Part 8

+-------------------------------------------+ |SPANNING VAN DEN STOOM|GEWIGT WATER IN EENE| | PER VIERKANTEN NED. | KUBIEKE EL STOOM, | | DUIM BOVEN DEN | OF | | GEMIDDELDEN DRUK | GEWIGT VAN EENE | | DES DAMPKRINGS. | KUBIEKE EL STOOM. | |----------------------+--------------------| | NED. LOODEN. | NED. PONDEN. | | 0 | 0.588 | | 10 | 0.641 | | 20 | 0.692 | | 30 | 0.744 | | 40 | 0.795 | | 50 | 0.846 | | 60 | 0.896 | | 70 | 0.946 | | 80 | 0.996 | | 90 | 1.046 | | 100 | 1.095 | | 200 | 1.579 | | 300 | 2.048 | | 400 | 2.506 | | 500 | 2.954 | | 600 | 3.395 | | 700 | 3.830 | | 800 | 4.259 | | 900 | 4.683 | +-------------------------------------------+

Voor eenen stoomcilinder die 57 Ned. duimen tot Middellijn heeft, en waarin de zuiger gedurende eene minuut 26 malen daalt, en even zoo veel malen rijst met eene slaglengte van 1.14 Ned. el, waarbij de stoomtoevloeijing op drie vierde gedeelte van den zuigerslag wordt afgesloten, zal men volgens § 56 in een uur tijds 702 kubieke ellen stoom behoeven; zoo nu die stoom de gewoon gebruikelijke, die van lagen druk is, die een vierde dampkring of 25.7 Ned. looden boven den gemiddelden dampskringsdruk gespannen is, dan vindt men met behulp dezer tafel, dat eene kubieke el aldus gespannen stoom, nagenoeg 72-1/4 Ned. looden water bevat, bijgevolg houden 702 kubieke ellen van dezen stoom van lagen druk 507 Ned. ponden water in, en wegen dus zoo zwaar. Zulk een aantal ponden water is alzoo in een uur tijds noodig voor den stoom, waarmede de cilinder gevuld moet worden.

Uit den stoomketel verstoomt dus in een uur tijds ten minsten 507 Ned. ponden water, dat gevolgelijk weder aangevuld moet worden; maar dewijl in een stoom werktuig langs kleppen, schuiven en pakkingen altijd eenige lekkaadje van stoom of tot water verdikten stoom bestaat, zoo moet bovendien nog in dat verlies worden voorzien. In de beschrevene soort van machinen, is dit verlies op 1/15 gedeelte van het gewigt water, dat voor stoom in den cilinder noodig is, te begrooten, zoo dat men in dit geval 507 en 32 of 539 Ned. ponden water, gedurende een uur werkens in den ketel zal moeten persen, om denzelven gelijkelijk met water voorzien te houden, en waartoe een of meer pompen, voedingpompen genaamd, dienen, welke, gelijk vroeger gezegd is, door de machine zelve worden bewogen. Wanneer stoom van hoogere drukking gebezigd wordt, dan bedraagt gemeld verlies aan lekkaadje meer, en dit kan in stoomwerktuigen van hoogen druk tot 1/10 deel van het gewigt des verbruikten stooms aan water bedragen. Wanneer men bij voorbeeld, in een uur 250 kubieke Ned. ellen stoom, op 400 Ned. looden per vierkante Ned. duim boven den dampkring gespannen, voor eenen cilinder noodig heeft, en welke aldus gespannen stoom volgens de tafel 2.506 Ned. ponden per kubieke Ned. el, dus in het geheel 626-1/2 Ned. ponden weegt, dan zal men 626-1/2 en 62-1/2 of 689 Ned. ponden voedingwater, gedurende een uur in den ketel moeten persen. In het voorbijgaan kan hier dus worden opgemerkt, dat het gebruik van stoom van lagen druk economischer is dan van hoogen druk, dat is met andere woorden: Men zal met dezelfde brandstoffen, die men tot voortbrenging van stoom van lagen druk behoeft, betrekkelijk grooter vermogen ontwikkelen, dan wanneer men tot dat einde die brandstoffen voor stoom van hoogen druk bezigde, uit hoofde van het vermelde verschil in het verlies van stoom. Daar behalve verlies, nog andere toevallige oorzaken kunnen bestaan, welke dat vergrooten, en men gedurende stilstand van de machine, soms stoom in de opene lucht moet laten ontvlieden, zoo neemt men de voorzorg, om de voedingpompen voor een weinig meer opbrengst van water in te rigten, waarvoor dan die pompen, zoo er te veel water in den ketel wordt gebragt, van de machine zijn te ontkoppelen, om eenigen tijd buiten werking te blijven; of soms heeft men aan die pompen toestellen verbonden, waardoor het overvloedige water afloopt, zoodat dezelve alsdan met de machine kunnen blijven doorwerken; in § 22 is een dergelijke toestel verklaard. Overigens wordt het voedingwater zoo veel mogelijk verwarmd in den ketel gebragt, en daarom uit den heetwaterbak (§ 40) of de refrigerator (§ 69) getrokken.

§ 76.

Uit dit laatst behandelde kan men afleiden, dat een stoomwerktuig van lagen druk voor elke nominale paardenkracht, per uur gemiddeld, bijna 31 Ned. ponden water behoeft ter overbrenging in stoom; want het voorbeeld voor aanwending van stoom van lagen druk der laatste paragraaf, geldt, overeenkomstig § 49, eene machine van 17-7/10 nominale paardenkrachten; waarom dan 17-7/10 maal 31 of 548.7 Ned. ponden, weinig meer bedraagt dan 539 Ned. ponden van datzelfde voorbeeld. In machinen, waarin de stoom hooggespannen werkt, is voor elke nominale paardenkracht, uit hoofde van grooter stoomverlies, meer water noodig, en kan alzoo voor die krachtéénheid tot 37-1/2 Ned. ponden in een uur tijds noodig wezen, waarnaar dan de voedingpompen zullen moeten zijn ingerigt. Daar nu de machine de voedingpompen moet in beweging houden, zoo is natuurlijkerwijze, het daaraan te besteden vermogen des te grooter, naar gelang de overeenkomstige watervoeding per nominale paardenkracht, meer bedraagt; hetgeen weder, de nuttige uitwerking der machinen van hoogen druk een weinig benadeelt, dat is: minder economisch ten aanzien van het verbruik van brandstoffen doet zijn.

De totale consumptie brandstoffen, welke een stoomwerktuig van een bepaald vermogen tot onderhoud van werking eischt, hangt echter niet enkel af van de hoeveelheid in stoom over te brengen water, gedurende eenen bepaalden tijd: immers tot hiertoe hebben wij slechts in het oog gehad, hetgeen noodig is aan stoom met inbegrip van lekkaadje tot in den cilinder der machine; de deelen echter, welke den stoom tot aan die plaatsen leiden, moeten mede verwarmd blijven, of de invloed der afkoeling tegenstaan; ten andere ondergaat in hoofdzaak, de stoomketel zelf veel warmteverlies, hetgeen binnen denzelven noodzakelijk moet worden aangevuld, opdat de vereischte temperatuur, overeenkomstig de binnen bestaande spanning onderhouden worde. Wanneer men dus op grond van naauwkeurige gegevens, door berekening gevonden had, wat aan brandstoffen noodig zoude zijn, voor het leveren van de vereischte hoeveelheid stoom, tot in den cilinder, dan zoude men in het werkdadige bevinden, dat eene dus berekende hoeveelheid brandstof met het werkelijk verbruik daarvan niet overeenkwam; het is daarom dat de tafel van § 58 de totale consumptie steenkoolen bevat, welke de ondervinding als gemiddeld per nominale paardenkracht voor stationaire stoomwerktuigen van lagen druk heeft doen kennen, terwijl voor andere soorten van stoomwerktuigen, alsmede voor die van zoogenaamde middelbare en hooge drukking, het daartoe betrekkelijke in § 59 is gezegd.

§ 77.

Alle stoomwerktuigen van lagen druk houden eenen condensor met luchtpomp; in den condensor vloeit uit den cilinder de stoom, welke den zuiger dalende of rijzende bewogen heeft, en komt daar in aanraking met eenen stroom koud water, welke eene kraan, injectiekraan geheeten, verschaft; door de aanraking met dat koude water verdikt zich de stoom, en gaat des te meer tot water over, naar gelang dat water kouder is; hoe meer stoom op die wijze vernietigd wordt, des te ijler, of minder tegenstand biedende, de overgeblevene stoom zal zijn ten nutte van het vermogen der machine; de hoeveelheid van dit koel- of injectiewater wordt met behulp van gezegde kraan, door den bestuurder der machine ten beste geregeld. Houdt hij de kraan te veel gesloten dan zal het ijdel in den condensor onvoldoende wezen, waardoor de machine vermogen verliest; is daarentegen die kraan te veel geopend, dan zal de ledigende luchtpompzuiger overbodig water moeten opbrengen, terwijl de condensor ruimte tevens verkleint, hetgeen beiden het vermogen van de machine benadeelt; het aldus als het ware ingespoten water ontwikkelt lucht, die door de luchtpomp, ook met het water, dat de verdikte stoom heeft opgeleverd, moet worden uitgevoerd. In stoomwerktuigen van lagen druk van dubbele werking, dat zijn de zoodanigen, waarin de stoom boven en onder den zuiger drukt, en welke wij hoofdzakelijk tot onderwerp hebben gekozen, bedraagt de hoeveelheid injectiewater, wanneer dit de temperatuur van 62 graden bezit, gemiddeld, 29 malen het gewigt ketelvoeding water, zoodat dit, naar dien grondslag, evenredig is aan de hoeveelheid stoom, welke in den cilinder vloeit; zoo is in ons voorbeeld van § 75, betrekkelijk stoom van lagen druk, met eenen stoomcilinder welke 57 Ned. duim tot middellijn heeft, en eenen zuigerslag van 1.14 Ned. el, die 26 dubbele zuigerslagen per minuut volbrengt, alsmede met afsluiting van stoomtoevloeijng op drie vierde gedeelte van den zuigerslag, de vereischte hoeveelheid voeding water per uur 539 Ned. ponden, bij gevolg het noodige injectiewater gemiddeld 539 maal 29 of 15631 Ned. ponden; daar nu zoodanige maten, blijkens § 49. passen voor een stoomwerktuig van lagendruk van 17-7/10 nominale paardenkrachten, zoo volgt, dat hier per nominale paardenkracht, gemiddeld eene hoeveelheid van 883 Ned. ponden injectiewater in een uur tijds noodig is; is het water kouder dan wordt er minder vereischt. Wanneer de temperatuur van het injectiewater 5 graden lager dan 62 graden is, dan zal men ongeveer 26 malen het gewigt des stooms behoeven, is de temperatuur daarentegen 5 graden hooger, dan zal nagenoeg 33 malen dat gewigt aan injectiewater noodig wezen.

§ 78.

Gelijk men ziet, maakt het injectiewater nog al eene belangrijke hoeveelheid uit, terwijl gesteld moet worden, dat een stoomwerktuig van lagen druk zonder dat niet kan werken. In stoomvaartuigen wordt dat water zeer gemakkelijk verkregen, om rede het werktuig zeer nabij van hetzelve is omgeven: door eene opening in het onder water gedompelde deel van het vaartuig vloeit dat water, door eene pijp of buis, naar de injectiekraan en alzoo in den condensor; die invloeijing wordt behalve dat zeer bevorderd door den druk des dampkrings op het omringende buitenwater, en ook nog door de drukkende waterhoogte, die voortvloeit uit den lageren stand van de injectiekraan tegen den condensor onder den waterspiegel, terwijl binnen den condensor slechts geringe spanning of tegendruk bestaat. Zij eens voorondersteld dat bij eene goede werking van de machine, uiterlijk 7 Ned. looden tegendruk per vierkante Ned. duim in den condensor heerscht, en dat de injectiekraan aan den condensor 7 palmen onder den waterspiegel ligt, dan zal (daar men stellen moet, dat elke palm waterhoogte, volgens § 8, voor een lood druk geldt) de tegendruk in den condensor, juist door den druk der waterhoogte welke boven de injectiekraan bestaat, worden opgewogen. Waaruit dan volgt, dat het injectiewater onder den invloed van den geheelen druk des dampkrings (103.3 looden per vierkante duim) in den condensor zal stroomen.

Bij de op het land geplaatste machinen is in vele gevallen de watervoorraad, waarvan men dat voor de injectie moet trekken, verder verwijderd, en kan dus zoo dadelijk niet in den condensor stroomen, of daarin als het ware opgezogen worden; waarom men dan eene koud waterpomp noodig heeft, welke het vereischte injectiewater bij de injectiekraan voert. Over het algemeen wordt alsdan door die pomp eene ruim voldoende hoeveelheid water in eenen bak gestort, welke den condensor met de luchtpomp te zamen bevat, gelijk in § 39 met figuur 10 aangetoond is, terwijl het overvloedige door de overlooppijp zich ontlast.

In bergachtige landstreken alwaar het dus noodige water veelal hoog moet worden opgevoerd, kost de koud waterpomp, door de machine in werking gebragt, een niet gering vermogen, en doet bij gevolg, het effectief vermogen der machine belangrijk te kort; waarom men in die gevallen dikwijls de voorkeur geeft, aan machinen van zoogenaamde middelbare of hooge drukking, die zonder injectie-water kunnen werken; ter zijde gesteld die gevallen, waarin de aanvoer van het altijd onontbeerlijke water voor de voeding des ketels op zich zelven reeds zeer moeijelijk is.

§ 79.

Men kan den uit den stoomcilinder in den condensor vloeijenden stoom ook nog verdikken of in water doen overgaan, door denzelven in aanraking te brengen met verkoelde oppervlakten; maar daar die oppervlakten weder door koud water koel gehouden moeten worden, zoo heeft men daarvoor meer water noodig, dan door dadelijke aanraking van het koude water met den stoom zelven, en wanneer het daarvoor dienende water van eene afgelegene plaats moet getrokken worden, dan gaat hier weder een gedeelte nuttig vermogen te meer aan verloren; maar dusdanige wijze van condenseren levert te dien aanzien minder bezwaar op bij stoomvaartuigen, dewijl de koelende vloeistof daar rondom aanwezig is, en weinig vermogen ter aan- en afvoer behoeft te kosten; de stoom op die wijze condenserende, geschiedt met oogmerk, om het daarvan herkomstige water afgescheiden te houden, ten einde alleen daarmede den ketel te voeden.

Daar gecondenseerde stoom zuiver water moet zijn, zoo zoude men oppervlakkig denken, dat de voeding eens ketels met dat water de voorkeur verdient boven de gewone wijze, waarbij het stoomwater met het injectiewater vermengd daartoe moet dienen; want het injectiewater is veelal niet zuiver te verkrijgen, en in vele gevallen wordt daarvoor zeewater gebezigd, hetwelk na uitdamping vreemde stoffen of zouten achterlaat, die zich binnen den ketel vasthechten, of daarin nederploffen, en een aanzetsel of zoogenaamd sediment vormen, dat de snelle verwarming door het vuur, zeer verhindert, en dat zelfs voor de ketelplaten, die direkt met het vuur in aanraking zijn, kan verderfelijk wezen: uitwerkingen, welke niet zouden plaats hebben, in geval men den ketel aanvankelijk met zuiver water vulde, en vervolgens daarmede aanhoudend bleef voeden. Tot heden echter heeft de ketelvoeding met het water, dat condenserende stoom in stoomwerktuigen oplevert, nog geene geheel voldoende uitkomsten geschonken, en zulks, omdat het alzoo van den stoom herkomstige water ook de olie- of vetdeelen met zich voert, die in de machine ter verzachting der wrijving hebben gediend, welke zich dan binnen den ketel sterk vasthechten, en langs dien weg ook de overgang der hitte van het vuur door de ketelplaten zeer hinderen; behalve dat worden de verkoelende oppervlakten binnen den condensor mede met die vuile vetstof bezet, ten nadeele der noodige snelle verkoeling. Een en ander is dan oorzaak, dat soortgelijk condenseren voor ketelvoeding geenszins algemeen gevolgd wordt, en hoewel verschillende inrigtingen tot dat einde bestaan, men zich liever voor het tegenwoordige, nog bij de gewone manier houdt, zorg dragende, dat de ketel niet alleen op geschikte tijden van het gewone minder vastgehechte aanzetsel wordt gezuiverd, maar ook, dat men gedurende de werking (voornamelijk wanneer zeewater voor injectiewater wordt gebezigd) eenig water uit den ketel, door eene spuikraan in deszelfs bodem, doet wegvloeijen, opdat zich zoo min mogelijk sediment vasthechte, en nimmer sediment nederploffe. Het ketelwater door zoodanige spuikraan noodzakelijk verminderende, moet dan natuurlijk, door middel der voedingpomp met versch water, (zoo veel mogelijk verwarmd) buitengewoon worden aangevuld; voor die buitengewone spuijing en evenmatige aanvulling heeft men ook eenige werktuigelijke middelen bedacht, die meer of min voldoen, doch die hier geene plaats ter beschrijving kunnen vinden.

§ 80.

Met stoomrijtuigen ontvliedt de gediend hebbende stoom door den schoorsteen in de opene lucht, zoo dat men daarvan geen water trekt, om voor de voeding des ketels te dienen. De eens met zuiver water gevulde ketel wordt met zuiver water gevoed, waarvan de mede gevoerd wordende pleegwagen eenen genoegzamen voorraad bevat, en die, naargelang de uitgestrektheid der togten, van tijd tot tijd daarvan wordt voorzien. Voor die soort van ketels, die van geene groote uitgebreidheid zijn, is het van het grootste belang te allen tijden zuiver water te bezigen, omdat hetzelve daar in enge plaatsen en om digt aaneengelegene buizen of pijpen verwarmd wordt, waardoor men geene reiniging, van aanzetsel of sediment, dat op den ketel nadeelig werkt en de snelle stoomontwikkeling zoo zeer verhindert, behoorlijk kan bewerkstelligen. Daar en boven kookt onzuiver water zeer ligt op en over, hetgeen ook, voor deze soort van werktuigen, in het bijzonder nadeelige gevolgen kan hebben; en schoon men zuiver water voor de voeding dezer ketels bezigt, moet op die waterspuwing of zoogenaamde pruiming, niet te min de bijzondere aandacht van den bestuurder gevestigd blijven, omdat zulks niettegenstaande vele voorzorgen dikwijls gebeurt.

§ 81.

Water, dat zout opgelost houdt, zoo als zeewater, eischt eenige meerdere warmte dan zuiver water, om aan het koken te geraken; hooger hebben wij de temperatuur opgegeven (zie §§ 51 en 53) welke water, in stoom veranderd, bij gemiddelden stand des barometers teekent; deze temperatuur geldt voor zuiver water, ook in de stoomwerktuigelijke praktijk voor rivier- en gewoon wel- of bronwater; gewoon zeewater heeft om te koken 1-1/5 graad hooger temperatuur noodig, en bevat één drieendertigste van deszelfs gewigt aan zout; kokende, verstoomt daarvan het zuivere water, terwijl het zout in het overige kokende zeewater achter blijft, en dus allengs zouter wordt, tot dat eindelijk al het zuivere water in stoom is overgegaan, en één drieëndertigste van het gebezigde gewigt zeewater, aan zout in den ketel overblijft; hoe meer dit water van dat zout bevat, des te hooger deszelfs kooktemperatuur zal zijn, derwijze, dat voor elk drieendertigste deel vermeerdering in zout, het kooktemperatuur 1-1/5 graad zal stijgen; kan ongeveer 12 drieendertigste deelen van dat zout opgelost houden, waaruit volgt: dat wanneer van het zeewater 21 drieëndertigste deelen, of 7/11 deelen verstoomd zijn, zich zout zal beginnen te vormen.

Hier uit blijkt, dat bij aldien men zeewater voor de vulling en voeding van eenen stoomketel gebruikt, men een weinig meer brandstof zal behoeven, en des te meer, hoe meer zoutdeelen dat water bevat; ook dat men ter bezuiniging van brandstof, zorg moet dragen, om door middel van tijdige spuijing en weder aanvulling met versch water dat zoute te verslappen. Daarenboven moet men in het belang van den duur des ketels en ter voorkoming van nog grootere consumptie brandstoffen, het nimmer zoo verre laten komen, dat zich zout door overmaat afscheide of sediment nederploffe, eene nederploffing, welke reeds voor dat het verzadigend gewigt van 4/11 zout in het kokende water bestaat, zal plaats grijpen, dewijl het zeezout uit verschillende, op elkander werkende, bestanddeelen is zamengesteld.

Geene te grootte oplettendheid kan men in dit opzigt aan zee-stoomketels wijden, om welke reden dan ook onderscheidene middelen zijn bedacht, welke de graad van zoutheid van het ketelwater te kennen geven, doch waarvan geene verklaring in dit voorgenomen beknopte werkje kan gegeven worden: meermalen is het gebeurd, dat door onoplettendheid ten dezen, goede en kostbare stoomketels onbruikbaar werden.

§ 82.

In de voorgaande §, de verzadiging van water door zout voorkomende, zoo is het mede voegzaam te verklaren, wat men door verzadigden stoom in een werktuig verstaat. Door verzadigden stoom verstaat men zoodanigen, welke overeenkomstig deszelfs temperatuur de grootste hoeveelheid water bevat. Om dit duidelijker te maken, stelle men zich eene beslotene ruimte voor, die eene kubieke el groot is, welke stoom bevat in spanning aan den gemiddelden druk des dampkrings gelijk, op de hem eigene temperatuur van 212 graden, zoodanigen stoom noemt men verzadigd; maar wanneer men die afgeslotene volume stoom eenige graden verwarmt, dan zal die zelfde kubieke el stoom niet meer verzadigd wezen, want in die zelfde ruimte zoude nog meer water, door die vermeerdering van warmte in stoom kunnen overgaan; gezegde volume stoom vergroot dan, bij gebrek aan water, alleen in spanning, even gelijk de gewone dampkringslucht, binnen eene beslotene ruimte, in veerkracht of spanning door gelijke verwarming zoude winnen, volgens eenen zelfden regel van uitzetting.

Door naauwkeurige proeven heeft men bevonden, dat de dampkringslucht met elke graad vermeerdering in temperatuur, tusschen 32 en 212 graden, zich weinig meer dan 2/1000 van derzelver eerste volume uitzet, welke regel voor stoom, met geen water in aanraking, dezelfde is. Dit vergelijkende met hetgeen hooger op gegeven staat, wegens de temperatuur van den stoom (altijd in gemeenschap met water gedacht) en deszelfs overeenkomstige spanning, zoo zal men ontwaren, dat de uitzetting van lucht door warmte (dat is van drooge lucht) vrij wat verschil hierin oplevert; zoo dat stoom, welke in gemeenschap met water, in temperatuur rijst, in spanning of veerkracht veel meer aanwint, dan wanneer die rijzing in temperatuur buiten gemeenschap met water plaats vindt; zoodanige oververwarmde of met water oververzadigde stoom, zoude in een stoomwerktuig meer nadeelig dan nuttig zijn.

§ 83.

Daar het doel met dit werkje is, om de hoofdzakelijke gronden en daarop steunende inrigtingen van het stoomwerktuig, op eene duidelijke en korte wijze te verklaren, zoo hebben wij, met behoud van het goede dienaangaande eener vorige uitgave, ons vooral ook moeten beperken bij de verklaring van het gewone stationaire stoomwerktuig van lagen druk. Vele andere wijze van toerigting, schikking en vorm van deelen bestaan er daarom, welke wij niet speciaal hebben kunnen behandelen. Wanneer men uit de vele soorten van stoommachinen eene kiezen moest, om tot leidraad ter verklaring van anderen te dienen, dan zoude inderdaad geene betere keuze dan deze kunnen geschieden, zijnde het beste voor uiteenzetting en opheldering van beginselen geschikt. Om nogtans eene eigenaardige inrigting van het stoomwerktuig met de daarvoor meest vertrouwde zamenstelling ter oefening van begrip te geven, zoo is aan het einde dezer bladzijden eene afbeelding van een stoomwerktuig met ketel van lage drukking gevoegd, waarmede sommige stoomvaartuigen voorzien zijn, met de noodige aanwijzing ter verklaring. De geheele bevatting daarvan zal niet moeijelijk vallen voor hem, welke de boven behandelde gronden wel heeft verstaan.