in diesem Augenblick der Dampf gesättigt, also M4 = m4 sei.
Da nun M – m2
= 0,0367
0,0940
0,0392
0,0372
0,0479
0,0927,
so folgt nach Hinzufügung von M5 = M4 = 0,0043:
a = M+ M5 – m2
= 0,0410
0,0983
0,0435
0,0415
0,0522
0,0970
und mit Beachtung der Schluſsnote im Bulletin a. a. O. die Auspuffwärme:
ε
1
= 16,61
37,53
14,98
20,34
18,80
37,02
mithin ε1 : a =
405
388
344
511
360
382.
Bei dem 4. Versuch war der Dampf stark überhitzt, um
72°, und halbe Füllung angewendet, deshalb am Ende der Füllung der Dampf noch
überhitzt, trotz der Wirkung der Wände, welche bei den anderen Versuchen den
überhitzten Dampf sofort in gesättigten oder nassen Dampf umwandelten. Läſst man
daher den hier sich ergebenden hohen Werth ε1 : a = 511 aus, so
ergeben die übrigen Versuche im ε1 : a = 376.
Zur Verdampfung von 1k heiſsen Wassers an den
Wänden ohne Arbeitsverrichtung sind aber etwa 500° erforderlich; es reicht also die
Auspuffwärme hin, um 75 Procent des vorhandenen Wassers zu verdampfen, während 25
Procent desselben oder ungefähr 5 Procent des Speisewassers in dem Dampf selbst
vertheilt gedacht und so in den Condensator mitgerissen werden, gerade so wie der
Kesseldampf gewöhnlich 5 Procent mitgerissenes Wasser enthält. Wenn daher Zeuner in seiner ersten Abhandlung S. 412 sagte: „Um
nun dennoch die Annahme aufrecht erhalten zu können, daſs beim Beginn der
Compression der Cylinder kein Wasser mehr enthalte, hat man zu der Behauptung
gegriffen, daſs beim Beginn des Ausströmens in Folge der stürmischen Bewegung
des Dampfes nach dem Condensator alles vorhandene Wasser mit fortgerissen
werde“, so ist dieser Ausspruch darauf zu beschränken, daſs nur jene
Wassermenge mitgerissen werden muſs, für deren Verdampfung die vom Cylinder
hergegebene Auspuffwärme nicht ausreicht, und diese
beträgt eben nur ungefähr 5 Procent der Speisewassermenge. Auf das nahezu constante
Verhältniſs ε : a habe ich
zuerst in D. p. J. 1880
238 274 hingewiesen.
Die Vorstellung, daſs die Indicatorcurve keine Gleichgewichtscurve sei, daſs der
ganze Verlauf und Charakter der Indicatorcurve, insbesondere beim Uebergange aus der
Admissionscurve in die Expansionscurve sicher nicht einem eigentlichen
Gleichgewichtszustande entspräche, die stürmische Bewegung des Dampfes im Cylinder,
der sich erst während der Expansion rasch beruhigt, hält Zeuner auch in der zweiten Abhandlung aufrecht, obwohl es gar keinen
Anhaltspunkt dafür gibt,
daſs dieser hypothetische Sturm irgend einen meſsbaren Einfluſs habe. Eben deshalb
kann man diese Sache auf sich beruhen lassen, da sie ohnehin nicht in den Calcul
einbezogen werden kann.
Wir schlieſsen daher mit der Erklärung, daſs die zweite Abhandlung des berühmten
Verfassers der „Grundzüge der mechanischen Wärmetheorie“ selbstverständlich
in ihrem algebraischen Theil als vollständig richtig anerkannt werden muſs, daſs sie
aber gar nichts Neues enthält als die Richtigstellung meines fehlerhaften Werthes
U5 = m0i in U4 + AL4 und
die Berechnung der in der Compressionsperiode an die Wände abgegebenen Wärmemenge
q' = U4 + AL4 – U5, welche beiden
Bereicherungen dankbar angenommen werden. Dagegen gebührt der daran geknüpfte
Fortschritt, welcher durch die Gleichung Qa= (m + m5 –
m1)ra –
q'' ausgedrückt wird, wirklich Hallauer und
beide Fortschritte zusammen waren es, welche wir im Band 244 dieses Journals
begrüſst haben.
Nachweis, daſs der Wassergehalt
vonM5 (G0) keinen merklichen Einfluſs hat.
Rudolf Doerfel hat aus vielen von ihm
aufgenommenen Indicatordiagrammen von Maschinen mit starker Compression den
Erfahrungssatz gezogen, daſs die Erhebung über die Compressionsanfangsspannung etwa
halb so hoch ist, als sie nach dem Mariotte'schen
Gesetz sein sollte.Vgl. Technische Blätter, 1880 S. 198
Anmerkung. Ist also p4 die Anfangsspannung bei dem Volumen V4 vor dem Kolben, so
ist die dem variablen Volumen V entsprechende Spannung
p=\frac{p_4}{2}\,\left(1+\frac{V_4}{V}\right), woraus sich die Arbeit für die Compression bis zu dem
Volumen V5 ergibt:
L_4=\frac{p_4\,V_5}{2}\,\left[\frac{V_4}{V_5}\,\left(1+log\,nat\,\frac{V_4}{V_5}\right)-1\right].
Die Energie ist U4 = M4q4 + m4ρ4 = M4(q4 + xρ4), wenn x = m4 : M4 die specifische Dampfmenge im
Anfangszustand ist.
Die Energie U5 = M5q5 + m5ρ5 = M4q5 + V5y5ρ5.
Aus m_4=V_4\\,\gamma_4=x\,M_4\
\mbox{folgt}\ M_4=\frac{V_4\,\gamma_4}{x}, daher:
U_4=V_5\,\left[\gamma_4\,\rho_4\,\left(\frac{V_4}{V_5}\right)+\frac{\gamma_4\,q_4}{x}\,\left(\frac{V_4}{V_5}\right)\right]\
\ \ \ \ \mbox{und}\ \ \ \ \
U_5=V_5\,\left[\gamma_5\,\rho_5+\frac{\gamma_4\,q_5}{x}\,\left(\frac{V_4}{V_5}\right)\right]
A\,L_4=V_5\,\frac{A\,p_4}{2}\,\left[\left(\frac{V_4}{V_5}\right)\,\left(1+log\,nat\,\frac{V_4}{V_5}\right)-1\right]\
\ \ \ \mbox{und}\ \ \ \ q'=U_4-U_5+A\,L_4
Für eine ungewöhnlich starke Compression sei V4 = 7 V5, also p5 = 4p4 und:
p4 = 0at,3 = 3100k
t4 = 69,49
q4 = 69,687
ρ4 = 520,433
y4 = 0,1945
p5 = 1at,2 = 12400k
t5 = 105,17
q5 = 105,740
ρ5 = 492,210
y5 = 0,7194.
Es folgt:
U_4=V_5\,\left[705,57+\frac{94,88}{x}\right],\ \ \ \
U_3=V_5\,\left[354,10+\frac{143,97}{x}\right],
A\,L_4=71,73\,V_5,\ \ \ \
q'=V_5\,\left[426,20-\frac{49,09}{x}\right], also
für
V5 = 0cbm,01
(doppelt so groſs als bei der Hirn'schen Maschine) und
für
x
= 1
¾
½
1/4
Wassermenge M4 – m4
= 0
0,00454
0,0136
0,0408k
U
4
= 8,03
8,35
8,98
10,88c
U
5
= 4,98
5,46
6,42
9,30c
q'
= 3,77
3,61
3,28
2,30c.
Der Wassergehalt von M4 spielt also keine
wichtige Rolle.
(Schluß folgt.)