Chinese stoommachines... Is het wat?

Dat het leuk blijft om te lezen is natuurlijk vereiste nummer één...

kwaliteit: Tsja... eerlijk is eerlijk: als je dit machientje koopt, en zó uit de doos wat gaat stoken en eventueel varen, denk ik dat de pret snel over is. Ten eerste denk ik dat hij dan vrij snel slijt, ten tweede denk ik dat 20 minuten prutsen om 10 minuten te varen, en daarna 20 minuten schoonmaken en klaar maken voor een volgende sessie vrij snel gaat vervelen.

Want laten we wel wezen: een ketel met een verstoombare hoeveelheid van 200 ml is niet heel veel als de machine inwendig zo lek is dat je dat er in 10 minuten door knettert, en gecombineerd met een gastank die groot genoeg is om 30 minuten maximum vuur vol te houden, en een peilglas wat in standaard vorm domweg niet goed werkt, is natuurlijk vragen om problemen zoals droogkokers. Dus dat is helemaal niet leuk, niet ontspannen.
Oliepotjes op de krukas die binnen 2 minuten al weer leeg zijn, is ook vragen om problemen.

Daarom hamer ik ook zo op de subsystemen. Die maken of breken het geheel.
Zo uit de doos ben je driekwart van de tijd bezig met vullen, hervullen, smeren, nasmeren, controleren en prutsen, en vaar je zo nu en dan 10 minuten.

Maar zoals het nu is, is het een uitermate vriendelijk ding: Ik vul van te voren ketel (tot halfglas), likkerpot, smeertoestel, gastank en voedingtank, draai de voedingpomp 20 seconden door, en ontsteek de vlam op laag vuur, met de hoofdstoom dicht en de ontluchter van het peilglas open.
Stoom kondigt zichzelf aan door een geluid wat heel sterk doet denken aan dat van een simpel filter koffiezet-apparaat.
Na een seconde of 10 a 15 van dat geratel kan de ontluchter dicht, en de vlam naar half.
Bij 0,5 bar kan de smoorkraan vol open, en de hoofdstoom ook worden geopend. nu haal je de scharen een aantal keer heen en weer en de machine loopt vanzelf aan.
Branderregeling kan nu naar automaat, voedingpomp ook, en je kunt (bij normaal, beheerst varen) 50 minuten vrijuit rondtokkelen zonder verdere controle.
Er is niets meer bij wat je voorzichtig of "met gevoel" moet doen.
Eigenlijk het enige minpuntje is dat lucht uit het voedingwater zich in het peilglas verzamelt, dus ALS je het ketelpeil wilt checken, moet je eerst even heel kort afblazen, en daarvoor ZOU je naar de kant moeten. Maar nodig is het niet, de afgelopen 10 sessies bleef het ketelpeil moeiteloos 50 minuten lang binnen acceptabele grenzen. En dat was nog zonder de opmerking van WillemvdM dat dat peil minder belangrijk is dan men denkt.
Dus dat peilglas kun je min of meer vergeten.

Aan het einde van de vaarsessie, bij halve kracht draaiende machine hoofdstoom dicht, gaskraan dicht, voedingpomp af, voedingafsluiter dicht, en als je door wilt varen kun je dan het sloptankje leeghalen, gastank en voedingtank hervullen en binnen een minuut of drie, vier weer doorvaren, maar als je wilt stoppen draai je de vulplug van de ketel een slag of twee los om vacuum te voorkomen, en ga je naar huis om de boel schoon te maken.
De ontvangeraccu (4,8V, 2000 mAh) is toereikend voor drie van zulke sessies, maar een grotere accu is natuurlijk een optie.

 

Dat zelfde spul vind ik ook in de tank voor opvang van het condensaat, lijkt wel op de emulsie van boorolie.
In stoomolie zit een dierlijk component om de olie te laten plakken, niet wegspoelen.
Zou dit component verantwoordelijk kunnen zijn voor deze plakkerige emulsie?

Overigens, ik vind het terugwinnen van ketelwater toch interessant.
In de DY zit al een voedingswater voorverwarmer/condensor met daar onder een condensaat opvang tank met condensaat pomp.
Ik moet dan wel de ketelniveau regeling opnieuw ontwerpen.
Deze is nu gebaseerd op geleidendheid en de minst geringe hoeveelheid olie beïnvloed de meting.
Groet. Henk.

 

Ik denk dat het héél erg meevalt:

Je hebt nu je afgewerkte stoom rechtsstreeks naar de voedingwatervoorwarmer, en het effluent van die voorwarmer gaat naar een vuilwatertank. de resterende damp gaat de pijp uit.

Hier moet je een lichte verbouwing toepassen: Voer de stoom rechtsstreeks door je vuilwatertank dan gaat die tank als olieafscheider dienen. Je vuil water pomp is nu overbodig.
Leid de (nu véél schonere) stoom door de voedingwatervoorwarmer. Het condensaat wat hier ontstaat kan met een hele eenvoudige filtering, rechtsstreeks naar je voedingwatertank gevoerd worden. Leg in die voedingwatertank een lapje van dat olieabsorberende materiaal. alle eventuele viezigheid wat er dan nog overblijft, wordt opgenomen, en je vervangt zo'n doekje mischien een keer in de maand als je veel stoomt.

Je nu overbodige vuilwaterpomp kun je als je wilt, gebruiken om buitenwater door een spiraal te pompen en op die manier nog véél meer condensaat te verkrijgen.

Let wel: op dit moment is je voorwarmer, vanwege dat je er vuile stoom doorheen geleid hebt, vies van binnen, en het duurt zomaar een aantal uur voordat dat vuil er uit is, dus je moet aanvankelijk het condensaatfilter SCHERP in de gaten houden.

Aan je ketelniveau regeling verandert volgens mij niks.

Ik ben overigens na wat heen en weer discussiëren weer teruggestapt naar 100% zuiver destillaat voedingwater, zonder kraanwater. Want volgens de geleerden is dat scheutje kraanwater niet nodig als je gedestilleerd water gebruikt, alleen als je demiwater gebruikt.
Mijn destilleer-apparaat deed in het begin maar 4 ppm, maar produceert nu 1 ppm.

 

Een andere optie is om je ketelvoeding net als bij mij, aan de smoorkraan te koppelen. Dat is een heleboel afstelwerk, maar mits je stoomdruk betrouwbaar constant is, werkt dat goed.

Een van de dingen die ik héél erg opvallend vind, is dat mijn voedingwatertemperatuur binnen 1 a 2 graden constant blijft ongeacht de stand van de smoorkraan.

 

In de DY heb ik geen smoorkraan. De snelheid en draairichting wordt geregeld door de stand van de schaar.
De voedingspomp heeft een overcapaciteit en zit vast gekoppeld aan de krukas van de machine.
Vandaar mijn voorkeur voor een ketelniveau regeling met bypass ventiel.
Indien de ketel niet gevuld behoeft te worden, kan het voedingswater drukloos retour voorraadtank.
Over de voorgestelde circuit aanpassing moet ik nadenken.
Als eerste staat nu op het programma om de nieuwe stoommachine van nieuwe nokken te voorzien.
Groet. Henk

 

Tsja, dat zijn natuurlijk keuzes... Regelen via de smoorkraan is wel zuiniger qua stoom (en dus gas en water)

 

Ik help je even:

Als ik het me goed herinner, ligt die tank strak tegen de voedingwatertank aan, in het voorschip.
Dat leidt mogelijk tot opwarmen van de voedingwatertank door warmteoverdracht, MAAR... die tanks HOEVEN niet strak tegen elkaar aan te liggen, want het volume van de vuiltank/olieafscheider kan VEEL kleiner gekozen worden, en dat biedt ruimte voor isolatie tussen die twee compartimenten.

Als de capaciteit van die pomp groot genoeg is (voldoende buitenboord koelwater om alle resterende stoom te condenseren), kun je zelfs de voedingwatertank verkleinen.

Als ik naar mijn eigen installatie kijk, raak ik ruwweg 10% van het aan de ketel toegevoerde water kwijt aan de olieafscheider, en win ik momenteel puur op voorwarming en afstraling aan de omgeving ongeveer 25% van het aan de ketel toegevoerde water terug als bruikbaar condensaat. Dat zou betekenen dat er nog een verbetering tot 90% waterterugwinning mogelijk is, en daarmee zou je al met een heel kleine voedingwatertank toe kunnen.

Maar je hebt een koelwaterpomp nodig die ongeveer 6 a 7 keer de hoeveelheid water verpompt als wat je ketel verbruikt aan water, en dat is best wel wat.
Voor mijn kleine speelgoedketeltje zou ik voor volledige condensatie een pompje van 70 ml/min nodig hebben, plus een paar meter koperspiraal. En dat neemt ook best nog wel wat ruimte in. Ruimte die ik momenteel niet heb.

Alternatief een bilge-koeler, maar dan heb je weer onnodige tegendruk, EN een ontsierende buis buitenom.

 

Ik heb je advies uitgeprint.
Even goed over nadenken.
Henk.

 

En we gaan onverdroten voort met de grenzen van het haalbare op te zoeken. Tegelijkertijd ben ik mijn water-huishouding aan het herzien. Na dit:

"
heb ik al mijn water nogmaals door het destilleer-apparaat getrokken, en het zou nu 1 ppm moeten zijn, maar er hoeft maar een restantje "oud water" ergens te hangen, en die waarde loopt gelijk weer op natuurlijk.
De ketel, warmwaterbak en voorwarmer ook gespoeld, en dan heb je, zélfs als je alles gespoeld hebt met vers water van 1 ppm, toch zomaar weer een paar peepee-emmetjes te pakken.

Vanmorgen dus maar eens gekeken wat er gebeurt: Ketel en waterbak opgevuld met water van 2 ppm (zal nog wel wat oud vuil in de petri-fles gezeten hebben, want de kan is 1 ppm).
Na de waterbak zo goed als leeg gestoomd te hebben, was het resterende water toch opgelopen naar 8 ppm.
De ketel, die na spoelen met water van 1 ppm toch nog ongeveer 4 ppm liet zien, was na deze sessie 24 ppm.
Dat betekent dat er blijkbaar toch ook nog wel wat viezigheid in de warmweaterbak gezeten heeftvaste stoffen, neergeslagen op de ketelwand en mogelijk in de condenser, weer in oplossing komen, want de indikking is ongeveer factor 3 geweest, en ik ben begonnen met water van 4 ppm, dus puur op indikking kan de TDS waarde hooguit oplopen tot ongeveer 16 ppm.

Wat wel vrij duidelijk zichtbaar was, was dat het gedestilleerde water, NIET met kraanwater aangelengd, duidelijk minder opgeloste gassen bevat, het peilglas bleef duidelijk stabieler.
Ik heb een simpele modificatie aan het destilleer-apparaat gedaan in een poging dat gehalte aan gassen nog verder terug te dringen. Gewoon een stuk siliconenslang aan het water afvoerpijpje, tot helemaal onderin de waterkan. Daarmee valt het water niet meer als druppels in de open kan, maar stroomt het zonder contact met de omringende lucht onder het wateroppervlak uit.
Spetterend en vallend water is DE manier om zuurstof in water op te lossen, het is tenslotte de reden waarom mensen fonteintjes in hun vijver plaatsen...


Testduur was 50 minuten, waarvan 10 minuten deadslow, 10 minuten volle kracht, 15 minuten halve kracht en 15 minuten kruissnelheid (= het eerder genoemde "standaard test toerental"), afwisselend in periodes van 5 minuten constante snelheid, dan een wisseling naar een ander toerental.
Dit is meer belasting dan ik normaal doe, meestal test ik geen 10 minuten volle kracht.
De tweede periode volle kracht was van minuut 30 tot 35 en hier stuurde de brander voluit en daalde de druk een beetje, maar de laatste vijf minuten waren kruissnelheid en toen regelde de vlam nog gewoon (tikte nét in de laatste 20 seconden volle uitsturing aan).
Voedingtank was echt nagenoeg leeg, mischien 2 mm verpompbaar water resterend.
Gasverbruik 46 gram.

 

Heel verstandig, want ik wil ook zo nu en dan wel eens iets overhaast posten, en eerlijk is eerlijk, ik ken jouw installatie niet zo door-en-door als jij, dus wie weet is het makkelijker gezegd dan gedaan.

 

Misschien is dit zo, maar ik kan het niet beredeneren.
Als ik denk aan mijnheer Boyle, Gay Lussac houden we er even buiten, geen temperatuur verandering, hebben we te maken met de wet : V1 x P1 = V2 x P2.
Bij een smoorkraan verlaag je de druk P1 naar een lagere P2 en wordt het volume V2 groter.
De machine is een voldrukmachine, waarbij het moment/toerental gerelateerd is aan de druk P2 achter de smoorkraan.
De gebruikt hoeveelheid V2 is vastgelegd door de cilinder inhoud.
De door de ketel geleverde hoeveelheid stoom is dus het product van : P1 x V1.

Bij schaarsturing blijft de druk P1, maar daar de bakschuif voortijdig de stoomtoevoer afsluit is de toegevoerde hoeveelheid V1 kleiner.
Om toch de cilinder te vullen moet de kleinere V1 expanderen met gevolg een kleinere druk P2 in de cilinder.
Ik heb eerder geschreven, dat het moment/toerental gerelateerd is aan de druk P2, nu einddruk in de cilinder.

Samengevat:
Daar de cilinderinhoud vast is moet voor een bepaald moment/toerental het product van P2 en V2 gelijk zijn onafhankelijk de sturing.

Voordeel van schaarsturing:
Er staat altijd de volle keteldruk op de bakschuif, waarmee het gevaar van losvallen kleiner is.

Groet. Henk

 

Je kunt eenhoop met formules, maar dan moet je ze wel goed toepassen. Bij stoom in het bijzonder kun je absoluut NIET "T" buiten beschouwing laten

Of je op het ene punt smoort of het andere is niet zo relevant, want smoorverlies is smoorverlies.
Maar het is niet alleen de druk en volume die veranderen, het is OOK de temperatuur. Expanderende gassen koelen af, immers?

Wat er gebeurt is niet dat de schuiven voortijdig sluiten, ze gaan gewoon minder ver open. Want de schaar staat theoretisch in het midden stil, maakt volle uitslag in de uiterste standen, dus als je met halve schaar vaart, maken de stuurschuiven slechts de halve uitslag. De timing verloopt ook een beetje, maar dat is minder van belang.
De schuiven en poorten zijn zodanig geconstrueerd, dat ze UITSLUITEND in de middenstand "dicht" zijn, bij de minste of geringste verplaatsing opent de ene toevoer en de andere afvoer. En dat blijft zo van top tot bodem. Er vind dus expansie door smoring plaats, GEEN expansie door arbeid (volumevergroting van een ingesloten hoeveelheid stoom).
En dat betekent dat je niet alleen een drukval (beter gezegd: warmteval) over de inlaatpoort krijgt, maar OOK over de uitlaatpoort. Die tweede warmteval is het probleem: de binnentredende, gesmoorde (en dus lager in druk EN temperatuur zijnde) stoom aan de bovenzijde van de zuiger, moet nu tegen de druk in werken die aan de onderzijde van de zuiger blijft staan omdat de uitlaat OOK gesmoord is. En DAT resulteert weer in een kracht die de bakschuif van de spiegel los probeert te drukken overigens. Die kracht zal het nooit winnen van de druk die de schuif op de spiegel houdt, dus een probleem is dat ook niet, maar toch...

Je hebt dus een dubbel smoorkraanverlies, waarvan er eentje NA de machine is, en dát verlies MOET door de binnentredende stoom vóór de machine geleverd worden.
Met andere woorden: de machine krijgt gesmoorde stoom (minder stoom dus), maar haalt daar onevenredig minder vermogen uit, omdat een deel van de energie van die stoom gebruikt moet worden om de andere kant van die cylinder leeg te drukken. Je smoort dus een klein beetje maar raakt een hele hoop vermogen kwijt. Anders gezegd: je verbruikt méér stoom voor hetzelfde vermogen.

Smoor je vóór de machine, dan heb je een eenmalig smoorverlies in die regelkraan, maar komt die stoom daarna alleen nog die zuiger tegen als weerstand, en kan daar alle aandacht en moeite (lees energie) aan besteden, hoeft geen moeite te doen om de stoom aan de andere kant door een smoring heen te persen. Er wordt dus voor dezelfde hoeveelheid (gesmoorde en dus minder energetische stoom) méér energie aan de krukas doorgegeven en minder besteed aan het wegduwen van afgewerkte stoom.

Bij een expansiemachine is dat anders, die zijn heel anders getimed en vrijwel zonder uitzondering vindt de expansie over meerdere cylinders plaats (er zijn erg practische grenzen aan hoeveel expansie je per cylinder kunt toepassen vanwege temperatuurverschillen in de cylinder en daaruitvolgende condensatie en verdampingsproblemen). Scharen trekken leidt daar tot toename of afname van het expansievoud, omdat je bij een expansiemachine door het trekken van de scharen de BOOG van stoomtoelating beïnvloed.
Maar een voldrukmachine is altijd rondom het midden van de slag getimed en KAN in feite geen gebruik maken van expansie want of die poorten nu vol open gaan of niet, ze staan gedurende de hele slag open.

Een ander ding wat het trekken van scharen heel ongunstig maakt, is dat die schuif niet stil staat tijdens de zuigerbeweging: Rond BDP zal de toevoer beginnen met openen, halverwege de slag staat hij in zijn uiterste stand, en tegen het einde van de slag is hij weer gesloten. Als je de scharen trekt, gaat de schuif minder ver open, maar voorgaand (beginnen met openen in top, uiterste stand op halve slag, weer gesloten in bodem) geldt nog steeds.
Gaan we kijken wat het verschil is tussen smoorkraan en getrokken scharen als regelmethode.
BIj half gesmoorde stoomkraan is de stoom die de schuifkast bereikt in druk verlaagd, maar die stoom heeft weinig moeite om de vol geopende schuiven te passeren (verliest daar dus niks) en kan van BDP tot ODP arbeid verrichten op de zuiger.
Bij half getrokken schaar, zal de stoom die de schuifkast bereikt weliswaar nog vol van druk, temperatuur en energie zijn, maar het kan ternauwernood die cylinder in, want die schuif opent veel minder ver. Pas als de zuiger zo'n beetje de halve slag afgelegd heeft staat die schuif in de uiterste stand, en zal er "wat" stoom die cylinder binnenstromen. MAAR: die zuiger heeft dan al zijn halve slag afgelegd, en de nu wat makkelijker binnenstromende stoom zal éérst de ruimte boven de zuiger op moeten vullen (en daarbij wordt geen enkele arbeid verricht) en heeft dan nog slechts de halve zuigerslag over om iets nuttigs te doen.

Het is jammer dat jij een mechanische branderregeling hebt, en niet bijhoudt hoeveel je verbruikt qua water en brandstof. Ik kan op de display van mijn zender de actie van de brander observeren en zien hoeveel die terugneemt als ik de smoorkraan knijp. Die reactie is behoorlijk goed zichtbaar.

Ik zal zometeen de boel nog weer even opstoken, en dan laat ik je het verschil zien tussen geknepen smoorkraan en getrokken scharen.
Geef me een half uurtje.

 

video staat te uploaden.

Spoiler alert: het feit dat de machine zichzelf staat tegen te werken (dat de uitlaatkant óók gesmoord wordt en de machine moeite moet doen om die uitlaatstoom de cylinder uit te "persen") is duidelijk hoorbaar.

Feit is WEL, dat inderdaad de machine 100% betrouwbaar doorstart als de scharen weer naar vol gedraaid worden, maar voor het overige regelt het ERG lastig: het verschil tussen "halve kracht" en stilstand is onbruikbaar klein, en de machine loopt vervolgens ERG agressief weer aan.

kijk zelf maar:


Nu moet gezegd: De ene machine is de andere niet, en ongetwijfeld zal de ene machine beter (soepeler) op de scharen reageren dan de andere, maar mijn machine laat overduidelijk merken dat hij het helemaal niet leuk vind om op de scharen te regelen.
Wat ik overigens WEL kan zien, is dat nu met de nieuwe zwaardere schroef, de machine béter regelt op de scharen dan met de originele lichtere schroef, mogelijk dat dat ook een rol speelt want volgens mij heeft Henk een nog flink grotere schroef onder zijn Dockyard hangen (70? 75 mm?).

 

Ik heb mijnheer Gay Lussac bewust er buiten gehouden, daar onder gelijke condities zullen gelijke invloeden optreden, ergo een constante.

Dat is correct en daarom denk ik er over om een bakschuif met lappen te maken, zie bijgaand bestand.
Hiermede krijg je een expansie doordat de inlaat eerder afsluit en de stoom in de cilinder kan expanderen.

Voor een bakschuif met lippen moeten de nokken onderling een andere stand hebben, dit is geen probleem daar deze instelbaar zijn.
Ook moet de hoogte slag van de nok aangepast worden aan de lap.
De hoogte slag is nu te groot, waardoor de inlaat te lang open staat.

Dit heeft te maken met de plaats waarop de trekstang op de schaar aangrijpt.
Als het aangrijppunt tussen de excentriek stangen ligt, dan zal door de cirkel met als straal de afstand van het aangrijppunt en het schaarblok de schuifstang bewegen.
Daarom zit bij mijn machine het aangrijppunt buiten de schaar.



Wat ik verder met het begrenzen/verstellen van de slag is het zelfde te bereiken, wat men doet bij stoommachines van watergemalen.
Als de machine loopt, dan schroeft men de slag van de bakschuif terug, waarmee stoom wordt bespaard.

Bij de nieuwe machine klopt dit aardig, de nokken hebben een te grote slag, bij de oude machine niet, het regelbereik is redelijk groot.

Voorlopig nieuwe bakschuiven met lap maken en weer testen.
Groet. Henk.

 

Die KUN je er niet buiten laten... een smoorkraanverlies is adiabatisch en dat betekent dat die temperatuur wel MOET veranderen omdat de omstandigheden NIET gelijk zijn. En die verandering is afhankelijk van de hoeveelheid smoring EN van of die smoring uitsluitend vóór het proces, of aan weerszijden van het proces plaatsvindt. M.a.w: een regeling met smoorkraan is domweg iets anders als een regeling middels de scharen.

Dan maak je er een expansiemachine van, en dan krijg je dat je de machine per definitie met de volle schaarbeweging moet starten, anders loopt hij niet aan. En dan MOET je weer een smoorkraan hebben, anders kun je niet manouvreren: Dan is iedere start "onbegrensd".
En per definitie, is een expansiemachine ALTIJD geregeld met zowel een smoorkraan (voor het "manouvreren" ofwel starten, stoppen en langzaam draaien) alsmede de scharen. De scharen worden gebruikt om de machine op nominaal toerental en belasting te optimaliseren aan de omstandigheden, maar ook dan, zal bijvoorbeeld een regulateur (de feitelijke vermogensregeling dus) altijd ingrijpen op de smoorkraan, en niet op het expansievoud.

Nee... dat is incorrect. Het zijn excenters, geen nokken. Nokken kunnen een profiel hebben en de schuiven over een gedeelte van de zuigerslag stil laten staan al naar gelang het nokprofiel, maar excenters zijn rond, dan staat de schuif uitsluitend stil tijdens de dode punten, maar die zijn wiskundig gezien "oneindig klein".
De enige manier waarmee je schuiven een tijdje stil kunt laten staan, is met stuurstangen met een dode slag, zoals bij duplexpompen.

Je zegt nu iets héél raars: Je wilt nu een scheepsmachine draaien ALSOF het een centrale of gemaal is. Maar dat zijn twee HEEL verschillende vormen van bedrijfsvoering. Een gemaal of centrale draait op nominaal toerental een min of meer constante belasting. Die manouvreren niet. Die starten één keer op, en HEEEEEEL veel later stoppen ze weer. Als een gemaal harder moet pompen, dan laten ze de machine niet sneller draaien, dan starten ze een tweede pomp.
Een scheepsmachine moet manouvreren. Die moet naar believen starten en stoppen. Veel en vaak. Die moet nauwkeurig geregeld kunnen worden.
Die twee bedrijfsvoeringen zijn niet echt compatibel. Oude stoomschepen hadden dat ook, hoor, een regelbare expansievoud, MAAR.... dat werd pas gebruikt NADAT van boven de telegraaf op "at sea" gezet werd, wat betekende dat de machine voorlopig niet meer gestopt ging worden, en dat het tijd werd om het bedrijf voor de oversteek te optimaliseren. Maar tot die tijd draaide zo'n machine hoofdzakelijk op voldruk, regeling middels smoorkraan.
En ook tijdens de oversteek, werden die machines geregeld met een smoorkraan, want machineregeling met uitsluitend expansievoud is een instabiele regeling: daalt het toerental door een toenemende belasting, dan daalt OOK de stoomtoevoer en kakt het vermogen dus in.
In combinatie met een vaste schroef is stabiel bedrijf "ongeveer" mogelijk, maar heel erg goed werkt dat niet.


Jouw Dockyard is een modelboot, Die brengt zijn hele actieve leven door in vaarbakken. Die zal nooit een "zeereis" ondernemen waarbij expansie-bedrijf voordeel op gaat leveren. M.a.w. dat is alleen al vanuit het oogpunt van manouvreerbaarheid zéér onwenselijk, en niet alleen dat, je MOET dan terug naar een apart bediende schaar en een apart bediende smoorkraan, anders WERKT dat niet eens, want dan heb je nul controle over de machine.

Maar expansie-bedrijf in deze machineafmetingen is echt 100% nutteloos: je bespaart er geen stoom mee, want de machine is te klein om nuttig gebruik te kunnen maken van het fenomeen "expansie". Daarvoor zijn de processen te snel en vind er te veel warmteuitwisseling met de omgeving plaats. Dat heeft te maken met onder andere dat bij een schaalvergroting van factor 2 de cylinderinhoud met factor 8 toemeent en het oppervlak maar met factor 4. Hoe groter de machine, hoe minder invloed die warmteuitwisseling met de omgeving heeft, en hoe beter het expansie-principe werkt. Met boringen van 1 a 1,5 cm maak je echter geen schijn van kans daar nuttige, of zelfs maar merkbare verbetering uit te halen.

 

Adiabatische expansie is expansie zonder temperatuur verlies.
Vandaar dat ik temperatuur buiten beschouwing liet.

 

Incorrect... Adiabatische expansie is zonder WARMTE verlies (meer exact: Zonder warmte uitwisseling met de omgeving). In werkelijkheid is die er altijd natuurlijk, maar "zo minimaal mogelijk".
Een expansie zonder temperatuurverlies is een "isotherme expansie", en daarvoor is warmtetoevoer nodig. Voorbeelden van isotherme en adiabatische expansie is het éérste stukje van de arbeidsslag van een Dieselmotor, als de zuiger al daalt maar de verbranding nog bezig is: het gas zet uit maar door de toevoer van warmte blijft de temperatuur om en na gelijk. Zodra de verbranding afgelopen is, verloopt de rest van de arbeidsslag als adiabatische expansie: een ingesloten hoeveelheid gas expandeert van 100+ bar en 1500K naar 5 bar en 600~700K.

Temperatuur is NIET hetzelfde als warmte. Is zelfs maar zijdelings gerelateerd aan warmte.
Temperatuur is een "toestand", een "conditie", een "eenheid" (iets is zusveel of zoveel graden) maar warmte is energie. Daar kun je iets mee doen, dat KAN iets doen.

We weten allemaal van dat een fietspomp warm wordt, en een dieselmotor de lucht zo sterk samenperst dat hij uit zichzelf kan ontsteken. Dat zijn adiabatische compressies. Het omgekeerde gebeurt ook: laat een opgepompt luchtvat (van een compressor ofzo) leeglopen en de afblaasafsluiter en afblaasleiding wordt steenkoud. Isoleer die leidingen (géén warmteuitwisseling met de omgeving) en die leidingen worden alleen nog maar veel kouder.
Werklucht van 7 bar en omgevingstemperatuur koelt voldoende af om ijs op de afblaas-afsluiter te laten ontstaan.

Stoom is een gas, en stoom doet precies hetzelfde Laat stoom van 200 graden en 5 bar (dat is behoorlijk oververhit overigens) expanderen naar 2 bar, en het is zelfs met volledig geïsoleerde leidingen opeens geen 180 graden meer maar mischien nog maar 140 graden (nog steeds oververhit, maar een stuk minder). Verdwijnt die energie? Ja en nee. Je bent het kwijt, maar niets verdwijnt en met bijvoorbeeld een goed gevormde straalbuis wordt die "energie-daling" omgezet in kinetische energie (de stoom komt met een debiel hoge snelheid uit die straalbuis) en daar kun je weer een turbinewiel mee aandrijven. Die energie-daling heet de "warmteval", maar het is dus géén energieverlies, in die zin dat die energie nog steeds in de stoom aanwezig is, alleen dan in de vorm van 1/2mv kwadraat. En dat is dus een energie-omzetting waar je iets mee kan.
Vorm je de schoepen goed, dan kun je de laatste expansie van 2 naar 0 bar nog IN die schoepen plaats laten vinden, en afhankelijk van waar je op mikt kan die tweede warmteval hetzij op dat eerste turbinewiel acteren, hetzij de stoom hernieuwde snelheid geven om een tweede trap aan te drijven.

Stoom volgt de gaswetten , en het is een prachtig medium voor energie-overdracht, MAAR... dan moet het wel stoom zijn en geen water.
Om het energie-overdrachtspotentieel van stoom te benutten, moet je stoom dan ook zo lang mogelijk stoom laten blijven en pas op het allerlaatst, als het HELEMAAL geëxpandeerd is laten condenseren.
Vandaar dat iedere fatsoenlijke installatie die op expansie gebaseerd is, van een vacuumcondenser voorzien is, en stoom laat expanderen tot een zo laag mogelijke druk.
Doe je dat niet, dan heeft een stoomachine die op expansie werkt eigenlijk helemaal geen zin, want je laat een groot deel van de potentiele energie-inhoud liggen.
Dat kun je vergelijken met dat je met je auto rondrijdt met een aanhanger met daarin 1000 bakstenen, en je rijd van de bakstenenwinkel naar huis, laad 100 stenen uit, en rijdt weer terug naar de winkel om 100 stenen te kopen. Niet erg efficient. En daar kun je helaas helemaal niks aan doen.
Een voldruk-machine is echt NIET efficiënter dan een expansiemachine, maar beneden een bepaalde schaal (en die grens ligt al bij grotere machines dan model-schaal, bijvoorbeeld kleine stoomsloepjes voor 1 a 2 personen) win je eigenlijk helemaal niks meer met gebruikmaking van expansie.

Wat ik doe door met de smoorkraan te regelen is NIET "stoom besparen" maar eigenlijk meer "verspilling beperken". Want als je er logisch over nadenkt is het eigenlijk van de zotte: Borkum heeft een asvermogen van hooguit ongeveer 30 Watt (hebben we in het begin van dit draadje ooit eens uitgepuzzeld) en dat bereiken we met een brander van 500 Watt, ofwel een rendement van net een haartje boven de 5% op zijn best. Daar ga ik, wat ik ook doe, helemaal niks aan verbeteren in de zin van dat ik dat naar 10% rendement krijg of zo.

Wat ik WEL kan bereiken is dat ik het naar 5,5 of 6% krijg, en dan rek ik de bedrijfstijd met 20% op.
Wat ik ook kan bereiken, is dat als ik het gasverbruik met 10% reduceer, is dat het gastankje minder ver afkoelt, waardoor ik langer gasdruk houdt om tot het einde toe zo nu en dan even vol gas te kunnen geven.

 

Overigens een interessant zijsprongetje:

Een tijdje geleden had ik ergens opgepikt dat je gedestilleerd water een tikkeltje aan moest lengen met gewoon leidingwater ( 5% of zo) om de ergste agressiviteit te verminderen.
Of dat waar is, weet ik niet, maar ik merkte wel dat A) het ketelniveau zich bij wisselende belasting onrustiger gedroeg, en B) dat dat snel verergerde na een paar stooksessies, want het ketelwater "dikt in", ofwel de concentratie van opgeloste stoffen neemt vrij snel toe. Dat leidde er toe dat ik eigenlijk om de 2 a 3 stoomsessies het ketelwater volledig af moest tappen en vervangen voor "vers water".

Maar wat gebeurt er nou eigenlijk IN die ketel, als het water indikt?

Nou... ongevéér dit:



Ik ben weer teruggegaan van aangelengd water (ongeveer 15~20 ppm opgeloste stoffen) naar puur gedestilleerd water (1 ppm) en als bij toverslag is het ketelniveau bij wisselende belasting een stuk rustiger. Ik zie ook minder ingesloten lucht in het peilglas.

 

Poe....Ik had juist in het verleden begrepen dat stoom als gas juist niet de gaswet volgt, maar ik ben niet zover van kennis voorzien als Brutus.
Maar wat mij dus ooit verteld is dat stoom zich niet houd aan de gaswet is dat:
Stoom komt binnen in de cilinder met een bepaalde druk/temperratuur (zeg 6 bar "natte stoom), de schuif laat 40% van de slag deze stoom toe in de cilinder.
Nu sluit de schuif de cilinder af, nu komt het: de druk en temperatuur van de stoom dalen, maar het volume neemt toe (expansie) en deze expansie zorgt er voor dat de zuiger de overige 60% van de slag wordt bewogen totdat het eind van de slag bereikt is en de uitlaatpoort opent.

Stel je doet dit met stikstof, met een reduceer naar 6 bar, dan gebeurd er toch na het sluiten van de schuif niets meer ? er is geen warmte, geen expanie beschikbaar ?

Zo uit mijn hoofd legt Labrijn het in zijn machinistenboeken ook zo uit.

 

Droge stoom is een gas, ALLE gassen houden zich aan de stoomwet. Het verhaal dat stoom zich niet aan de gaswet houdt, komt omdat stoom onder normale bedrijfsomstandigheden lang niet altijd droog is, KAN condenseren, en vloeistoffen houden zich inderdaad niet aan de gaswet, maar dat is logisch, toch?
Dus stel, stoom is voor 50% verzadigd en 50% vocht, dan zal die 50% stoom zich aan de gaswet proberen te houden maar doordat temperatuur en druk bij expansie of compressie zich veranderen, gaat die 50% water zich daarmee bemoeien. Dus bij natte stoom zie je een aantal ietwat vreemde verschijnselen bij grote veranderingen die heel sterk afhangen van hoe verzadigd die stoom is.
Normaliter, bij stoom die NET verzadigd is gedraagt het zich echter nog steeds min of meer volgens de gaswet.

Gewoon, om een inkijkje in mijn hersens te geven: Vraag je eens af, waarom stikstof, onder 6 bar in de cylinder toegelaten over 40% van de slag, niet gewoon zou expanderen tot 2 bar als die zuiger verder beweegt? Het is een gas, toch? En als die zuiger beweegt, vergroot het volume zich en dat IS een expansie: de druk dáált. Zolang er druk uitgeoefend wordt, wordt er arbeid geleverd.
Dacht je dat die natte stoom gedurende de rest van die slag (nadat de schuif dicht is gegaan) een constante druk hield? Die expandeert, en daalt zowel in druk als in temperatuur.

Expansie heeft wel, en niet wat met warmte te maken: Een gas wat onder druk staat, bevat om het zo maar te zeggen, potentiële energie. Precies hetzelfde als een opgewonden veer, of een baksteen aan een touwtje aan het plafond.
Laat je die potentiële energie "los" (zuiger beweegt, veer ontspant, baksteen valt) dan wordt potentiele energie omgezet in mechanische energie of wel arbeid.
Het gas koelt af en daalt in druk (Die stikstof koelt dus OOK af, en flink ook), die veer ontrolt, die baksteen gaat meters naar beneden.

Warmte is slechts een manier om potentiële energie in dat gas te BRENGEN. Meer niet. Een benzinemotor verbrandt brandstof in de cylinder om dat gas van "oempfh" te voorzien, een stoommachine heeft een bos brandend hout onder de ketel nodig om water van zoveel energie te voorzien dat het een gas wordt, MAAR... een luchtmotor draait ÓÓK! alleen heb je dan een compressor nodig. Wat doet een compressor? Die verbruikt een hoop electriciteit (energie dus) en stopt die energie in die lucht door het samen te persen.

Die naam ken ik niet, maar ik neem aan dat het een auteur van lesboeken is?
ALS Labrijn het zo uitlegt met die stikstof, dan heeft Labrijn blijkbaar nog nooit luchtaangedreven gereedschap gezien? Werklucht is 79% stikstof, samengeperst tot 7 bar...en ja, een op werklucht draaiend luchtmotortje verbruikt OOK minder lucht als een deel van de arbeidsslag expanderend is, en het rendement verbetert dan flink (vermogen neemt af t.o.v. voldruk, maar luchtverbruik daalt sneller dan vermogensverlies, DUS rendement verbetert)