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Vergleich der Wärmekraftmaschinen

  • Karl Bernhard Schmidt
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Zusammenfassung

Im Vorhergehenden wurden die Energiestoffe behandelt, die der mittelbaren Krafterzeugung dienen können, und dabei festgestellt, daß es für alle dasselbe Agens ist, die Wärmeenergie, welche die Umsetzung der organischen Naturstoffe in mechanische Arbeit ermöglicht. Naturgemäß werden wir uns jetzt mit den maschinellen Vorrichtungen zu beschäftigen haben, die diese Umsetzung vermitteln und zur Auslösung bringen.

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Notes

Literatur

  1. 2).
    Der Dieselmotor wird neuerdings in Größen von bis zu 2000 PS von den liefernden Firmen angeboten. Jedoch glauben wir die Verwendung in solchen Einheiten zu den Ausnahmen (wenigstens für deutsche Verhältnisse) rechnen und daher obige Einteilung unbedenklich beibehalten zu dürfen.Google Scholar
  2. 3).
    Vgl. die Tabellen über Dieselmotoren und Saugegasmaschinen, S. 112 und 114.Google Scholar
  3. 2).
    Der größte von der Gasmotorenfabrik Deutz gebaute Leuchtgasmotor ist nach den mir vorliegenden Lieferungslisten dieser Firma der im Jahre 1905 für das Elektrizitätswerk Dessau gelieferte mit 260 PS. Immerhin geht aus denselben Listen hervor, daß Einheitsgrößen über 30 PS nur vereinzelt vorkommen, und dann fast nur in kommunalen Betrieben.Google Scholar
  4. 1).
    Die Gesamtwirtschaftlichkeit einer Kraftmaschine hängt ja nicht allein von den Brennstoffkosten, sondern wesentlich auch von den Anlagekosten sowie den Aufwendungen für Bedienung, Schmier- und Putzmaterial ab. Vgl. hierzu S. 108–122.Google Scholar
  5. 1).
    Vgl. hierzu und im folgenden C. Matschoß: Die Entwicklung der Dampfmaschine.Google Scholar
  6. 1).
    Hw. in Zöpfl: „Nationalökonomie der technischen Betriebskraft“, S. 27.Google Scholar
  7. 1).
    Lang: „Die Maschine in der Rohproduktion“, Bd. I. Berlin 1904. S. 56.Google Scholar
  8. 1).
    Zeitschr. des Preuß. Statist. Landesamtes.Google Scholar
  9. 2).
    Es muß darauf aufmerksam gemacht werden, daß in den Zahlenangaben seit der Wende des Jahrhunderts auch die Dampfturbinen enthalten sind. Eine statistisch zahlenmäßige Scheidung der Dampfturbinen und Dampfmaschinen existiert vorläufig noch nicht.Google Scholar
  10. 1).
    Siehe Heft 73 der Beiträge zur Statistik des Königreichs Bayern. München 1909.Google Scholar
  11. 1).
    Statist. Korrespondenz für Preußen. Berlin 1903.Google Scholar
  12. 2).
    Ballod: „Die Dampfkraft in Preußen“in: Zeitschr. des Preuß. Statist. Landesamts. Berlin 1906.Google Scholar
  13. 1).
    Deutsche Reichsstatistik.Google Scholar
  14. 2).
    Die Schätzung von Ballod mit 66–70% erscheint mir doch etwas zu nieder gegriffen.Google Scholar
  15. 3).
    Vgl. Heft 73 der Beiträge zur Statistik des Königreichs Bayern, S. 17.Google Scholar
  16. 2).
    Entnommen aus der Statistischen Korrespondenz für Preußen, Berlin 1907, 33. Jahrg., Nr. 13.Google Scholar
  17. 1).
    Die Gründe, warum diese Betriebsorganisation unrationell gegenüber zentraler Kraftversorgung ist, werden an späterer Stelle ausführlich erörtert.Google Scholar
  18. 1).
    Vgl. die mehrfach angezogene Schrift: „Die Dampfkraft in Bayern nach dem Stande vom 31. Dezember 1907“, S. 18.Google Scholar
  19. 2).
    Die bezüglichen Aufzeichnungen wurden zum ersten Male im Jahr 1893 gemacht.Google Scholar
  20. 1).
    Die Bezeichnung „Lokomobile“verdankt dieselbe ihrer Fähigkeit, als ortsveränderliche Maschine auf Rädern transportabel zu sein. Heute versteht man aber darunter generell alle Dampfkraftanlagen, bei denen Kessel und Dampfzylinder zusammengebaut sind, sofern sie nicht als Beförderungsmittel dienen, wenn auch von einer Ortsveränderlichkeit bei diesen keine Rede ist.Google Scholar
  21. 2).
    Vgl. hierzu die Tabellen S. 109 und 111 und Kurvenfigur 1, S. 123.Google Scholar
  22. Die Zahlen sind der Zeitschr. des Kgl. Preuß. Statist. Landesamtes sowie dem Heft 73 der Beiträge zur Statistik des Königreichs Bayern entnommen.Google Scholar
  23. 1).
    Die physikalische Erscheinung, daß aus einem Gefäß ausströmender Dampf durch den auf dieses ausgeübten Rückdruck eine Drehbewegung desselben hervorruft, war schon sehr lange bekannt. So erwähnt schon Hero von Alexandrien in einem seiner Werke aus dem Jahre 120 v. Chr. ein kleines Maschinchen, die „Äolipile“, die als die erste Dampfturbine bezeichnet werden könnte. Es war eine Hohlkugel mit gekrümmten Rohransätzen, die durch den Rückdruck des mit großer Geschwindigkeit ausströmenden Dampfes zur Rotation gebracht wurde. Ein weiteres historisches Beispiel aus späterer Zeit stellt das Stoßrad von Branca (XVII. Jahrh.) dar, wobei der aus einem Dampfgefäß ausströmende Dampf auf die Schaufeln eines Rades strömte und dieses durch direkte Stoßwirkung in Umdrehung versetzte.Google Scholar
  24. 2).
    Die Strömungsgeschwindigkeit des Dampfes bei einem Druckunterschied von 10 auf 1 Atm. beträgt z. B. 939 m pro Sekunde.Google Scholar
  25. 1).
    Dasselbe ist eine Vereinigung mehrerer großer Maschinenfabriken, die den Bau der Dampfturbine „System Zoelly“betreiben. Ihm gehören an: die Siemens-Schuckert-Werke Berlin, die Augsburg-Nürnberger Maschinenfabrik, die Görlitzer Maschinenfabrik, Escher, Wyß u. Co. Zürich, Friedrich Krupp in Essen und die Lloyd- norddeutsche Maschinen- und Armaturenfabrik.Google Scholar
  26. 2).
    In diesem Zusammenhang sprechen wir nur von den Landdampfturbinen. Die direkte Kupplung mit andern Arbeitsmaschinen wie Kompressoren oder Hochdruckzentrifugalpumpen ist seltener und tritt an Bedeutung weit hinter den angegebenen Verwendungszweck zurück. Die Schiffsturbinen werden in einem späteren Kapitel behandelt.Google Scholar
  27. 1).
    Sofern dieselben nicht an eine Zentralkondensation angeschlossen sind.Google Scholar
  28. 2).
    Siehe S. 53–58.Google Scholar
  29. 3).
    Vgl. hierzu auch S. 126.Google Scholar
  30. 1).
    Vgl. hierüber die Tabelle 13 S. 114/15.Google Scholar
  31. 2).
    Beachte die Anm. S. 69.Google Scholar
  32. 3).
    Neuerdings ist auch das Zweitaktverfahren für die großen Einheiten von der Firma Sulzer zur Einführung gebracht worden.Google Scholar
  33. 1).
    Im Gegensatz zu den Explosionsmotoren, bei welchen durch die Explosion eine starke Drucksteigerung entsteht.Google Scholar
  34. 1).
    Vgl. hierzu die Tabellen 10, 11 und 12.Google Scholar
  35. 2).
    Die für den Dieselmotor in Frage kommenden Mineralöle haben alle einen Heizwert von annähernd 10 000 WE., während selbst der hochwertigste Anthrazit nicht viel mehr als 8000 WE. entwickelt.Google Scholar
  36. 1).
    Der letztere wird, soviel dem Verf. bekannt, heute nicht mehr gebaut.Google Scholar
  37. 2).
    Es werden hier nur die eigentlichen Betriebsmaschinen besprochen. Auf die Spezialmotoren für Kleinverkehrszwecke, Sportzwecke, Automobile u. a. kann nicht eingegangen werden.Google Scholar
  38. 1).
    Die beiden bekannten Versuche, die Druckluftzentralen in Paris (1887 errichtet) und in Offenbach (1890 errichtet) haben sich nicht bewährt.Google Scholar
  39. 2).
    Vgl. Lux: „Die wirtschaftliche Bedeutung der Gas- und Elektrizitätswerke in Deutschland“. Berlin 1896. S. 127.Google Scholar
  40. 3).
    Siehe Bauer: „Die sozialpolitische Bedeutung der Kleinkraftmaschinen“, Dissert. Berlin 1907, S. 28.Google Scholar
  41. 1).
    Vgl. hierzu die Kurven 2, 4 und 6 und die Tabellen 15–18 sowie die bei Besprechung dieser festgestellten Besonderheiten.Google Scholar
  42. 1).
    Näheres hierüber siehe in dem Kapitel über „Kraftverwendung in der Landwirtschaft’’, S. 210 und 211.Google Scholar
  43. 1).
    Eine Pferdestärke entspricht einer Arbeitsleistung von 75 mkg.Google Scholar
  44. 2).
    Nach Urbahn hat sieh die Verwertung der Abgase von Saugegasmotoren zu Heizzwecken als wirtschaftlich völlig unzweckmäßig erwiesen. Vgl. Karl Urbahn: „Ermittlung der billigsten Betriebskraft für Fabriken.“Berlin 1907. Dem Verfasser sind bislang solche Ausführungen auch nicht bekannt geworden.Google Scholar
  45. 1).
    Die Bezeichnung stammt von Reuleaux. Siehe hierzu A. Lang: „Die Maschine in der Rohproduktion,“II. Teil, S. 35.Google Scholar
  46. 1).
    Vgl. hierzu die Tabelle 19, S. 124–125.Google Scholar
  47. 2).
    Haarmann: „Die ökonomische Bedeutung der Technik in der Seeschiffahrt“. Münchner Volkswirt. Stud. 1908.Google Scholar
  48. 1).
    Wir kommen an späterer Stelle auf diese zu sprechen. Siehe S. 167 ff.Google Scholar
  49. 1).
    Näheres siehe in dem Kapitel über „Kraftmaschinen in der Landwirtschaft“.Google Scholar
  50. 1).
    Die diesbezüglichen Erfahrungszahlen warden mir durch das gefällige Entgegenkommen einer großen süddeutschen Baufirma zur Verfügung gestellt.Google Scholar
  51. 1).
    Über die Preise der Wärmekraftmaschinen ist mir Material von den verschiedensten maßgeblichen deutschen Firmen zur Verfügung gestellt worden.Google Scholar
  52. 2).
    Vgl. hierzu E. Schiff: „Die Wertminderungen an Betriebsanlagen. Berlin 1909.Google Scholar
  53. 1).
    Ebenda S. 41.Google Scholar
  54. 1).
    Was hier für Kleinbetriebsmotoren erwiesen ist, gilt in noch verstärktem Maße für große Elektromotoreinheiten. Vgl. das Kapitel: Die Elektrizität im Berg- und Hüttenwesen.Google Scholar
  55. 1).
    Vgl. auch die Fig. 1.Google Scholar
  56. 1).
    Die Anregung zu dieser Unterteuchung verdanke ich Herrn Dr. Mertens, Heidelberg. Von ihm stammt auch das graphische Verfahren, das ich mit seiner Genehmigung benütze.Google Scholar
  57. 1).
    Kapitalinvestition zum Zwecke der Steigerung des Rohertrages ist zwar volkswirtschaftlich ebenfalls etwas außerordentlich Wichtiges, muß aber für die abstrakte Betrachtung unserer Lehre ausgeschaltet werden.Google Scholar
  58. 2).
    Die große Preisdifferenz ist aus praktischen Gründen und der deutlichen Darstellung halber gewählt. Wenn in einem gegebenen Falle solche Unterschiede auch nicht bestehen werden, so hat dies für die Theorie als solche keine prinzipielle Bedeutung.Google Scholar
  59. 1).
    Es sei hier darauf hingewiesen, daß bei Aktiengesellschaften nicht etwa das Aktienkapital, sondern nur die festverzinslichen Schulden, wie die Obligationsund Blankokontokorrentdarlehen, als fremdes Kapital auzusehen sind, da ja der Aktionär Selbstunternehmer ist.Google Scholar
  60. 2).
    Die diesbezüglichen Ermittelungen sind durch graphische Empirik gemacht. Hier seien der Einfachheit halber nur die Ergebnisse mitgeteilt.Google Scholar
  61. 1).
    Zu beachten ist, daß natürlich nur die Lage des Grenzoptimums die selbe bleibt.Google Scholar
  62. 2).
    Dasselbe gilt für die y-Tangente und den Tangentialpunkt C.Google Scholar
  63. 1).
    Um Mißverständnissen vorzubeugen, sei darauf hingewiesen, daß die Abschreibungs- und Reparatursätze als solche fest und von der Betriebsdauer, um Komplikationen zu vermeiden, unabhängig angenommen wurden (vgl. S. 140). Hier handelt es sich vielmehr um den auf die angegebene Energieeinheit entfallenden und mit der Betriebszeit variablen Anteil des Gesamtaufwandes für diese Posten.Google Scholar
  64. 2).
    Wie an einer anderen Stelle schon angedeutet, wird ein Teil des Energiemittelaufwandes benötigt allein für den Leerlauf, d. h. um die Reibungswiderstände der Maschine zu überwinden. Der größere Restteil bleibt für Kraftleistung. Jener Verlustteil nun ist, wenn man von unbedeutenden Schwankungen absieht, annähernd konstant und nur eine Funktion der Betriebszeit.Google Scholar
  65. 1).
    Dieselben sind in Anlehnung an die Angaben in Christian Eberle; „Kosten der Krafterzeugung“, Halle a. S. 1898, und Karl Urbahn: „Ermittelung der billigsten Betriebskraft für Fabriken“, Berlin 1907, in Abhängigkeit von der Betriebsdauer ausgerechnet und in die Formel eingesetzt.Google Scholar
  66. 1).
    Vgl. hierzu: Zeitschr. des Ver. d. Ing. 1909, S. 1968 f. H. Gisi: „Betriebskostenberechnung“.Google Scholar
  67. 1).
    Auch die Anregung zu dieser Untersuchung verdanke ich Herrn Dr. Mertens in Heidelberg.Google Scholar
  68. 1).
    Die physikalische Erklärung für diese Tatsache ist bekanntlich die, daß zur Umwandlung des Niederdruckdampfes in Hochdruckdampf nur ein geringer Mehraufwand von Wärme nötig ist. Der größte Teil der Niederdruckdampfwärme geht aber im Kondensator verloren und ist für die Arbeitsleistung nicht wertbar. Statt nun den Dampf von 1 auf 0,1 Atm. weiter zu expandieren und dann in den Kondensator zu schicken, wo er wieder in Wasser verwandelt wird, entnimmt man ihn beim Auspuffbetrieb dem Zylinder mit einer Spannung von etwas über 1 Atm. und verwendet ihn für Heiz- oder sonstige Zwecke.Google Scholar
  69. 2).
    Urbahn hat in seinen diesbezüglichen Untersuchungen (Karl Urbahn: „Ermittelung der billigsten Betriebskraft für Fabriken“, Berlin 1907) ermittelt, daß etwa bei 55–60% Mehrverbrauch an Dampf für Energiezwecke wie für Heizzwecke die Grenze der wirtschaftlich vorteilhaften Anwendung des Auspuffbetriebs anstatt des Kondensationsbetriebs mit besonderer Heizanlage liegt. Denn bekanntlich frißt ja die Auspuffmaschine wesentlich mehr Kohle als die Kondensationsmaschine.Google Scholar
  70. 1).
    S. ebenda a. a. O.Google Scholar
  71. 1).
    Die Rückwirkungen, die das Aufkommen der neuen Kraftmaschinen auf den Dampfmaschinenbau und die ihn betreibenden Firmen ausgeübt hat, sind natürlich sehr bedeutend und teilweise von umgestaltendem Einrluß auf Art und Organisation der Betriebe gewesen. Es wäre aber, so interessant diese Dinge auch sind, im Rahmen dieser Arbeit unmöglich, näher darauf einzugehen, und mögen sie daher hier nur angedeutet sein.Google Scholar
  72. 1).
    Bei den Großgasmaschinen auf den. Hütten- und Bergwerken hat man diesem Mißstand erfolgreich dadurch abgeholfen, daß man zwischen Generator und Maschine einen großen Gasometer einschaltet, in den durch einen elektrischen Exhaustor das Gas hineingedrückt wird. Damit ist es möglich geworden, daß diese Aggregate ohne Schwierigkeiten Überlastungsbeträge von bis zu 25% überwinden können.Google Scholar
  73. 2).
    Diese Unabhängigkeit ist neuerdings in den Fällen stark reduziert worden, wo an Stelle der Handfeuerungen automatische Feuerungen eingeführt worden sind (vgl. später S. 174).Google Scholar

Copyright information

© Verlag von Julius Springer 1911

Authors and Affiliations

  • Karl Bernhard Schmidt

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