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Während diese Arbeit noch im Manuscripte fertig lag und eben zum Abdruck in diese Zeitschrift der Redaction derselben übergeben werden sollte, erschien ein kleines Werk unter dem Titel: Theorie und Bau der Rohrturbinen im Allgemeinen und der sogenannten Jonval-Turbinen ins Besondere. Mit Berücksichtigung der Resultate zahlreicher selbst abgeführter Versuche von Peter Rittinger, K. K. Sectionsrath (Oberbergrath) in Wien. Mit 6 Figurentafeln, Prag 1861, F. A. Credner ", welches in mehrfacher Beziehung für diese Arbeit von Interesse ist und in dieser Rücksicht hier noch besprochen werden soll.

Die Schrift zeichnet sich namentlich durch zwei, in der gegebenen Art, neue Auffassungen, die Bedingtheit der Zahlen der Leit- und Druckradschaufeln und die Druck (Actions-) und Reactionswirkung des Wassers im Rade betreffend, aus. In Bezug auf die Zahl der Leit- und Druckradschaufeln beweist Hr. Sectionsrath Rittinger, daß die Gesammtfläche der Schaufelstöße des Leitrades an der Austrittseite gleich der Fläche der Stöße des Druckrades an der Eintrittseite sein muß; hierdurch sind also bei gegebenen Winkeln die Zahlen der Schaufeln des Leitrades und des Druckrades bestimmt, sie verhalten sich zu einander wie vorausgesezt, daß die sin ẞ' Schaufeln des Leit- und Druckrades gleiche Dicke haben. Die ausgesprochene Bedingung wird, wie S. 186 erörtert ist, bei der Rothenburger Turbine erfüllt, wenn man den Wasserkeil berück sichtigt.

sin a

Hr. Rittinger unterscheidet die Wirkung der Turbinen nach dem Druck oder Actions- und nach dem Reactions-Princip, ohne jedoch die wesentlichste Eigenschaft der Druckturbinen, bei partiellem Aufschlag einen hohen Wirkungsgrad zu gestatten, auszudrücken und die Ursache dieser Erscheinung, wie dies in Cap. II der vorliegenden Abhandlung geschehen, zu erörtern. Derselbe bec2 nußt das Verhältniß 2, mit m bezeichnet, als Maß 2 g H für die Actions- und Reactionswirkung und nimmt (S. 14 und 32) die Grenzen dieses Verhältnisses 0 und 1 an. Der leztere Werth findet jedoch nur dann statt, wenn der Ueberdruck an der Spalte Null ist; es kann aber auch, wie dies

Die Dimensionen sind an den ausgeführten Maschinen nachgemessen.

Die Bestimmung der Aufschlagmenge geschah durch Eichung des aus der Turbine tretenden Wassers in einem großen Kasten, die Wassermengen sind somit auf die sicherste Weise gemessen worden und man wird Hrn. Rittinger vollständig beipflichten, wenn derselbe in der Vorrede sagt:

„Der Umstand, daß bei diesen Versuchen die Wassermengen durchgehend direct gemessen wurden, erhöht ihren Werth gegenüber anderen Turbinen - Versuchen, bei welchen man vielleicht einen noch höheren Wirkungsgrad herausgerechnet, aber in der That kaum erreicht hat."

Da diese Versuche durch die Wirkungsverschiedenheit der 3 Turbinen nach dem Actions- und Reactionsprincip bei übrigens gleichen Verhältnissen interessant sind, so enthält die nachstehende Tab. d einen Auszug aus den Versuchen, und zwar diejenigen mit den vortheilhaftesten Geschwindigkeiten. Von dem Verfasser dieses sind noch die Werthe von V, c, und

c2

V2

с

hinzugefügt worden, wobei zu bemerken ist, daß c ohne Rücksicht auf den Einfluß der Druckschaufeln berechnet wurde.

Die Turbine A wirkte also bei voller Beaufschlagung als reine Reactionsturbine und es ist, der Annahme des Hrn. Rittinger entgegen, m> 1; bei partieller und zwar und Beaufschlagung ist die Wirkung noch vorwiegend die einer Druckturbine. Die Wasserwirkung der Turbinen B und C war vorwiegend die der Reaction.

Der Wasserverbrauch der Turbine A wächst bei gleichem Gefälle mit der Abnahme der Umdrehungsgeschwindigkeit der Turbine, wie dies auch für die Rothenburger Turbine gefunden wurde. In den Turbinen B und C ist die Umgangszahl auf die Wassermenge von sehr geringem oder keinem Einfluß, und wo ein solcher auftritt, findet das von A Entgegengejezte statt.

Während bei der Druckturbine A die Aufschlagmenge in kleinerem als der Anzahl der offenen Zellen direct proportionalen Verhältniß wächst, wie dies auch die Rothenburger Turbine zeigt, geschieht die Zunahme bei den beiden Reactionsrädern B und C in meist größerem. Es beträgt das Verhältniß der Aufschlagmenge bei voller Oeffnung zu der bei

Hr. Rittinger erkennt die Varietät A als die beste und giebt für die Berechnung einer Turbine nach derselben speciellere Regeln.

Hr. Rittinger stellt ferner die Construction der Schaufeln mit Rückschaufeln, von ihm Sackschaufeln genannt, als vortheilhaft hin und zwar S. 48 auf folgende Weise:

Insbesondere muß bei der Turbine A der Umstand als Effect herabsegend hervorgehoben werden, daß die Canäle des Leitrades wegen der durchaus gleichgehaltenen Dicke der Schaufeln gegen die Mitte der Radhöhe sich bedeutend erweitern, wodurch eine wesentliche Aenderung in der relativen Geschwindigkeit des durchziehenden Wassers veranlaßt wird. Die Canalweite an der Einlaufseite sollte in jene auf der Auslaufseite allmälig übergehen, was sich ganz einfach dadurch erzielen läßt, daß man die Schaufeln an ihrer Rückseite verstärkt...." S. 22: Die Schaufeln erhalten also die Form von

"

Sackschaufeln, wenn m größer als ist, oder wenn die Turbine vorwiegend durch Action arbeitet."

S. 36: „Wir müssen daher die vorwiegend durch Action wirkende Varietät I mit fackförmigen Schaufeln als die brauchbarste anerkennen...."

Nur noch sehr wenige Stellen sprechen über die Sackschaufeln und feine der Versuchsturbinen war mit denselben versehen. Es geht aus dem Erwähnten schon hervor, daß Hr. Rittinger die Gründe, welche für die Construction der Rückschaufeln bei den Rothenburger Turbinen und der bereits 1858 gebauten und in Rothenburg gebremsten Versuchsturbine leitend waren, nicht hatte.

Durch die S. 69 gegebene Erklärung:

„Die in Blansko abgeführten Versuche haben zwar bei theilweiser Beaufschlagung der Rohrturbine ein Herabgehen des Wirkungsgrades ergeben; dies erklärt sich jedoch aus dem Umstande, daß bei den dortigen Versuchen das Abfallrohr nicht abgenommen und die Turbine nicht gleichzeitig bis zum Unterwasserspiegel herabgesezt wurde; es bildeten sich deshalb in den nicht beaufschlagten Schaufeln luftleere Räume, in welche das Wasser aus dem Abfallrohre stoßweise zurücktrat; zugleich fand eine nicht unbedeutende Reibung der Schaufeln gegen dieses Wasser statt."

Ferner hauptsächlich durch die S. 76 ausgesprochene Behauptung:

tionelle der Rückschaufeln und den Werth der Actionswirkung für partielle Beaufschlagung nicht erkannte und mit der Construction der Sackschaufeln nur einen secundären Zweck verfolgte. Die meisten Turbinen - Constructeure suchen eine gute Wirkung der Turbine bei partieller Beaufschlagung durch

Schüßen-Construction zu erreichen; Hr. Rittinger betrachtet in ausführlicher Weise die Einrichtung mit concentrischen Radabtheilungen und giebt zu derselben auf S. 82 eine neue Schüßen-Construction.

Ueber die Temperatur der Generator - Gase.

In einem Aussage mit dieser Ueberschrift (Bd. IV, S. 302) theilt Hr. R. Ziebarth seine Erfahrung mit, daß die Generator= Gase selbst aus Steinkohlen viel niedrigere Temperatur haben, als ich solche in meiner Wärme- Meßkunst *) berechnet habe, und sucht dann durch Rechnung darzuthun, welches die wesentlichen Wärmeverluste sind, die diese Abweichung der Erfahrung von der Theorie erflären.

Was die Erfahrung betrifft, so stimmt dieselbe theilweise mit meinen Erfahrungen überein, und ist unter allen Umständen die wirkliche Temperatur viel niedriger als die theoretische; doch habe ich mitunter auch die Canäle, in welchen die Gase dem Verbren= nungsraume zugeführt werden, roth bis hellroth glühend gesehen, was beweist, daß die durch Rechnung gefundene Temperatur nicht sehr weit von der wirklichen Temperatur der Gase absteht.

Allerdings sind die Zahlen, die ich früher für die specifische Wärme der Gase genommen habe, zu hoch. Ich habe auch bereits in einer sich unter der Presse findenden Schrift diese Rechnungen revidirt, indem ich die von Regnault gemachten Bestimmungen über die specifische Wärme zu Grunde legte.

Demnach wird die Temperatur der Gase

812° statt 838°,

662°,

Stickstoff

¡C 0,6001

=

1,082333 W.-E.

aus trockenem Holze

=

Holz mit 20 pCt. Wasser

trockenem Torf

=

= 606°

=

=

trockenem Lignit Steinkohle. Anthracit

Hr. Ziebarth meint, es sei ebenso richtig, wenn man annehme, daß der in den Brennstoffen enthaltene freie Wasserstoff in den Gasen zur Hälfte als leichter, zur Hälfte als schwerer Kohlenwasserstoff enthalten sei, als wenn man, wie ich gethan habe, annehme, daß der freie Wasserstoff unverbunden in den Gasen vorkomme.

Ich stimme vollkommen bei, daß beides gleich unrichtig ist, denn der freie Wasserstoff wird zum größten Theile durch trockene Destillation in den Gasen als dampfförmige Verbindungen höherer Organisation gefunden. Diese Verbindungen sind aber unmöglich in Rechnung zu führen, weil wir deren Zusammenseßung nicht kennen, und wir werden dieselbe wahrscheinlich auch nicht kennen lernen, weil dieselben durch allerlei Umstände in ein und demselben Generator sehr oft in ihrer Zusammenseßung wechseln.

Uebrigens wenn wir selbst annehmen könnten, daß der freie Wasserstoff in bekannten Verbindungen in den Gasen enthalten sei, so fehlt uns ein wichtiger Factor, um aus demselben mit Sicherheit die Temperatur der Gasmischungen zu berechnen. Es ist dies die latente Wärme dieser Verbindungen. Wahrscheinlich ist dieselbe nicht sehr groß, sonst müßten die beobachteten Temperaturen der Gase noch mehr von den berechneten abweichen.

*) Besprochen Bd. IV, S. 29 d. 3.

(C 0,6122

O 0,8163)

× 0,2479 = 0,354130

2,6872 × 0,2440=0,655680/

und unter der Annahme, daß aller freie Wasserstoff als schwerer Kohlenwasserstoff in die Gase übergehe,

schwerer Kohlenwasserstoff

Kohlenoryd

Stickstoff

(H 0,0358)

x 0,2479 0,347110,

ducirten Gase in Rechnung zu bringen, so werden wir uns der Wirklichkeit am meisten nähern, wenn wir diejenige Verbindung an= nehmen, welche die größte Dichte hat; denn die dampfförmigen Kohlenwasserstoff-Verbindungen sind sicherlich sehr dichte Verbindungen, und da es sich bei diesen Berechnungen nicht blos darum handelt, die Temperatur der Gase zu bestimmen, sondern auch deren Volumen (denn die Temperatur selbst ist namentlich nur für die Berechnung der Volumen von Wichtigkeit), so wird die lehte Annahme, daß aller Wasserstoff als schwerer Kohlenwasserstoff in den Gasen enthalten sei, den Vorzug verdienen, und dies ist auch die Annahme, die ich bei den oben mitgetheilten neuen Berechnungen zu Grunde gelegt habe.

Die Dichte der Gasmischungen für die drei verschiedenen Annahmen sind:

für die erste 0,96737, atmosphär. Luft = 1,

Was die 206 Wärme-Einheiten betrifft, welche Hr. Ziebarth anwenden will, um die zu verbrennenden Kohlen auf die Tempera= tur zu bringen, die sie im Generator annehmen müssen, so ist eine solche Berechnung ganz und gar unlässig, da natürlich alle vorerst von den Kohlen aufgenommene Wärme nachher in die Gase übergehen muß.

Die wahre Ursache der öfter beobachteten Differenz zwischen der wirklichen Temperatur der Gase und der berechneten liegt, wie die gegentheilige Erfahrung zeigt, offenbar bloß in der Construction der Generatoren und der Gascanäle, in denen man die Temperatur beobachtet.

Ich habe nun Generatoren für verschiedene Brennstoffe nach verschiedenen Constructionen in Menge gebaut und gefunden, was mit der Theorie vollkommen stimmt, daß kleine Differenzen in der Dicke der Generatorwände einen sehr erheblichen Einfluß ausüben.

Namentlich sind die Generatoren für Holz und Torf der Abfühlung der Gase ihrer Natur nach günstig, weil gerade der Raum, in welchem die Bildung der Gase vor sich geht, die dünnsten Wände hat, und da der ganze Generator sehr hoch ist, so kommt man leicht in Versuchung, den Umfang derselben so viel als möglich einzuschränken.

Gewöhnlich habe ich zwei Generatoren nebeneinander und mache dann drei der Seiten sehr dick, die vordere Wand aber, an der man über und unter den Rost gelangen muß, eben deswegen dünn. Da aber der Raum, in dem sich die Gase bilden, höchstens 2 Fuß hoch ift, so wird die Fläche, an der eine größere Wärmezerstreuung stattfindet, nur circa 4 Quadratfuß. Die Temperatur aber an dieser Stelle ist natürlich viel höher als diejenige der Gase. Es wird nicht zu hoch gegriffen sein, wenn wir dieselbe für Torf zu 1900° an= nehmen.

Ich habe in zwei verschiedenen Localitäten zwei Paare Generatoren für Torf sehr ähnlicher Qualität gebaut; in der einen Loca= lität war diese 4 Quadratfuß haltende Vorderwand 0,7 Fuß dick, in der anderen 1 Fuß dick; in der ersteren Localität waren die Gagcanäle stets dunfel, in der zweiten schwach rothglühend; es mußte daher die Beschaffenheit und Dicke dieser Vorderwände, die mit der hohen Temperatur in Berührung kommen, in diesen beiden Fällen von bedeutendem Einflusse sein, denn alle übrigen Verhältnisse dieser Generatoren waren sich sehr annähernd gleich.

Die Differenz der Wanddicke allein hätte einen so auffallend merklichen Unterschied nicht wohl hervorbringen können; es hat offen= bar das Material, aus dem diese Wände construirt waren, einen erheblichen Einfluß gehabt. Es ist zwar dessen Leitungsfähigkeit nicht durch einen directen Versuch bestimmt worden, aber die Steine, die zum ersten Generator verwendet wurden, hatten ein großes specifisches Gewicht, während die lezteren eher porös waren. Ich schäße die Leitungsfähigkeit der ersteren 0,5, die der letteren 0,4 und glaube, daß eine wirkliche Messung eher eine größere Differenz geben würde.

=

=

20640 100

=

Ein Quadratfuß Fläche dieser Temperatur giebt pro Stunde 860 W.-E. an die ihn umgebende kalte Luft ab, und da diese Generatoren auf drei Seiten frei waren, so war der Verlust für die Höhe von 2 Fuß, in der die höhere Temperatur herrscht, 24 × 860 =20640 W.-E, was dann pro 1 Pfd. Lignit 206,40 W.-E. ausmacht. Die ursprüngliche Wärmemenge, welche die Gase aus diesem Lignite enthielten, wurde von 1044 auf 838 W.-E. reducirt, und daraus erklärt sich denn auch, warum die Gascanäle ftetsfort rothglühend waren.

Es wird gewiß jedesmal gelingen, die Gascanäle selbst mit ge= trocknetem Holze zum Glühen zu bringen, wenn man nur die Generatoren möglichst vor Wärmeverlusten schüßt.

Indessen hat das Glühendmachen der Gascanäle auch seine Nachtheile, denn selbst bei Torffeuerung scheidet sich in den glühenden Canälen stets Kohlenstoff aus, der sich schwammartig anseßt und nach und nach dem Gase den Durchgang erschwert; übrigens wenn Vorsorge getroffen ist, daß die Canale leicht gereinigt werden kön= nen, so ist bloß der Kohlenstoffverlust in Anschlag zu bringen.

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Zur Theorie der Zapfenreibung befindet sich im Civilinge= nieur" 1860, Heft 3 u. 4 ein sehr beachtenswerther Beitrag des Polytechnikers Hrn. Th. Reye in Zürich, mit dessen Anschauungen. und Resultaten Ref. um so mehr einverstanden ist, als sie im Wesentlichen mit denjenigen übereinstimmen, zu denen derselbe auch ge= langte, als er bei einer früheren Arbeit mit diesem Gegenstande sich zu beschäftigen Veranlassung hatte. Jene Arbeit, übrigens auch minder umfassend, ist nicht veröffentlicht worden, und soll deshalb dem Prioritätsrecht des Hrn. Verf. durch diese Bemerkung durchaus nicht zu nahe getreten, vielmehr nur das Einverständniß des Ref. mit dem in Rede stehenden Aufsah dadurch bekräftigt werden. Die Betrachtungen und Ergebnisse des letteren sind aber im Wesentlichen folgende.

Das Moment der Zapfenreibung (dasselbe multiplicirt mit 27 giebt die Reibungsarbeit pro Umdrehung, dagegen multiplicirt mit der Winkelgeschwindigkeit der Welle: die Reibungsarbeit pro Se= cunde oder die Arbeitstärke der Zapfenreibung) berechnet man gewöhnlich unter der Vorausseßung gleichförmiger Vertheilung des Zapfendrucks P auf eine zu ihm normale Projection der Reibungsfläche; die nachfolgende Betrachtung läßt indessen diese Voraussetzung als wahrscheinlich nur für einen neuen oder

Jene Vorausseßung der gleichförmigen Vertheilung des Zapfen= drucks auf eine zu ihm normale Projection der Reibungsfläche (p' = Const.) bedingt folglich auch einen in allen Punkten der Reibungsfläche gleichen Normaldruck (p = Const.).

Die Größe der Reibung in einem Punkte der Reibungsfläche ist proportional p, also die Reibungsarbeit in einer gewissen Zeit proportional dem Product aus p und der relativen Geschwindigkeit, mit welcher im fraglichen Punkt die beiden sich berührenden Flächen an einander gleiten. Diese Geschwindigkeit ist aber proportional dem Abstand y des Punktes von der Rotationsare, mithin die Neibungsarbeit proportional py.

Die Reibungsarbeit bewirkt eine Erwärmung des Zapfens, sie sezt sich ganz in Wärme um, jedoch auf verschiedenem Wege, indem ste nämlich theils zur Ueberwindung der Cohäsion (zur Abnutzung des Zapfens und Lagers) verwendet wird, theils in der übrigen Masse der sich reibenden Körper unbeschadet der Cohäsion Molecu= larbewegungen hervorbringt resp. vorhandene Molecularbewegungen verstärkt; in welchem Verhältniß diese Theilung der Reibungsarbeit stattfindet, ist hier gleichgültig, dagegen wesentlich die Frage, ob das Verhältniß in allen Elementen der Reibungsfläche dasselbe sei oder nicht. Sofern es aber ohne Zweifel vom beiderseitigen Material und der Oberflächenbeschaffenheit der Körper abhängt und diese bei= den Umstände in allen Elementen der Reibungsfläche gleich sind, auch andere etwa influirende Umstände wenigstens nicht sehr verschieden sein können, so ist die zunächst liegende Annahme mindestens die wahrscheinlichste, daß in allen Elementen der Reibungsfläche ein gleicher verhältnißmäßiger Theil der ganzen Reibungsarbeit zur Abnuzung verwendet werde, welcher demnach auch proportional py ist.

a

a2

Ist a die während einer gewissen Zeit in einem Punkt der Neibungsfläche erfolgende resultirende Abnußung, normal zur Reibungsfläche gemessen, so besteht dieselbe aus 2 Theilen: der Abnußung a, des Zapfens und derjenigen a, des Lagers, und die zur Abnußung a verwendete Arbeit ist proportional: na, +n, a,, unter n, und n2 Constante verstanden, welche lediglich vom Material des Zapfens resp. der Lagerpfanne abhängen. Die Größe des Verhältnisses welches der im Allgemeinen größeren Härte des Zapfens wegen im Allgemeinen <1 ist, ist hier gleichgültig; wesentlich dagegen ist wieder die Frage, ob es in allen Punkten der Reibungsfläche gleich groß sei, und diese Frage scheint auch hier bejaht werden zu müssen, weil das fragliche Verhältniß im Wesentlichen kaum von anderen Umständen als von der specifischen Abnußungsfähigkeit beider Materialien abhängig sein kann. Seht man demnach a a. a und a2 = a, a, unter a, und α, wieder 2 vom Zapfen, resp. Lagermaterial abhängige Constante verstanden, so wird die zur resultirenden Abnußung a erforderliche Arbeit proportional:

=

(n, α, +n, α,) a = Const. a,