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Dampfmaschine (Berechnung der Leistung).
in D das Pumpengestänge und in G das zur Ausbalancierung desselben erforderliche Gegengewicht. Die Bewegung der Steuerstange s wird von einem auf der Achse C des Balanciers befestigten Hebel CK mittels des Hilfsbalanciers kct herbeigeführt. H ist eine vom Punkt E des Balanciers aus mittels Bleuelstange und Kurbel getriebene Schwungradwelle. Durch diese Anordnung wird erzielt, daß man die Maschine sowohl so laufen lassen kann, daß die Kurbel nur zwischen den Totpunkten hin- und herschwingt, während zwischen jeder Schwingung eine durch den Katarakt bestimmte kürzere oder längere Pause eintritt, oder aber so, daß unter gänzlicher Beseitigung der Pausen eine kontinuierliche Drehung der Kurbel nach einer Richtung eintritt, wobei der Katarakt seinen Einfluß auf den Gang der Maschine ganz verloren hat und man letztere so schnell laufen lassen kann, als die Pumpen nur immer vertragen.
In neuester Zeit fängt man vielfach an, den Dampf nicht mehr im gesättigten Zustand, wie er sich über dem Wasser des Kessels bildet, anzuwenden, sondern als überhitzten, indem man denselben nach seinem Austritt aus dem Kessel in einem oder mehreren Rohren durch die abziehenden Feuergase über seine Kesseltemperatur erwärmt, während seine Spannung gleich der des Dampfes im Kessel bleibt. Diese Überhitzung des Dampfes ist mit erheblichen Vorteilen verbunden, vor allem mit einem nicht unbeträchtlichen ökonomischen Gewinn, welcher bis 10 Proz. Kohlenersparnis betragen kann, weil nämlich zur Volumvergrößerung des Dampfes ganz unverhältnismäßig weniger Wärme gebraucht wird als zur Erzeugung des Dampfes aus Wasser. Ein solcher überhitzter Dampf hat noch den Vorteil, vollkommen trocken zu sein und bei der Expansion so zu bleiben, während der gesättigte Dampf viel Wasser in Nebelform mit sich fort in den Cylinder reißt, wo es sich niederschlägt und, wenn es nicht beizeiten entlassen wird, große Unzuträglichkeiten (Zersprengung des Cylinders oder Verbiegen der Kolbenstange) zur Folge haben kann.
Berechnung der Leistung der Dampfmaschinen.
Die Größe der Arbeit einer D. wird gefunden, wenn man den nützlichen (resultierenden) Druck des Dampfes gegen den Kolben mit dem Weg multipliziert, welchen derselbe pro Hub oder pro Sekunde zurücklegt. Beträgt z. B. der Durchmesser des Dampfkolbens 0,248 m, der Hub desselben 0,534 m, übt der Dampf im Cylinder pro QMeter einen mittlern Druck von 33,400 kg (= 3,233 Atmosphären), und schätzt man die Größe der schädlichen Widerstände (bei einer ohne Kondensation arbeitenden Maschine) auf 15,000 kg, so erhält man einen nützlichen Druck von 33,400-15,000 = 18,400 kg, und der Kolben wird mit einer Nutzkraft fortgeschoben (beim Kolbenquerschnitt = 0,0483 qm), die gleich ist 18,400.0,0483 = 888,72 kg. Erfolgen nun in der Minute 132 einfache Kolbenspiele, so bewegt sich der Kolben mit einer mittlern Geschwindigkeit pro Sekunde von (132/60).0,534 = 1,175 m. Die Nutzarbeit, welche auf die Welle des Schwungrades übertragen wird, ist mithin 888,72.1,175 = 1045 Meterkilogramm oder 1045/75 = 13,93 Maschinenpferden. Das pro Sekunde verbrauchte Dampfvolumen beträgt theoretisch 0,0483.1,175 = 0,0568 cbm; der pro Stunde verbrauchte Dampf beträgt theoretisch 0,0483.1,175.3600 = 204,5 cbm = 204,5.1,72 = 351,7 kg, also pro Stunde und Pferdekraft 351,7/13,93 = 25,3 kg. Zur Berechnung der Leistung einer mit Expansion arbeitenden Maschine kann man von nachstehender Tabelle Gebrauch machen, welche die Totalarbeit von 1 cbm Wasserdampf bei verschiedenen Absperrungen unter Voraussetzung der Pressung einer Atmosphäre angibt:
Volumen nach der Expansion in Kubikmetern Größe der korrespond. Arbeit in Meterkilogr.
1,00 10333
1,05 10837
1,10 11318
1,15 11778
1,20 12217
1,25 12639
1,30 13044
1,40 13810
1,50 14523
1,60 15190
1,70 15816
1,80 16407
1,90 16966
2,00 17496
2,20 18481
2,40 19380
2,60 20207
2,80 20973
3,00 21686
3,20 22353
3,40 22979
3,60 23570
3,80 24128
4,00 24658
4,20 25163
4,40 25643
4,60 26103
4,80 26542
Bei halber Füllung einer wie oben dimensionierten D. (also bei doppelter Expansion) wird der Dampfverbrauch pro Stunde halb so groß sein (= 175,9 kg), während die Arbeit (17496/2.10333).13,93 = 12,0 Pferdekräfte beträgt, so daß auf 1 Stunde und 1 Pferdekraft ein Dampfverbrauch von 175,9/12 = 14,66 kg kommt. Die wirkliche Leistung unsrer D. sowie der wirkliche Dampfverbrauch werden sich jedoch wegen auftretender schädlicher Widerstände und Dampfverluste etwas anders herausstellen. Über die Leistungen der verschiedenen Maschinengattungen gibt folgende Tabelle Andeutungen:
Anzahl der theoretischen Maschinenpferdekräfte, welche durch das Verbrennen von 0,5 kg Kohlenstoff bei verschiedenen Dampfspannungen entwickelt werden können.
Dampfspannung in Atmosphären 1 2 3 4 5 6 7 8
Korrespondierende Temperatur 100° 121,4° 135,1° 149,06° 153,08° 160,2° 166,5° 172,1°
Maschinen mit Absperrung und Kondensation 1166 1766 2130 2391 2595 2762 2904 3028
Maschinen ohne Absperrung mit Kondensation 756 842 873 889 899 905 910 913
Maschinen mit Absperrung ohne Kondensation 0 52 883 1147 1356 1528 1675 1805
Maschinen ohne Absperrung und Kondensation 0 434 605 696 753 792 820 841
Als die vorzüglichsten Maschinen ergeben sich hieraus die Maschinen mit Absperrung und Kondensation, und man sieht, daß ihre Leistung mit der Dampfspannung wächst. Viel weniger leisten die Maschinen mit Absperrung ohne Kondensation, und bei den Maschinen ohne Absperrung mit Kondensation wächst die mechanische Arbeit mit der Spannkraft des Dampfes sehr wenig.
Für praktische Zwecke ermittelt man die effektive Leistung der D. an der Schwungradwelle mit dem Bremsdynamometer oder Pronyschen Zaum und dessen Verbesserungen (die sogen. Bremsleistung oder
