109.0 5 erie 10 6

64001

6

3 -1

ZEITSCHRIFT DE ÖSTERR. INGEJ.ITEUR. UND ARCHITEKTEN·VEREINES Nr. 20 ¹⁹¹⁴

Die an ge nom me ne (kon tant e) Rostbela tang ist so gewählt, daß

für ~I

⁼

⁵⁰

^{Oberein timmung} der beiden Werte von

JI

be teht (

3950.000

Kal./m²/ td., das ist

für

h=

77f>0

KaI.

unzefähr 5 10

kg/m²/

td. ,

also ein sehr hoh er Wert*). Immerhin bem erken sw ert ist die gute

Be-täti gung

derArt und de Betrag e der Abhängigkeit von

1~1

^{,d die WeO'e der H}erleitun g beiderWertreihen ganz ver schied en e sin d und auch von ganz verschiedenen Ver-suche n auag ehen.

In ande re r Beziehun0' von Inter e se ist ein Vergleich mit t r h

1

neue ten ng aben**). Auch dieser geht von u nve rän der

1

icherBrenngeschwindigkeit etwa d r g nannt en GrBße u und gel angt zu dem Ergebnis,

d

ß

fUr

1~1

^{= 0 0M =}

^{42 50}

kgr td . bei Jaß d am pf- und

rund

3 00 kt.1rtd. für Hei ßd

mpfke

el

sein mUßte. Auf die

elben

Wert fuhren ber auch unsere Beziehungen

II

und

III

mit T, =

O ' 5 ( . 3 2)

bei der

für

diesen Fall sich erg ebe nde n gleich e n Rostbelastung (

~9:);

^im

w it ren Verlauf neh me n

0.11

rding t

r

a h

1 s W~rte

^viel

zu

1

ng am mi

~I

^{ab. Da er die}

^elbe

Gleichungsform

ben ützt

wie Kö ch

v,

bew ei t die nur, daßdiese analytische

Form

zur Dar teIlunO' der wirklich en Abhängigkeit

über

ein usg ed ehnte Gebi et eben nicht genUgt.

Ich

1

e nun eine ent prech ende Zu ammensteIlung

d

r nach der h i e r ver t re te ne n Auffassung wirtschaft-lichen Höch twerte von

.11

fUr .l:

aßdampf

und Heißdampf

folzen

die auc h der bb.4 unmittelbar entnommen werden können.

zunächst eine Kohle von

6250

KaI. Heizwert zu Grunde gelegt.

Solang man nicht zu mechanisch er

Rostbe~chi~kung

greift, i_Heizers st eine Grenze durch die

Lei stungsfählgk~lt

^{de s}

gezogen; auch

für

zwei Heizer lieg en

~le ~er­

hältniese kaum günstig~r. Man wird, zwec~mäßlge ~~

ord n ung vorausgesetzt, nieht auf mehr als 2 bIS

2'3 t

Kob in der Std. rechnen können ") . Mit ein e r R ostbean-spr uc h ung von et wa

570 kg

(fur

~i

⁼

⁶⁰⁾

^gen üg en also

3'5

bis

4

m²

Rostflä ch e.

,

Il

R¹ =

60

führt dann auf

210

bis

240

m² feuerberührte

Verdampfungsbeizflache.

_N!eht ent-schied en ist aber noch die Frage, ob Kessel dIes er Ab-messungen den obe n geste ll ten Anford erun g en tatsllchlic.h genügen. Um hierüber Aufschluß zu er ha lte n, stellen.w lr folgende berlegung an. Bei gegeb enem Heizst offgewICht für die Zeiteinheit und Heizwert ist jener Kessel . aln leistungsfähigsten und wirtschaftlichsten, der am meIst en

\Vasser verdampft, des sen 'W i rk u ng sg ra d also der

grü~te

ist. Nun wissen wir aber, daß der \Virkungsgrad einerseIts mit

~i

^{wächst ,} andererseits von geringer Brenng e-sch w ind ig k eit im günstigen inn beeinflußt wird. Die. Be-rücksichtigung dieser Erkenntnis würde daher auf eineu sehr sch we r en Kessel führen. Das widersprichtaber unseren 'W ünse he n durchaus.

Vergleichen wir zwei Kessel mit gleicher H

ciz.-fl

^ä c

h

e auf ihr Gewicht, so wird im allgemeinen jener ruit der kleineren

Hostfl äch e,

also mit g r ü

ß

e rem

R Hi

lei

c

b t e r sein. Wir wollen nun irgend ein Beispiel an-nehmen und an Hand

der

Abb.

5,

die uns die Lösung der

B i

40 45 50 f>f) 60 65 70 75 80

- =

R

.I. =

2 10 3030 3230 :-J400 3530 3640 3730 38 10 3 70

Naßdampf ,ll*b=

2530 27 30 2910 3060 31 0 32 0 3360

Heißdampf

B f ür

einen Rei zw er

ii50

=

40 9 424 437 449 45 465 471 476 4 0

von WE

700 - ^{453 469} 4 4 498 50 7 51 f> 5 21 527 53 1

6250

=

50 526 542 558 568 577 58 4 590 595

1)* =

0'565 0'5 5 0'605 0'62 0'63 0·64 0'65 0'6 57 0·G62.

DieZUBmmen teIlung

g ilt

ebenso wie die Abbildung

für

mittelmä ßig e bi g-ute Förderkohl e. Wird die Rost-b anspruchung um _~

B kg/m

² td. vermindert ode r erhöht, o nde r ich 1) um _~

r,

= _~._~ B; bezei chnet h den

Heiz-wert, 0 i t h[K l./k )

b =

-16 0 .

10~

.

1I₁

FUr geringe W rte von

--0:-

größere Rostbeanspruch-urig n ls ngegob n anzuwenden empfiehlt sich offenbar nicht, d d nn der Ke el wi rk ungsg r ad chon sehr klein wird. Die 'Varte der Zu mmen t lIung auf .

3 3

sind d b r für

~ I <

GO nur mit Verzicht uf Wirtschaftlich.

keit zu err

iehen.

Wir ind nunmehr in d r Lage, einiges

für

den Bau von Lokom otivk e eIn zu folg ern.

E ei zum Bei spi el die Aufgabe gestellt, einen mögli h t lei tu n z

f

hi. en.. I i hten und wirtschaftlichen

Hcißd

mpfke

se l

zu proJ

kti er

n. Den B rechnungen werde

*) .' eh Kö cb y (Z. d, Y. d. LU, onderabdr uck, '.2, •. -1) b tte die Ro tb ans prucb ung nur et a 500I:!l/m"/.~td. b tragen. er sc₌h3,750.000u d beiK I.lm"" - 7500td. erK_p~ben;I./kr;.d r 11so d 8iz ert schich rundint demnach noch500 . 7500 _ zn nied er eing cbAtzt zu ein.

••) nZ, d. V. d. 1." 1913, . 251ff.

gestellten

Aufgabe er mö g lich en wird, erläutern. Zur

Ver-fügurig stünden

uns

f ür

die Std. wieder

2 t

Kohle von

6250

KaI. Heizwert. Die Rostfläche nehmen wir zu

6·2f>

m^2, die Heizfläche mit

312'[)

m² an; dieser Annahme entspricht der Punkt

A

in der Abbildung. Es ist

n ämli ch ~l ^{= 50,}

unser Punkt liegt daher auf derLinie desWirkungsgrades

für

diese Größe von

~. R

Die Wirkungsgrade sind in der Abbildung aber diesmal nicht auf B (kgfm²f td.), sondern auf die im Heizstoff auf 1m² stü n d lich enthaltene Wärme-menge bezogen (Kal./m^2/Std.), da so mit einer Linien-schar für Kohle verschiedenen

II

cizwertes das Auslangen gefunden werden kann. Unsere Rostbean spruchung betrllg t

~~~~ ^{= 320}

^{l·g/m2/Std.,} das ist

320. 6250 =

= 2,000.000

Ka1./m²/ td.

Vermindern wir nun bei un veränder-ter llei~flllche

VOll

:-J12'5

m² die Rost fläche, BO wird. der Kessel jedenfalls

leichter. Dabei muß sich aber <h.e Ros!hcanspruchung gleichfalls ändern ; es gilt offenbar dlO_ BeZiehung

R B

= 2000

_{oder R B' =}

2000 .6200

=

12:500.000

") Sanzi11, "Dio !"eller,!1I1;8technik .im I.okomotivbetriebe".

"Verkehr8tecbn. 'Voche"; "DIe LokomotIven der Gegenwart".

B. Aufl., S. 184.

1!H4 TERR. INGENIEUR· UND ARCHITEKTE•.YEREThTES Nr. 20

3 5

Grenze der Beanspruch ung, darstellt. \Vählt man den Kes sel dem Punkt n ( chnitt von S I, der Verbindungslinie all er S che itel der Wirkungsgradkurven mit 00) entspr ech end, so er hä lt e r ein e R ost fläch e v on etwa 3·64 m

²

bei

H, =

192 '5 m

^2;

er fällt de m entsprechend lei chter aus, e rze ug t ab er bei g eringerem Wirkungsgrad um etwa 3 %

w eni ger Dampf. Kurven des Wirkungsgrades bei gl eichem K e a sei ge w i ch t und gleicher Gesamtverbrennung in der Zeiteinheit wUrd en wohl die beste Ubersicht g-estatten, k önnen aber mit g enügender Sich er he it wohl nur unter b e a tim m t e n Annahmen über die K onstruktion en t-worfen we rd en "), FUr g roß e : 1 ^{mU ssen} sie sich offenbar den Kurven k onstanter H eizflä ch e ziemlieh eng anschließen

d . b h d lll . . di

un mit a ne m eu em R Immer weiter unt er lesen bl eiben . Die Scheitel werden im allgem einen noch rechts von S

SI

zu li eg en k ommen. Ganz ähnlich e Kurvenscharen e rge ben sich, w enn man statt des gesamten stündlichen K ohl enverbrauches di e Gesamtc1ampferzeugung bei gleicher Heizfl äch e, b ezw. gleichem G ewicht k onstant hält. Die Sche itel ändern hiebei ihre Lage gar nicht, da für diese mit R . B = konst. wegen der sie charakterisierenden Unver-änderlichkeit de s

7j

auch die Dampferzeugung stationä r wird.

Die Bedeutung der Punkte auf

S SI

ist folgende: Es ist nicht mögli ch , e ine n ande re n a b weich en den Kessel gleicher ode r kleinerer Heizfläch e (Gewichtes) zu erbauen, der die g leich e Dampfmenge mit demselben oder besseremWirkungs-grad erzeugt. An L ok omotiven, bei denen als o nicht ä uße rste parsamkeit mit dem Gewicht aus irgendwelchen Gründen selbst auf K osten des Wirkungsgrades dr ingen d ge bote n ersch eint, ist d ie Wahl von H~ > 53 dringend zu em pfeh len. Um Iißverst ändnissen vorzubeugen, sei indes 4'10' cal/m/~t/ ausd rüc k lich hervorgehob en, daß diese Bedingung selbst-ve r stä n d lic h nur so lan g e gilt, als ein Heizmaterial ver-wend et wird, für da s di e hi er a ng enommene Abhängigkeit des Wirkungsgrades von

f>

tat sächlich gilt; so würden sich fUr di e bei den mehrfach angezogenen amerikanischen Versuchen v erwendete K ohle n och w eit ge r ingere ~ ^als

vorteilhaft erweisen. Eine nach Art der Abb. 5 für solche abweichende Br ennstoffe zu entwe r fende Tafel würde fall-weise hier über genaueren Aufschluß geben**).

Ist man zu bes ond erer p arsamkeit mit dem Gewicht nicht genötigt, so wird man zweckmäßig verhältnismnßig kl einere Brenngeschwindigkeit en d er Ausmittlung zu Grunde legen (tunlich j edo ch innerhalb Sn 0 bl eib en), um über g rö ßere R eserve zu verfug en ***).

Im all gem einen ersc heint es möglich, L okomotiven mit nur fünf Achsen bei ein em Gewicht von 75 bis 0

t

zu erbauen , d eren L eistung mit Rücksicht auf die bei festen Heizstoffen allein übliche Beschickung von Hand

*) Eine in mancher Beziehung noch bessere "bersicht gewährt folgend e räumlich e Darstellun g, zu der mich Herr poz~nt^Doktor San z in angeregt hat. Träl!t man in einem rechtwmkhgen, drei' achs ig e n System bezüglich

~ ;

^{I B(B') und:} (stündliche Gesamt-verdampfung durch Kesselditmst~ewicht) ^{ein, so erhält man.e!ne} eig en ar t ig e Fläche. Auf dieser Fläche können dann noch L~ll1en gloichen "'ir k ungosg rndes, gleicher Hostbeanspruchung usw. einge-tragen werden. Mun findet so unschwer den je nach den sonst ge-stellten Forderun gen lei cht esten Kessel auf. Es wird aber wohl auch dies e Darstellun g nur von Fall zu Fall mit besonderen Annahmen entworfen werden müssen.

**)

Es dürfte meist angängig sein , Abb. 5 unmittelbar,zu ver-wenden, wenn der MaBstab für b entsprech end abgeändert WIrd. Der Linie 00 wird dann gleichfalls zweckmäß ig eine andere Lage ge·

geben werden.

"' **)

Näheres Eingehen auf den Gegenstand wird nach Be-sprechung des Dampfverbrauches der Maschine und des ~u.

salllmenwirkens von Kessel und Maschine in 11. und UI. möglichsein,

3 2

Abb. 5.

1

'9^II

^r--:::::: ~ ~ ^~

^1;!iR.

"'""----== ^---:::::::

~~

--- ^{~ ~}

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' I--. ---- --- "'""--

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6

^{t--.. ~;;;~}

r-... _~ e::::- _S

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/ / ^V

- - -

~

/ /

/

-0'

o

o

0 '5 0'

0. ll ;

un bei EinfUhrung von R u nd un serer A usgangswer te (le tzte re durch den Zeig er

⁰

bezeichnet), d a III =

^I/;o

a ls unveränd erli ch vorausgesetzt wurde,

12500000. IR l i

BI

= 12500000 _

R - - --

-0'1

o

Bh- b ' 02

Da also in diesem Fall

f> (B)

ein fach proportional zu lJ

1 •

R WIrd, k önnen weitere Punkte a uf den Wirkungs grad-1" ID Ien f Ur andere R

Hf

leicht ge fun de n und durch eine Kurve verbunden werden. \\.andern wir a u f eine r solchen v on links nach rechts

(A- B)

so nimmt das K esselgewi cht stet s ab. Der zugehörige Wirkungsgrad

w

ä c h s t dagegen zunächst (auf dieser Kurve e t wa bi s /l l = 65) um erst

R '

~ann ^langsam zu sinken . Es wäre al so nic ht zweckm äßig:

essel zu bauen , d en en Punkte weit link s von S ent-sprechen; für den Grüßtwert von 7J a uf dies er Linie hätte der Kessel folgende Abme sungen:

R == ^{4'8 m}

^2,

^{11, = 312';)}

^{1/12, JI}

_R

ⁱ

= ⁶⁵

^'t1(" mu ^{) -'-}-

~(OOf m

B...:...

2,600.000 K aI. == ⁴¹⁵

^kgfm2f

^td.

. Der Wirkungsgrad hätte f ür die e r ste Annahme trotz Viel höheren Kesselgewichtes nur 6 '5% betrag en;

dem-eknt~prechend

wäre au ch di e K es ell ei stung um et wa 2%

leiner gewesen.

. Es wird nun wohl auch oh n e weiteres verst ündlich

~C1n,

wenn wir behaupten, daß die oben a ng ege be ne Lösung er

zuer~t

gestellten Aufgabe, . 0 4, eine d er besten

dar-~ellt, die ~öglich sind . Sie i. st durch di e Lage de s unktes "': ID Abb. 5 g ekennzeichnet. Die en t prech ende

~urve ^gleicher l~ohlenmenge ^bei unverä nderlich er

Heiz-äche hat dort Ihren Größtwert ebe n üb erschritten der

Ke ssel ist also nicht schwerer als nötig. Andererseits 'lieg t

m auf 0 0, welche Linie für beliebige Kessel nach don

frUher getroffenen Vereinbarungen die wirtschaftliche

3 6

ZEIT CHRIFI' DES ÖSTERR. INGENIEUR- UND ARCmTEKTEN-VEREI~'ES Nr. 20 1914

aus au ch von sc hwere ren und mehrteiligen Lokomotiven

nur wenig ü be rtro ffen werden kann. Findet gute Kohle von h ö her e m Heizwert Verw endung, so wä chst die Leistung e nts pr echen d, wenn auch das Gewicht des Kessels annähernd im g lei che n Ver hältnis gesteigert wird. Die g enau er e Ermittlu ng er folgt ebens o, wie sie hier für Kohle von 6250 WE Heizw ert durchgeführt wurde.

Wi ederholend w ollen wir nun unsere Ergebnisse noch kurz zu a mmen fassen.

Der K es e lwirk ungsgrad hängt von der Rostbean-spr uch ung 'u nd den baulichen Verhältnissen ab. Er kann wenn zur Feu erung gut geeignete Kohle verwendet wird' innerh alb g en ügend weit er Grenzen mit hinreichender Ge~

. k ei 1 . d . d h

ll,

d di . d Z

n au ig eit a s ein euhg urc R un ie

In

er eit-einheit auf 1 m

²

R ostfläche in Form von Heizstoff auf-gebracht e \V ärmemenge

(B.h

=

1))

bestimmt angesehen und durch

1j= 7)0 -

pt .

I)

unabh ängig vom Heizw ert dar-ge t ellt w erden. Die h öchste noch wirtschaftliche Bean-spruchu ng i t zweckm äßig für verschiedene Kessel auch bei Verw ndun g gleicher Kohle weder stets durch ein und die eibe Ro tbean pru chu ng noch durch e inen stets gleichen Wirkun g gra d als be timm t anzunehmen. Mit Hilfe einer hiefür ge gebenen besonderen Definition findet sich die entspre chende Dampfer zeugung nur mehr von

7)0

(also

nach Abb. 4 von ~I ) ^{abh ängig.} Die zugehörige Brenn-g eschw ind igkeit kann' für K ohlen beliebigen Heizwertes leicht er mittelt werden. Der Wirkungsgrad entspricht dabei s tets demselben bestimmten Bruchteil des durch

~i ^{gegeben en} (ideellen) Wirkungsgrades 'tJo*). _{Kann man} mit ei nem vorh and enen L ok omotivkessel unter den über den H eiz toff ge machten V oraussetzungen bei der meist ang ew ndete n mittler en Höchstgeschwindigkeit die Dampf-erz eugung nicht a nstand slos bis zu den angegebenen Werten ste ige rn,

0

liegt d er Grund hiefür in einem un-nötig c hlechte n Wirkung sgrad oder mangelhafter aug-wirkung (zu ge r inge r e rzielter Brenngeschwindigkeit). Im ersten Fall i t die Ur ac he ste ts zu beheben (außer unter den S. 362 a ngegebenen Umständen , unter den en wohl eine and er e Bau r t d er la s chi n e angezeigt wäre); im zw eit en F all wird es fa s t i mmer möglich sein, wenigstens eine Ver b e e run g vorzunehmen, ohne einen nach-teiligen Einflu ß auf die Wirt chaftlichkeit der Maschine (Gege ndruck l) fürchten zu müssen . (Vielfache An h a l t a-P unk te wird hiefür t r a h I s sorgfältige "Studie über Bill. r ohr e und chorn tein e" , Wiesbaden 1912, liefern könn en.) Die hier gegebenen Aufstellungen setzen richtige Bemes ung und Ein tellung der Gebläseeinrichtung voraus.

Der g ebra uchlieben Art der Zugerzeugung ist es eigentümlich, daß mit einem

u~veränderliche?

Blasrohr die e r zielbare Dampferzeugung nicht unabhängig von der Ge chwindigkeit d cr Maschine ist. ie ändert sich mit der sek undlieh en Drehzahl annähernd im geraden Verhältnis zum \Vert des Ausdruckes n +

n

a ; ^a überschreitet an Zwillings- und Vi erz ylinderl ok omotiven den Wert 0'5, an Zweizylinderv erbundlokomotiven den \Vert 0'9 kaum. An Lokomotiven, die vornehmlich für geringe

Geschwindig-.) Vi? Linien

"m"

der Abb. 4 zeigen einen von G.er~den nur

weniz abweI ch enden Ver lauf, welcher Umstand es ermöghcht, be-sonderseinfach e empirisc he Gleichungen dafür zu bilden. Der Zu-sammenhang beide r Darstellungen ist ohne weiteres ersichtlicb

m .Ils

=

I.R;also M _Hi

m

= ( Ili)

^und .M= m.

(lT) '

R ,

. . d 1 . h di b nen Werte M*

keiten bestimmt oft sond bei ern diesen Geschwindigkeiten nicht ganz erst bei ain rund , assen SIC 1'5 bis 2'5 Je angege e Umdrehungen err~lc de~ I~ . ben bei

Sekunde. Müssen solche Lokomotiven andau~rnd aUC daß höheren Gescbwindizkeit

b

en mit Vollast arbeiten-

•

d ohnRe auc - b es dabei zu übermäßigen Luftverdünnungen lD er br kammer kommen soll, so s ind veränderliche. Bla.srohre ~e ^ht vorteilhaft. Eine stetige Veränderlichkeit .ISt lDd;.S ;I:en nötig; man wird auch mit bloß z w e I versc ie e Öffnungen s t e t s das Auslangen finden. . di ser

Wahrend der eben kurz wiederholte erste Teilied n

Studie sich hauptsachlich auf vorhandene oder vorhan en

gedachte Kessel bestimmter Bauart und. Abmessun1-ür

bezieht, werden schließlich noch eini ge GeSichtspunkte

n-den Entwurf neuer Ke ssel entwickelt, die ~s ^im Zusa~:::rn

halt mit den früher gewonnenen Ergebmssen erlelc

sollen, eine möglichst günstige Wahl zu treffen.

Im Dokument Zeitschrift des österreichischen Ingenieur- und Architekten-Vereins, 66.1914, H. 18-22 = S. 341-440, Tafel III-IV (Seite 45-48)