o
\J\ O M O O r>» 'lillpillSlllllllll , i i i l i ü l l t i l l l i l l t - o 00 M «O O Bibliotheek TU Delft P 1020 4189 C 2 1 7 5 1 0DE STOOMTURBINE ALS
VOORTSTUWINGS-WERKTUIG VOOR KOOPVAARDIJSCHEPEN
STUWINGSWERKTUIG VOOR
KOOPVAARDIJSCHEPEN
Proefschrift ter verkrijging van den graad van
DOCTOR IN DE TECHNISCHE WETENSCHAP
aan de Technische Hoogeschool te Delft, op
ge-zag van den Rector-Magnificus Prof. dr. M. de
Haas, Hoogleeraar in de Afdeeling der algemeene
wetenschappen, voor een commissie uit den
Senaat te verdedigen op Woensdag den 23en
Juni 1920 des namiddags te 3 uur door
WILLEM MARTINUS MEIJER W. I.
geboren te Amsterdam
Het tijdperk van gedwongen rust in het Nederlandsche Scheep-vaartbedrijf, volgende op den 21e" Maart 1918, toen een groot gedeelte der Vaderlandsche koopvaardijvloot door Entente-mogend-heden in beslag werd genomen, en de daarmede gepaard gaande beperking mijner dagelijksche bezigheden, bood mij de gelegen-heid deze studie ter hand te nemen, welke, naar ik hoop, het hare er toe bij zal dragen om het inzicht in het vraagstuk der voort-stuwing van koopvaardijschepen met behulp van stoomturbines te verhelderen.
Een welgemeend woord van dank wensch ik hierbij te richten tot de Professoren J. C. DIJXHOORN W. i. en dr. M. DE HAAS voor de zeer gewaardeerde steun en raadgevingen, welke mij daarbij door deze Hoogleeraren werden gegeven.
Ofschoon reeds een tijdperk van elf jaren verstreken is sinds ik Delft verliet, wil ik deze gelegenheid tevens nog benutten om aan de Hoogleeraren, die gedurende mijne studiejaren aan de Technische Hoogeschool mijne leermeesters waren, mijn dank te betuigen voor het genoten onderwijs, waarvan ik thans, na opgedane ervaring in de praktijk, meer nog dan onmiddellijk na het einde mijner studie, de waarde heb leeren waardeeren.
INHOUD.
Pag.
1. D E STOOMTURBINE ALS KRACHTWERKTUIG IN HET ALGEMEEN 1
Het energieverlies tengevolge van de schoepwrijving . 5 Het energieverlies door de snelheid van den
afstroomen-den stoom 15
2. D E TEGENLOOPTURBINE 29 3. HET THERMO-DVNAMISCH NUTTIG EFFECT VAN VERSCHILLENDE
TURBINE-TYPEN 3 1 4. D E KEUZE VAN TURBINE-TYPE . 4 1
Als krachtwerktuig In het algemeen 41 Als voortstuwingswerktuig voor koopvaardijschepen . . 43
5. D E DIRECTE KOPPELING 45
Het toepassingsgebied der directe koppeling 45
Het nuttig effect 47
6. D E MECHANISCHE KRACHTSOVERBRENGING 48
Algemeene berekening 49 Bereikbare reductieverhouding en maximum vermogen
per rondsel 56 Het nuttig effect 62 Het toepassingsgebied der mechanische
krachtsover-brenging 63
7. D E HYDRAULISCHE KRACHTSOVERBRENGING 65
Algemeene beschrijving 65 De bereikbare reductieverhouding en het nuttig effect . 66
Beschikbaar vermogen voor achteruit 68 Toepassingsgebied der hydraulische krachtsoverbrenging 69
8. DE ELECTRISCHE KRACHTSOVERBRENGING 70
Algemeene beschrijving 70 Bereikbare reductieverhouding en maximum vermogen
Pag.
Toepassingsgebied der electrische krachtsoverbrenging 72
9. D E GECOMBINEERDE ELECTRISCHE EN MECHANISCHE
KRACHTS-OVERBRENGING 73
Algemeene beschrijving 73 Het nuttig effect 75 Het aanloopen der motoren 77
De snelheidsregeling 80 De gyroscopische werking 80 Gedrag van een schip met turbo-electrische
voortbe-weging in stormweder 92 Het stoomverbruik van scheepsinstallaties volgens dit type 92
Toepassingsgebied der electro-mechanische
krachtsover-brenging 98
LITERATUUR-OPGAVE 100 STELLINGEN.
E = Effectieve arbeid. W = Wrijvingsarbeid.
Qs = Warmteverlies door uitstraling.
A, = Vormingswarmte van den stoom in den begintoestand. ^2 = » n » .. » » eindtoestand.
(Onder vormngswarmte wordt hier verstaan de hoeveelheid warmte noodig om 1 kg. water van 0° Celsius bij constanten druk om te zetten in verzadigden stroom).
Wj en w., = Begin- en eindsnelheden van den stoom.
Wj, W]', vji" enz., ws, W2', W2' enz. = Relatieve stoomsnelheden ten opzichte van de turbineschoepen.
Wm = Middelbare relatieve stoomsnelheid ten opzichte van de tur-bineschoepen.
Cl, C]', Cl' enz., C2, C2', C2' enz. = Absolute stoomsnelheden. Cm = Middelbare absolute stoomsnelheid.
u = Omtreksnelheid van de turbineschoepen.
Pi, P2 = Absolute druk in kg/cm^ van den stoom in den begin-en eindtoestand.
g = Versnelling van de zwaartekracht.
cp = Wrijvingsfactor voor het snelheidsverlies in straalbuizen. tp = Wrijvingsfactor voor het snelheidsverlies in schoepkanalen.
(In het hoofdstuk over de gyroscopische werking wordt dit teeken ook gebruikt voor hoeksnelheid van wenteling).
i^ = Thermo-dynamisch nuttig effect.
«1, «i'. «1' = Schoephoeken aan intredezijde. «2. «2', «2' = » „ uittredezijde.
X, «', *' = Richtingshoeken der absolute slccmsnelheden bij intrede
P = Aantal paardekrachten per rondsel. D = Steekcirkeldiameter van het rondsel. R = Aantal omwentelingen van het rondsel. V C = Vermogensconstante volgens MACALPINE. h = Halve rondsellengte.
DE STOOMTURBINE ALS
VOORTSTUWINGS-WERKTUIG VOOR KOOPVAARDIJSCHEPEN.
"The last few years have witnessed many fun-"damental changes in the design of machinery "utilised for the driving of merchant ships. The "reciprocating engine, once the only type of engine "employed, now has to be judged side by side "with both the steam-turbine and the internal-com-"bustion engine. The steam-turbine itself is under-"going rapid development, and the direct coupled "turbine may almost be considered obsolete in view "of the successful employment of mechanical speed "reduction gearing. This, however, is not destined "to hold undisputed sway, for already the problem "of utilising electricity as permitting the employ-"ment of high speed turbines in conjunction with "low speed propellers is exercising the minds of "marine engineers. In order that vessels may be "built with machinery having the highest "com-"mercial efficiency", these and many other problems "which a few years ago were outside the realm "of practical design, demand the most careful con-"sideration".(Shipbuilding and Shipping Record, Jan. 2 1918). 1. DE STOOMTURBINE ALS KRACHTWERKTUIG IN
HET ALGEMEEN.
Volgens de Ie Hoofdwet van de mechanische warmtetheorie is
de afname van de vormingswarmte van den stoom gelijk aan den verrichten nuttigen uitwendigen arbeid, vermeerderd met het energie-verlies door uitstraling en geleiding, vermeerderd met de winst aan kinetische energie van den stoom en vermeerderd met den totalen wrijvingsarbeid.
In formule uitgedrukt:
Beschouwt men een willekeurig stoomwerktuig, hetzij turbine of zuigermachine en past men deze formule toe op dat gedeelte van het door den stoom doorloopen kringproces, dat gelegen is tusschen de H. D.-stoomschuifkast (respectievelijk stoomruimte vóór het eerste leidrad of de (eerste) straalpijpen) en de afgewerkte stoomleiding naar den condensor, dan mag men, wegens de geringe snelheid van den stoom by het begin van deze periode wi = o stellen. De for-mule (1) wordt voor dat geval:
;,i _ .2 = E 4- Qs + ^ ' + W (2)
Het nuttig effect van het stoomwerktuig, opgevat als de verhouding van den effectieven arbeid tot den theoretischen, volgens het zoo-genaamde „Rankine-proces", is:
, ^ ^ ^ , _ ^ l _ ï l ^ (3)
/ j — ^2 '1 — '2
waaruit blijkt, dat, onverschillig of men Ie doen heeh met een tur-bine of met een zuigermachine, het nuttig effect te verhoogen is door:
1". Vermijding van warmteverlies van elke soort (Qs klein); 2". Geringhouden van de afvoersnelheid, waarmede de stoom de machine verlaat (w2 klein);
3". Reduceering van de wrijvingsverliezen tot een minimum (W klein);
4". Het kringproces te doen plaats hebben tusschen temperaturen, die zoo ver mogelijk uit elkaar liggen (^i — 'o groot).
Punt F is door zoo goed mogelijke isolatie zoo ver als mogelijk te verwezenlijken; behalve verliezen door uitstraling en geleiding
1) Aangezien als vanzelf sprekend mag worden verondersteld, dat bij de toepassing dezer formule de in te vullen waarden in overeenkom-stige eenheden uitgedrukt worden, is het mechanisch warmte-aequivalent, als zijnde niets dan een factor tot omrekening van eenheden, uit deze en alle volgende formules weggelaten.
behooren tot deze rubriek ook lekvediezen, welke door doeltref-fende constructie zoo veel mogelijk te reduceeren zijn.
Punt 2" en 3° zullen in de volgende hoofdstukken meer in het bizonder worden onderzocht.
Punt 4". Hieraan wordt een grens gesteld door den hoogsten practisch bruikbaren keteldruk en de hoogst toelaatbare overver-hitting van den stoom. Hoever men hiermede gaan kan hangt in eerste instantie af van de eigenschappen en bewerkingsmethoden van het materiaal, dat voor stoomketelconstructie en machinebouw in aanmerking komt. Zonder verder hierop in te gaan, zal voor alle volgende berekeningen worden aangenomen:
een stoomdruk van 15 kg/cnf overdruk bij 300° Celsius, terwijl met een vacuum gerekend wordt van 90 ^Vu, hetgeen overeenkomt met een absoluten tegendruk van 0.1 kgicnê bij normalen baro-meterstand.
N.B. Aan proeven, om door toepassing van belangrijk hoogere stoomdrukken en temperaturen dan meestal ge-bruikelijk, een verbetering in het kolenverbruik per pku te verkrijgen, heeft het niet ontbroken. Onder de proeven van den laatsten tijd mogen die van de British Thomson-Houston Co. Ltd. vermeld worden, die in hare RUGBY WORKS
een gelijke-drukturbine opstelden voor het aandrijven van een 1500 kW generator, welke installcitie in 1915 in gebruik genomen werd en werkte met een buitengewoon hoogen stoomdruk. In "Shipbuilding & Shipping Record" van 27 Dec. 1917 worden hiervan eenige gegevens vermeld, waar-aan het volgende ontleend is:
Stoomdruk 350 Ibs./D', temperatuur 700° Fahr. De BAB-COCK & WiLCOX ketel was voorzien van een economiser en oververhitter, werd mechanisch gestookt met een ket-tingrooster en had "induced draught". Bij volle belasting wordt het stoomverbruik opgegeven te bedragen 11.2 Ibs/kWu, d.i. 3.74 kg per pku of bij 8-voudige verdamping een kolenverbruik van 0.47 kg per pku, alles inclusief ver-liezen in den electrischen generator en inclusief bekrach-tiging, doch zonder den arbeid van hulpwerktuigen. Proeven met den stoomketel genomen, toonden een nuttig effect van 80 Èi 83 % aan. In het artikel over deze installatie wordt de verwachting uitgesproken, dat het mogelijk zou blijken,
4
met goede steenkolen een kW te produceeren met een kolenverbruik van 1.45 lbs d.i. dus 0.485 kg per pku, in-clusief alle verliezen.
In de ideale stoomturbine, waarbij het in formule (3) uitge-drukte "thermo-di/namisch nuttig effect" = 1 is, zal de verrichte uitwendige arbeid gelijk zijn aan de afname van de vormingswarmte. Het stoomverbruik per pk voor een zoodanige turbine onder de bovenvermelde aanname van stoomdruk, temperatuur en vacuum, is als volgt te berekenen:
Vormingswarmte van 1 kg stoom van 16 kg/cm- abs.
en 300° C = 725.1 cal. Na isentropische expansie tot 0.1 kg/cm^ abs., is de
vormingswarmte = 523.5 cal. zoodat de beschikbare energie per kg stoom bedraagt 201.6 d&l. De arbeid van 1 pk gedurende 1 uur komt overeen met — ^ — = 632.3 calorieën, zoodat deze ideale turbine een stoomverbruik
632 3
per pk-uur hebben zal van KTTTT! ~ ^-^
^9-Bij een 8-voudige verdamping in de stoomketels brengt dit een 3 1
kolenverbruik mede van -'— — 0.39 kg per pk-uur.
8
Als factoren, welke de volmaaktheid van een turbine beïnvloeden, blijven thans te onderzoeken de boven- (sub 2o en 3") genoemde, n.l.
Energieverlies door de snelheid van den af stroomenden stoom; Wrijvingsverliezen, welke te splitsen zijn in:
o. Wrijving in asblokken en pakkingbussen,
b. Wrijving van den stoom tegen leidschoepen, resp. straalpijpen,
c. Wrijving van den stoom tegen loopraderen en schoepen.
Welk van deze verliezen is het belangrijkste!
Uit proeven, in 1902 genomen, door DELAPORTE met een De Laval-turbine van 200 pk, bleek, dat er een veriies door wrijving van het turbinerad bestond van ± 2 2 % van de totale beschik-bare energie van den stoom. Dergelijke proeven, verricht door
hem gepubliceerde cijfers komt STODOLA tot de conclusie, dat de veriiezen in de schoepen ± 21 % van de totale beschikbare energie moeten bedragen hebben. Bij turbines met meer trappen en af-wisselend leid- en loopraderen, waarbij het energie-verlies van den afstroomenden stoom, zooals nader blijken zal, verminderd wordt, moet, behoudens het verlies door mechanische wrijving en direct warmteverlies, alsmede het lekverlies bij multicellulair-turbines door drukverschil ter weerszijden van de afsluitbussen der leidschoepen veroorzaakt, nagenoeg het geheele energieveriies toegeschreven worden aan wrijving van den stoom tegen de schoepen met daarbij eventueel optredende wervelveriiezen en de, betrekkelijk geringe, wrijving van den stoom tegen de gladde deelen der raderen. Bij trommel-turbines komt in plaats van het bovengenoemde lekveriies de spleetlekkage langs de tippen der loop- en leidschoepen.
Daar ook de moderne turbines nog slechts zelden een hooger thermo-dynamisch nuttig effect hebben dan 70*^/0 en aangezien uit bovenstaande beschouwing volgt, dat de dus nog zeer belangrijke verliezen (30%) in hoofdzaak moeten worden toegeschreven aan de schoepwrijving, is het duidelijk, welk groot belang er bij den turbinebouw gelegen is in het verminderen van deze wrijving.
Er moet dus in de eerste plaats naar gestreefd worden de schoep-wrijving zoo gering mogelijk te houden en daarnaast het energie-verlies door de snelheid van den afstroomenden stoom zooveel mogelijk te verkleinen.
HET ENERGIEVERLIES TENGEVOLGE VAN DE SCHOEPWRIJVING.
Dit energieverlies is in eerste instantie afhankelijk van de volgende factoren:
1". de weglengte, die de stoom door de schoepkanalen heeft af te leggen, welke wederom nauw samenhangt met het aantal raderen,
dus het aantal trappen, waaruh de turbine bestaat;
2°. de relatieve stroomingssnelheid van den stoom ten opzichte
van de schoepen;
6
4". de vochtigheidsgraad, respectievelijk graad van oververhitting; 5". de stoot- en wervelveriiezen bij overgang van het eene rad in het andere;
6". de wijze van stoomtoevoer, partieel met straalbuizen óf over den vollen omtrek der schoepenkransen.
Het is duidelijk, dat de weglengte, die de stoom door de schoep-kanalen heeft af te leggen, nauw samenhangt met het aantal trappen, waarin de turbine onderverdeeld is en dat deze lengte, globaal gesproken, aan dit aantal trappen evenredig is. Met de onderverdeeling in trappen gaat evenwel tevens gepaard een ver-mindering van relatieve stoomsnelheid, hetgeen de wrijvingsver-liezen vermindert. Ook kan met de onderverdeeling in trappen een wijziging van de gemiddelde dichtheid van den stoom, die met de schoepen in aanraking komt, gepaard gaan. Daar het zonder meer niet te zeggen is welke van deze factoren den sterksten invloed heeft, zullen hunne invloeden voor verschillende turbinetypen moeten nagegaan worden. Het is rationeel hiervoor turbines onderiing te vergelijken, die dezelfde omtreksnelheid hebben. De omtreksnelheid toch is een grootheid, die om constructieve redenen niet te hoog mag gekozen worden en waarvan het zal blijken, dat men haar om redenen van zuinigheid in het stoomverbruik niet te laag mag kiezen; een goede vergelijking wordt dus verkregen, wan-neer voor de nader te onderzoeken typen één vaste omtreksnel-heid wordt aangenomen. Zij deze b. v. + 200 m/sec, een om-treksnelheid, die door de meeste constructeurs van scheepsturbines als een redelijk gemiddelde wordt beschouwd.
Gelijke-drukturbines met snelheidstrappen.
Voor de vooropgestelde waarden van stoomdruk, temperatuur en vacuum wordt de snelheid van den stoom bij expansie lot den tegendruk volgens opmeting uit het MoLLiER-diagram, gelijk aan
1310 m/sec. = Cj.
Na vermenigvuldiging met een factor voor het wrijvingsveriies in de straalbuizen (cp ^ 0.92) wordt de waarde van deze snelheid Cl ^ 1205.2 m/sec. Voor den eenvoud der rekening zij deze snelheid in alle volgende beschouwingen afgerond op 1200 meter/sec.
Deze snelheidsafname is strikt genomen niet ten volle als verlies aan te merken, aangezien de door de wrijving op-gewekte warmte ten deelo weer aan den stoom zelve, zij het bij lagere temperatuur, ten goede komt ("Reheating effect"). Intusschen is het voor het doel dezer studie niet noodig deze correctie aan te brengen, daar hierdoor het resultaat der berekeningen niet noemenswaard beïnvloed zou worden. Bovendien is de hierdoor gemaakte fout naar alle waarschijnlijkheid van kleinere orde dan de onnauw-keurigheid in de hier in rekening gebrachte waarde van t, aangezien de voor een nauwkeurige bepaling van dezen factor benoodigde proeven nog slechts in zeer onvoldoende mate genomen zijn.
Deze zelfde beschouwing geldt in gelijke mate voor den later in de rekening voorkomenden factor /•, bij de bespre-king van het wrijvingsveriies in leid- en loopraderen.
Het snelheidsdiagram voor de turbine wordt dan bij aanname van « = 17°, zooals aangegeven in Fig. I.
Fig. I.
Uit deze Hguur blijkt, dat 2 snelheidstrappen reeds voldoende zijn om de omtreksnelheid tot 203 m/sec. terug te brengen.
Daarbij treden de volgende stoomsnelheden op: Wj = 1008 m/sec.
C2 = 624 „ Wj' = 338 „
8
Voor het wrijvingsveriies in leid- en loopraderen is gerekend met een factor i/- = 0.8, welke ook in alle volgende gevallen aange-nomen zal worden. De middelbare stoomsnelheid, welke in reke-ning gebracht moet worden om de schoepwrijving te beoordeelen, bedraagt:
Wm =
v^
_-f-_c£_+_Wi'23 712 m/sec.
Bij een gelijke-drukturbine met 1 enkelen trap zou de omtrek-snelheid u = 504 m/sec. bedragen met stoomsnelheden Wj = Wm = 732 m/sec.
Uit een vergelijking met deze turbine blijkt, dat, onder aanname, dat het energieverlies door schoepwrijving toeneemt evenredig met den door den stoom afgelegden weg en afneemt met het quadraat van de relatieve stoomsnelheid ten opzichte van de schoepen, deze
7122
toename voor dh geval bedraagt: 2 X 7^22 ~ ^•^- ^'^ energieverlies is dus 1.9 X zoo groot geworden.
Gelijke-drukturbine met druktrappen.
Onder dezelfde omstandigheden van stoomdruk, temperatuur en vacuum, wordt voor deze machine het snelheidsdiagram als aan-gegeven in Fig. II.
/mm '/O'^/sec-Fig. II.
Er blijkt uit, dat 10 trappen noodig zijn om de omtreksnelheid terug te brengen op 209 m/sec, waarbij de volgende stoomsnel-heden optreden:
Cj = c^' = Cl' = enz. = 493 m/sec. Wi = W]' = Wj' = enz. = 304
c^ = C2' = c^' = enz. = 121 „
Bij het begin van een leidschoepenkanaal heerscht de snelheid C2, bij het einde de snelheid Cj', de middelbare snelheid is d,, = Y ^ ^ ^ = 359 m/sec.
In een looprad-schoepenkanaal heerscht de snelheid wi = 304m/sec. De middelbare snelheid voor de geheele turbine is dus w,n = 1 / ~^^^~~2—'" = 332 m/sec. Het energieveriies in vergelijking met de turbine met 1 trap is dus .ook hier toegenomen en wel, volgens
3322
dezelfde rekening als boven toegepast, 10 X ^322 = •2-Ö6 X zoo
groot geworden.
Hier heeft men nog rekening te houden met een andere om-standigheid, n.l. de verandering in de dichtheid van den stoom. Bij de turbine met 1 trap is deze gelijk aan de dichtheid, behoorende bij den condensordruk, of althans aan die, behoorende bij een druk, welke daarvan weinig verschilt. Bij de turbine met snelheidstrappen was zij eveneens hieraan gelijk, behoudens een kleine verhooging, teweeggebracht door de verhoogde schoepwrijving tegenover de 1-traps turbine. Bij een turbine met druktrappen evenwel is vooral in de eerste trappen de dichtheid belangrijk grooter. Dit zou een belangrijke verhooging van het wrijvingsveriies veroorzaken, indien er niet een andere omstandigheid tegenover stond. De stoom in de eerste trappen n.l.' komt in contact met kortere schoepen of met een geringer aantal schoepen (geringere rotor-diameter), daar het stoomvolume hier ook geringer is dan in de latere trappen. IS dus de dichtheid grooter geworden, het wrijvingsoppervlak is kleiner. Globaal gesproken kan men zeggen, dat het wrijvingsopper-vlak omgekeerd evenredig is aan de stoomdichtheid, immers ook het stoomvolume zal ongeveer omgekeerd evenredig aan deze dicht-heid wezen. Mag men voorts aannemen, dat bij gelijk oppervlak en gelijke stoomsnelheid het energieveriies door wrijving evenredig is aan de dichtheid van den stoom, dan volgt hieruit, dat, aangezien
10
in dit geval het wrijvingsoppervlak omgekeerd evenredig aan deze dichtheid is, het energieveriies door dit verschil in dichtheid (alles globaal gesproken) niet beïnvloed zal worden.
Overdrukturbine met druktrappen.
d=<n^'^7'\.^-<^
ENZ 1 mm
-Fig. 111.
/D
'"/jsfc.
Met gelijke vooronderstelling ten opzichte van stoomdruk, tempe-ratuur en vacuum wordt het snelheidsdiagram voor deze turbine als in Fig. Ill aangegeven. Er zijn hier 30 trappen noodig om tot een omtreksnelheid van 209 m/sec. te komen.
De optredende stoomsnelheden zijn:
c, = W2 = Cl' = Wj' = enz. = 218 m/sec. c.j = Wi = c^' = Wi' = enz. — 68
De middelbare stoomsnelheid voor de geheele turbine bedraagt dus:
^\n-
, ,"2182 + 682 ,^^ ,Wm = \ / r) = ' 6 2 m/sec.
Bij de overdrukturbine met 1 trap bedragen deze snelheden: 1 A c T T c ?
Cl = 1044 m/sec, C2 ~ 324 m'sec. dus Wm = y — ^ = 770 m/sec. Het energieverlies door schoepwrijving in vergelijking met de 1 -traps
1 fV?'2
overdrukturbine wordt: 30 X jj?^ = 1.32 X zoo groot en in vergelijking
1622
met de 1-traps gelijke-drukturbine zou het 30 X y™ = 1.47 X zoo
groot worden. Daar de gemiddelde stoomdichtheid dezelfde is als
bij de 1-traps overdrukturbine, behoeft hiermede geen rekening ge-houden te worden; ook het cijfer, dat de verhouding aangeeft tot de 1-traps gelijke-drukturbine behoeft uit dezen hoofde geen wijziging,
daar de geringe hivloed van de stoomdichtheid boven werd aan-getoond en deze voor het doel dezer studie buiten beschouwing gelaten kan worden.
Er is hier evenwel nog een ander punt, dat beschouwing verdient, n.l. de steek der schoepen. Overdrukschoepen hebben een kleineren steek dan gelijke-drukschoepen, waardoor bij gelijken doortocht het wrijvingsoppervlak vergroot wordt in vergelijking met de laatste. Dit is een ongunstige factor, welke een vergrootenden invloed op het cijfer 1.47 uitoefent. Ook is in den regel de breedte der overdruk-schoepen geringer dan die der gelijke-drukoverdruk-schoepen, daar wegens het groote aantal trappen, een grootere schoepbreedte te lange bouwlengte voor de turbine zou vorderen. Men vermindert dus de schoepbreedte zooveel als toelaatbaar is. Weliswaar wordt hierdoor de stoomweg korter, echter ook de kromtestraal der schoepen kleiner, wat onder een zekere grens een zeer ongnnstigen invloed op de schoepwrijving uitoefent, zóó zelfs, dat men tot bepaalde grenzen beter doet een langeren weg te nemen met grooten kromtestraal, dan een kleine schoepbreedte met geringen kromtestraal.
De geringe schoepbreedte kan dus hier met het oog op de schoep-wrijving een nadeel worden.
Uit deze vergelijkende beschouwingen kunnen thans de volgende conclusies getrokken worden:
1". Alle drie de besproken turbines vertoonen een hooger energie-verlies door schoepwrijving, naarmate het aantal trappen toeneemt, zoodat voor het verkrijgen van een gering stoomverbruik het aan-gewezen is, de omtreksnelheid zoo hoog mogelijk op te voeren.
2". de overdrukturbine heeft een zeer groot aantal trappen noodig om een lage omtreksnelheid te krijgen, een gelijke-drukturbine met druktrappen een geringer aantal, terwijl een gelijke-drukturbine met snelheidstrappen reeds met een zeer gering aantal trappen op de gewenschte lage omtreksnelheid komt.
3''. niettegenstaande het groote aantal trappen van de overdruk-turbine kan het energieveriies door schoepwrijving hier toch minder bedragen dan bij de andere turbinesoorten, al is dat verschil ook gering en zal het in ieder geval sterk van constructieve detailleering afhangen.
12
4". het verschil in schoepwrijving bij gelijke-drukturbines met druk- of snelheidstrappen is gering, niettegenstaande het grooter aantal trappen bij het eerste type.
Een bizondere, bij deze vergelijking nog niet besproken veriies-post treedt op bij overdruk-turbines, terwijl deze bij gelijke-druk-turbines van minder belang is, n.l. de spleetlekkage-veriiezen, ver-oorzaakt door het verschil in druk ter weerszijden der schoepen-kransen, welke verliezen slechts gereduceerd kunnen worden op kosten van de bedrijfszekerheid, immers door geringeren vrijslag van de toppen der schoepen. Deze extra veriiespost, welke in hoofd-zaak geldt voor overdruk-turbines. maakt den voorsprong van deze turbines op de gelijke-drukturbines, wat de schoepwrijving betreft, wederom geringer.
Uit een en ander volgt, dat geen der drie besproken systemen, alleen uit een oogpunt van wrijvingsverliezen door den stoom tegen de schoepen, zonder meer te verwerpen is of onvoorwaar-delijk te verkiezen is boven het andere. Constructieve uitvoering en afwerking zullen hier den doorslag geven, terwijl het stoomverbruik alleen experimenteel onderzocht kan worden om uit te maken welk der systemen onder bepaalde omstandigheden de voorkeur verdient.
Het is hier de plaats om te wijzen op het groote voordeel van de z.g. „tegenloopturbines", hetwelk deze turbines in een geheel afzonderlijke klasse plaatst, welke zekere principieele voordeelen biedt boven de tot nu toe besproken typen. Bij de turbines met vast-staande leidschoepen, gaat aan elk looprad een krans van leid-schoepen vooraf. Beide leid-schoepenkransen brengen een verliespost mede door wrijving van den doorstroomenden stoom; het looprad verricht daarbij tevens nuttigen arbeid, de leidschoepen evenwel niet. Bij de tegenloopturbines echter zijn alle leidschoepen vervallen, elk looprad dient tevens als leidrad voor het daarop volgende rad, dat in tegengestelden zin roteert. Het energieveriies door schoep-wrijving wordt hier beperkt tot de loopraderen, die tevens nuttigen arbeid verrichten en de zuivere veriiesposten voor stilstaande
leid-schoepen zijn geheel vervallen. Dit verklaart het hooge thermo-dynamisch nuttig effect der moderne tegenloopturbines.
De invloed van den vochtigheidsgraad, respectievelijk graad
van oververhitting van den stoom is door tal van proeven van
STODOLA en anderen aangetoond en daaruit blijkt, dat de schoep-wrijving afneemt bij stijgende oververhitting. Het is dus van belang den stoom zoo hoog mogelijk te verhitten om de schoepwrijving te reduceeren en tevens, zooals bij den aanhef reeds betoogd werd, om Al—Aj zoo groot mogelijk te maken, m.a.w. om het kringproces van den stoom te doen plaats hebben tusschen zoo ver mogelijk uit elkaar gelegen temperaturen. Deze beide eischen loopen hier dus parallel en voor het doel van deze studie zou hierop niet verder behoeven te worden ingegaan, ware het niet, dat de ver-schillende hoofdtypen van turbines, afgezien nog van constructieve detailleering, principieel reeds niet alle even goed bestand zijn tegen de hooge temperaturen van oververhitten stoom.
Boven werd reeds aangetoond, dat om de z.g. spleetlekkage bij over-drukturbines zoo gering mogelijk te doen zijn, men gedwongen is den vrijslag der schoepen zoo klein mogelijk te nemen, hetgeen reeds op zichzelf een gevaar voor de bedrijfszekerheid oplevert. Hoeveel temeer gevaar voor aanloopen der schoepen treedt er op, wanneer deze turbines met hoog oververhitten stoom gedreven worden, waardoor verhoogde en ongelijke uitzetting de kans op aanloopen belangrijk vergroot. Bij de zuivere overdrukturbine is oververhitte stoom daarom vrijwel uitgesloten. Gelijke-druktur-bines met druk- en/of snelheidstrappen verdragen hooge overver-hitting veel beter, reden waarom men later gekomen is tot den bouw van de gecombineerde gelijke-druk- en overdrukturbines, welke in het H. D.-gedeelte bestaan uk een gering aantal gelijke-druk-kransen, terwijl de turbine verder een zuivere overdrukturbine is. Op dit turbine-type zal later in deze studie nog teruggekomen worden.
De stoot- en wervelveriiezen bij overgang van stoom uit het eene rad in het andere zullen voor een gegeven turbine in het algemeen
14
omgekeerd en zijn dus voor bovenstaande vergelijkende berekeningen reeds met de weglengte in rekening gebracht. Om de verliezen voor eiken overgang zoo gering mogelijk te doen zijn, moeten de raderen met zoo gering mogelijke tusschenruimte op elkaar volgen, de hoek der schoepen moet in verband met de omtreksnelheid en de stoomsnel-heid een zoo mogelijk stootvrijen overgang waarborgen, met welken eisch in de geteekende snelheidsdiagrammen rekening gehouden is.
De tegenloop-turbines met haar gemis aan vaste leidschoepen, hebben het halve aantal overgangen voor den stoom van andere turbines met gelijk aantal trappen, hetgeen de stoot- en wervelver-iiezen, globaal gesproken, ook tot de helft terugbrengt.
De wijze van stoomtoevoer, partieel met straalbuizen of over den vollen omtrek der schoepenkransen.
Bij partieelen stoomtoevoer is de stroomingstoestand in elk schoep-kanaal niet continu; treedt een bepaald schoepschoep-kanaal voor de monding van een straalbuis, dan vult het zich plotseling met stoom, hetgeen stoot- en wervelveriiezen medebrengt; is het de straalbuis gepasseerd, dan vloeit het kanaal wederom leeg, doch heeft ge-durende dit leegvloeien door den nog in 't kanaal aanwezigen stoom een verhoogden ventilatieweerstand. Voorts is elk schoepkanaal slechts actief gedurende den korten tijd, dat het vóór den mond van een straalbuis voorbij gaat en vormt in het daarop volgend tijdperk van onactiviteit slechts een bron van schadelijken venti-latieweerstand. Deze nadeelen mist men geheel bij vollen stoom-toevoer over den geheelen omtrek, zooals bij overdrukturbines, wegens het drukverschil ter weerszijden van een looprad, steeds moet worden toegepast.
Bij turbines met straalbuizen hebben de hier gevolgde beschou-wingen er toe geleid, deze niet gelijkmatig over den omtrek te ver-deelen, doch groepsgewijze te plaatsen, waardoor het aantal malen, dat een schoepkanaal opnieuw met stoom gevuld moet worden, vermindert.
HET ENERGIEVERLIES DOOR DE SNELHEID VAN DEN AFSTROOMENDEN STOOM.
A. Gelijke-drukturbines.
a. Gelijke-drukturbine met 1 trap.
Het snelheidsdiagram van deze turbine, zonder wrijving in reke ning te brengen, is als in Fig. IV schematisch aangegeven.
Aangenomen is, dat «i = a.,, dus de hoeken van in- en uittrede van den stoom zijn gelijk, dit geeft een constante doorstroombreedte in het schoepkanaal.
Bij het snelheidsdiagram volgens deze figuur, heeft C2 de kleinste waarde, die bereikt kan worden en is deze:
C.,2 z= C,2 ( 1 - C 0 s 2 a ) (4)
voor welk geval
u = -|- cos./ (5) In werkelijkheid is w., <Wi, wegens de wrijving van den stoom
in het schoepkanaal. STODOLA drukt dit uit door de formule W2 = fwi, waarbij de waarden van \p varieeren van 0.7 tot 0.9. Het gemiddelde \p = 0.8 zij voor deze vergelijkende berekening aangenomen, zooals ook in de figuren I, II en III geschied is. Het snelheidsdiagram wordt dan voorgesteld door Fig. V.
16
/rT,.m = /ü '^/itC.
Fig. V.
Uit deze figuur blijkt, dat
Cl cos a (6)
(7)
•^ + 1 terwijl
C22 = i2 Ci2 (1 _ C0s2a)
of met invulling van i = 0.8:
u = 0.44 Cl cos c. (8) C22 = 0.64 Ci2 (1 - C0S2'y) • (9)
zoodat het energieveriies door de snelheid van den afstroomenden Stoom tot een minimum wordt voor een omtreksnelheid, welke gelijk is aan 0.44 Ci cos x, welk minimum lager is, naarmate z « kleiner gemaakt wordt.
D E LAVAL koos voor zijn turbine meest a cos a = 0.956, u = 0.42 Ci en c, = 0.234 Cj.
, . .. , C22 (0.234 c,)2
Het energieveriies wordt in dit geval: 2^ = 2a— procenten uitgedrukt: i ^ ^ c , ) ^ ^ ^^ ^ 5.47% van de in den stoom beschikbare energie bij het uittreden uit de straalbuizen.
Wanneer een kleinere waarde voor \p in rekening gebracht moet worden dan hier werd aangenomen, dus 4' <0.8, dan wordt het energieveriies, hier besproken, kleiner, daar Cj kleiner wordt. Hier staat evenwel tegenover, dat het energie i^erlies door de wrijving 17°, zoodat dan
van den stoom in het schoepenrad vergroot is, zoodat het resultaat nooit een winst beteekenen kan. Mag men voor i/- de grootste waarde invullen, é = 0.9, hetgeen voor het totaal rendement het gunstigste geval beteekent, dan wordt het energieverlies door de snelheid van den afstroomenden stoom 6.92 % van de totaal beschik-bare energie bij het veriaten der straalbuizen.
Voor de aangenomen waarden van stoomspanning, temperatuur en vacuum worden de snelheden voor deze turbine:
Cl = 1200 m/sec. C2 = 288 „ u = 504 „ zooals uit het diagram Fig. V blijkt.
Er bestaat nog een middel om bij de 1-traps gelijke-drukturbine het energieverlies door de snelheid van den afstroomenden stoom te verkleinen en wel door den hoek van uittreding uit het schoepen-rad te verkleinen, dus «^ kleiner te maken dan aj. Dit brengt mede, dat de radiale afmeting van de schoepen naar de uittredezijde toe vergroot moet worden om een constante doorstroomopening te houden.
Neemt men, om den invloed hiervan na te gaan, aan, dat a-i ver-kleind wordt tot de grootte van «, dan wordt het snelheidsdiagram voorgesteld door Fig. VI.
l-mrr,=ia^/Aee. Fig. VI.
18
Hoever men met deze verkleining kan gaan, hangt af van con-structieve overwegingen in verband met de vereischte grootere schoeplengte naar de uittredezijde toe. Uit de figuur blijkt, dat Cj afneemt met a en ^2, terwijl er voor u een waarde bestaat, die bij gegeven hoeken, c.^ tot een minimum maakt. Deze waarde voor de omtreksnelheid is grooter dan in het vroeger beschouwde geval van «2 = "i- Voor a =•• «., = 17° en de aangenomen waarden van stoomspanning, temperatuur en vacuum, wordt C2 = 170 m/sec. en u = 534 m/sec. Nog dient opgemerkt, dat er eene iets kleinere waarde voor C2 te construeeren is dan in deze figuur is geteekend; voor een iets grootere u komt n.l. het eind-punt van C2 in Fig. VI rechts van den vertikaal te liggen, maar tevens hooger. De dan verkregen waarde voor c, is nog iets geringer, maar wijkt toch slechts onbelangrijk van de in de figuur aangegeven waarde af. (c^ = 163 m/sec. voor u = 552 m/sec).
Uit deze beschouwingen volgt de volgende conclusie:
Het energieveriies door de snelheid van den afstroomenden stoom wordt bij een gelijke-drukturbine met 1 trap tot een minimum, wanneer:
1°. de hoek, waaronder de uit de straalbuizen tredende stoom het schoepenrad treft, zoo klein mogelijk is;
2". de hoek, welke de uittredende-stoomrichting met het schoepen-rad maakt, zoo klein mogelijk is;
3". de omtreksnelheid van het schoepenrad een zeer bepaalde waarde heeft, afhankelijk van de stoomsnelheid en de sub 1" en 2» ge-noemde hoeken.
Hierbij valt nog op te merken, dat, hoe meer voldaan wordt aan de sub 1° en 2" gestelde eischen, des te gjooter de sub 3" be-noodigde omtreksnelheid wordt om aan den eisch van een gering energieverlies te voldoen.
Uit de bovenuitgevoerde becijferingen is gebleken, dat om het ï energieverlies door de snelheid van den afstroomenden stoom gering 1' te houden, de 1-traps gelijke-drukturbine een omtreksnelheid moet krijgen, die voor de aangenomen stoomtoestanden gelegen is tusschen de 500 en 560 m/sec, dus zeer hoog is, te hoog voor
toe-passing in de praktijk. Er dient daarom overgegaan te worden tot een der verschillende meertraps-systemen.
b. Gelijke-drukturbine met 1 druktrap en meer snelheidstrappen.
Wordt voor eene goede vergelijking thans wederom een omtrek-snelheid van ± 200 m/sec. aangenomen en let men op het snel-heidsdiagram, dat voor deze turbine reeds werd voorgesteld in Fig. I, dan volgen daaruit de volgende snelheden:
Cl = 1200 m/sec.
C2' = 191 „
u = 203 „
waaruit reeds dadelijk blijkt, dat Cg belangrijk verkleind is in verge-lijking met de 1-traps turbine. Weliswaar heeft deze afname plaats gevonden uitsluitend ten gevolge van de wrijvingsveriiezen in de schoepkanalen, zooals duidelijk uit de figuur blijkt, en kan dit dus nauwelijks als een voordeel beschouwd worden; evenwel het grooter aantal trappen was onvermijdelijk met het oog op de om-treksnelheid en wordt het hierdoor veroorzaakte grooter wrijvings-veriies althans eenigszins verminderd door een veriaging van het thans besproken energieveriies.
In Fig. I is aangenomen, dat de in- en uittredehoeken bij elk rad afzonderiijk, zoowel looprad als leidrad, even groot zijn, waar-door, zooals uit de figuur blijkt, de hoeken voor den tweeden trap en bij meer trappen, voor eiken volgenden trap, steeds grooter uitvallen. Bij de turbine met 1 trap bleek reeds, dat dit tenge-volge heeft, dat het hier besproken energieverlies ongunstig groot wordt. Er zal dus ook bij deze meertraps-turbine een winst ver-kregen kunnen worden door den schoephoek bij uittrede voor alle trappen dezelfde waarde = a te geven. Het snelheidsdiagram wordt dan voorgesteld door Fig. VII.
Uit deze figuur blijkt, dat c./ thans in vergelijking met Fig. I wederom belangrijk kleiner is geworden, doch is de omtreksnelheid u iets toegenomen: c^' = 67 m/sec, u = 217 m/sec.
20
/ TT» 777 =IO "^/SEC,
Fig. VII.
De verdeeling van het vermogen over de verschillende trappen.
De door elk looprad geleverde geïndiceerde arbeid is per kg
Ci2 - C22
stoom 2g -. Voor het snelheidsdiagram volgens Fig. I wordt dit voor de twee verschillende trappen:
Ie trap 2e trap Cl m/sec. 1200 504 C2 m/sec. 624 191 C,2 - C,2 2g kgm/sec. 53538 11089 en voor het snelheidsdiagram volgens Fig. VII:
Ie trap 2e trap Cl m 'sec. 1200 473 C2 m/sec. 596 67 C,2 - C22 2g kgm/sec, 55261 11161
waaruit blijkt, dat bij toepassing van meer snelheidstrappen de arbeidsverdeeling over de verschillende trappen zeer ongelijk wordt. Is dit reeds het geval bij constructie volgens Fig. 1, waar "1 = '*2 genomen is, deze ongelijke verdeeling wordt nog
ongun-stiger, wanneer men, zooals bij de constructie van het snelheids-diagram volgens Fig. VII werd aangenomen, a = x.^ maakt. Bij den laatsten trap zal ten gevolge daarvan de verhouding der verliezen door wrijving tot den geleverden nuttigen arbeid zeer ongunstig worden.
Conclusie: Door toepassing van meer snelheidstrappen wordt het
verlies aan energie door de snelheid van den afstroomenden stoom belangrijk verminderd, welke vermindering ten goede komt aan het grootere verlies door schoepwrijving, hetgeen de directe oorzaak tot deze vermindering vormt.
Door de toepassing van snelheidstrappen wordt de arbeidsver-deeling over de verschillende trappen ongelijk, de latere trappen dragen, een belangrijk kleiner aandeel tot het totaal vermogen bij dan de eerste trap.
c. Gelijke-drukturbine met meer druktrappen, elk met één
snel-heidstrap.
Voor deze turbine kan weer verwezen worden naar het snelheids-diagram volgens Fig. II, welk snelheids-diagram evenveel malen doorloopen wordt als er druktrappen zijn, in dit geval dus 10 maal. Wanneer, zooals hier is aangenomen, de uittredesnelheid van den stoom (C2) uit eiken trap niet door werveling verioren gaat, maar wederom benut wordt in den volgenden trap, na eerst in het tusschengelegen leidrad door expansie opgevoerd te zijn tot de oorspronkelijke snel-heid Cl, gaat met deze Cj geen energieveriies gepaard en heeft men met het oog op het hier besproken energieveriies slechts te letten op de snelheid C2, waarmede de stoom het laatste looprad veriaat. Daar de drukval bij eiken trap belangrijk minder is dan bij de turbine met 1 enkelen trap, is ook c, en tevens Cj kleiner. Het hier bedoelde energieverlies is dus ook belangrijk minder dan bij de
1-traps turbine. Voor de aangenomen stoomtoestanden worden, zooals uit het diagram Fig. II blijkt, de snelheden:
C] = 493 m/sec. C.2 = 121 „ u = 209 „
22
waaruit blijkt, dat Cj nog meer dan bij de turbine met snelheids-trappen is afgenomen.
Ook bij deze turbine is het nog mogelijk het beginsel toe te passen van Fig. VII door de hoeken « en .zj aan elkaar gelijk te maken. Het sneiheidsdiagram wordt dan voorgesteld door Fig. VIII en levert de volgende snelheden op:
/m.m-IO'^/sec. Fig. VIII.
Cl = 434 m/sec.
Co = 6 5 „
u = 192 „
hetgeen, evenals bij de turbine met snelheidstrappen, een vermin-dering van het hier besproken veriies oplevert; thans evenwel ge-paard gaande met een geringe veriaging der omtreksnelheid.
De verdeeling van het vermogen over de verschillende trappen
is voor de actie-turbine met druktrappen veel gunstiger dan bij de turbine met snelheidstrappen. In de geteekende diagrammen is aan-genomen, dat het vermogen gelijk over alle schoepenkransen ver-deeld is, hetgeen hieruit volgt, dat de begin- en eindsnelheid voor eiken trap dezelfde zijn.
Conclusie: Door toepassing van meer druktrappen wordt het
ver-lies aan energie door de snelheid van den afstroomenden stoom nog meer verminderd dan bij de toepassing van snelheidstrappen
het geval is, terwijl de arbeidsverdeeling over de verschillende schoepenkransen gelijkmatig kan wezen.
De hier berekende waarden nogmaals tezamen gevoegd, leveren de volgende tabel op:
Pi P2 t O. ^ <P = = = = = 16 kg/cm2 0.1 kg/cm2 300° C. 17° 0.92 0.8 abs. abs. GELIJKE-DRUKTURBINE MET: 1 trap ( «1 = «2 ) 1 „ ( ^ = «2 ) snelheidstrappen ( JJI = x.^) ('^ = «2 ) druktrappen ( «, = «2 ) ( •* = « 2 ) •0 c 0 °^ c aj rt !f, ra c u [BT3 > ^ 3 Cl 1200 1200 1200 1200 493 434 c _ 41 C = c -cc 0 g •a 0 0
II
C2 281 163 191 67 121 65 , , sz U (rt n 0 - 3 4; X) ü •0 > Wm 732 712 332 • ^ 'S c s 0 u 504 552 203 217 209 192 <u»l, c c i •o 13 - oj S lergieverliesdoo r elhei d va n de n i •oomende n stoo m va n d e totaa l i n d stoo m aanwezig e ergi e voo r de n e i ste n trap . wSss« S 5.47 % 1.850/0 2.53 ö/o 0.31 % 1.02"/ 0.290/0Conclusie: Met betrekking tot het energieverlies door de
snel-heid van den afstroomenden stoom bij gelijke-drukturbines biedt een onderverdeeling in trappen steeds een voordeel, bij de keuze van druktrappen wordt dit energieveriies nog geringer dan bij de toepassing van snelheidstrappen.
B. Overdrukturbines.
a. Zuivere reactie-turbine met 1 trap.
24
HERO (120 j . v. Chr.). Het snelheidsdiagram van dezen vooriooper der stoomturbine is in Fig. IX voorgesteld.
a
^ ^ ^Jï^
Fig. IX.
Daar de stoominhoud van den bol oo groot gedacht kan worden tegenover de doorsnede der uitstroomingspijpen is ci = o, dus ook
Wi = o.
Verder is W2 tegengesteld gericht aan de omtreksnelheid u, zoodat
C2 = W2 — u .
Wanneer de stoom niet tangentiaal afvloeit, maar een hoek met de as maakt, wordt het snelheidsdiagram van deze denkbeeldige 1-traps zuivere reactie-turbine door Fig. X voorgesteld.
De W2 in dit diagram is theoretisch bij gelijken stoomtoestand even groot als de Ci bij de 1-traps gelijke-drukturbine. Uit de Figuur blijkt, dat de kleinste waarde, die C2 bereiken kan, bepaald is door Oi" = W22 (I — cos2 «2) waarbij dan u = W2 cos «2- Dit geeft voor de zuivere reactie-turbine met 1 trap theoretisch dezelfde minimum waarde voor c; als bij de gelijke-drukturbine met 1 trap.
b. Gecombineerde actie- en reactie-turbine met 1 trap.
Bij een turbine met leid- en loopkransen moet er een aanvang-snelheid ci zijn, daar de stoomruimte in de leidkransen niet oneindig groot is in vergelijking tot de stoomruimte in de loopkransen. Dit leidt tot een gecombineerde actie- en reactie-turbine, waarvan bij een reactie-verhouding = V2, het snelheids-diagram wordt voor-gesteld door Fig. XI, welke figuur tweemaal doorioopen wordt.
Fig. XI.
Om vergelijking met de gelijke-drukturbines mogelijk te maken, is weer Z a = 17° aangenomen, hoewel de praktijk uitwijst, dat 20° a 25° voordeeliger is. Voor de aangenomen waarden van stoom-spanning, temperatuur en vacuum wordt voor deze turbine:
Cl = W2 = 1044 m/sec. u = 994 „
C2 = Wi = 3 1 2
Hieruit blijkt, dat de omtreksnelheid al buitengewoon hoog worden moet om een goed nuttig effect te krijgen. Om deze omtrek-snelheid te verminderen tot de aangenomen waarde van 200 m/sec. moet een groot aantal trappen toegepast worden.
c. Gecombineerde actie- en reactie-turbine met 30 trappen
(gewone overdrukturbine).
Het diagram voor deze machine is reeds afgebeeld in Fig. Ill; daaruit zijn de volgende snelheden af te leiden:
lT^^«^•Jt?W;|JU^'V^!V.^!• i V '
ili-yj^^ï^ifinw"--26
Cl = 218 m/sec. C2 = 68 „ u = 209 „
Het energieverlies door de snelheid van den afstroomenden stoom bedraagt dus 0.32 % van de totale in den stoom aanwezige energie vóór den eersten trap, een cijfer, dat nog belangrijk gunstiger blijkt te zijn dan bereikt kan worden bij gelijke-drukturbines met druk-en snelheidstrappdruk-en voor 't geval a, = x-i, dus bij gelijkblijvdruk-ende radiale schoeplengte over de geheele breedte van eiken schoep.
Resumeerende, volgt uit de voorgaande berekeningen, dat,
wan-neer een geringe omtreksnelheid (gering aantal toeren) gewenscht is, de overdruk-turbine het hoogste nuttig effect kan bereiken, zoowel als gevolg van het geringe energieverlies door schoepwrijving, alsook door het geringe energieverlies door de snelheid van den afstroo-menden stoom. Evenwel staat hier tegenover, dat de overdruk-turbine een zeer groot aantal trappen vereischt, dus zwaar en groot van afmetingen wordt, terwijl de kostprijs om dezelfde reden hoog is. In de voorgaande beschouwingen zijn slechts even aangeroerd de verliezen door spleeüekkage, welke bij overdrukturbines van zooveel grooter belang zijn dan de overeenkomstige lekverliezen, welke bij gelijke-drukturbines optreden; deze zijn van meer belang bij de H. D. trappen dan bij de L. D. trappen om de volgende redenen:
10. Het drukverschil is grooter.
2». De radiale afmeting van de spleet is grooter in vergelijking met de lengte der schoepen.
Deze beide oorzaken hebben het gevolg, dat het nuttig effect van de H. D. trappen bij een overdrukturbine minder zal wezen dan anders verwacht mocht worden, hetgeen gevoerd heeft tot den bouw van gecombineerde turbines, waarbij vóór de overdrukturbine, die het L. D. gedeelte vormt, een gelijke-drukturbine, veelal een CuRTis-rad met twee snelheidstrappen geplaatst wordt. Een zóó gebouwde turbine heeft alle voordeelen van de overdrukturbine in het L. D. gedeelte, waar deze het beste tot hun recht komen en bezit overigens de volgende eigenschappen:
lo. In het H. D. gedeelte, waar de voordeelen van de overdruk-turbine verkleind worden door de verhoogde spleeüekkage (en om andere redenen, waarover later meer), is een gelijke-drukturbine met snelheidstrappen toegepast, welke de totale bouwlengte en het gewicht van de turbine verkleint zonder op het stoomverbruik een merkbaar nadeeligen invloed uit te oefenen.
20. Voor het L. D. gedeelte is de overdrukturbine behouden, aldus ten volle partij trekkende van het geringe energieverlies door de snelheid van den afstroomenden stoom, hetwelk met dit systeem verkregen kan worden.
3°. Door het voorgeschakelde gelijke-drukgedeelte wordt de tem-peratuur van den stoom over korten afstand belangrijk veriaagd, zoodat de achtergelegen overdrukschoepen niet aan hooge tem-peraturen zijn blootgesteld, een voordeel, dat het gebruik van over-verhitten stoom met minder bezwaren voor het schoepmateriaal mogelijk maakt.
Deze overwegingen hebben er toe geleid, dat de z.g. gecombi-neerde geiijke-druk- en overdrukturbine in de laatste jaren meer en meer het normale type geworden is voor groote vermogens bij kleine en middelmatige omtreksnelheden. Het is dit type, dat in de eerste plaats in aanmerking komt voor directe koppeling met de scheepsschroef en ook voor scheepsinstallaties, waar slechts een geringe reductiegraad door de transmissie tusschen turbines en schroeven bereikt wordt (Foettinger-transformator). Ook bij toe-passing van tandradtransmissie wordt dit turbinetype nog gekozen, hoewel de gelijke-drukturbine met druktrappen, vooral wanneer dubbele reductie wordt toegepast, wegens de grootere bedrijfszeker-heid hier de voorkeur verdient.
Het fiasco van de gelijke-drukturbine met druk- en/of snelheidstrappen voor een gering aantal omwentelingen wordt niet beter aangetoond dan door de turbineschepen der Amerikaansche Marine de „NORTH-DAKOTA", „SALEM", „HENLEY" en „MYRANT", waarvan de drie eerste oor-spronkelijk uitgerust waren met CuRTis-turbines, de laatste met ZOELLY-turbines, welke respectievelijk 245, 350, 585 en 650 omwentelingen maakten,
28
Na gedurende 5 tot 10 jaren in gebruik geweest te zijn, werden in 1915 bij de Marine-begrooting gelden beschikbaar gesteld om in deze vier schepen de turbines uit te nemen en te vervangen door gecombineerde gelijke-druk- en overdrukturbines volgens de nieuwere praktijk. Wel mag gezegd worden, dat dit besluit het einde aanduidt van een der belangrijkste ontwikkelingsperioden in den scheeps-turbinebouw.
N.B. De hier bedoelde gecombineerde gelijke-druk- en overdrukturbines worden thans ook in zeer groote eenheden en voor hoog toerental gebouwd, waarbij wegens de groote omtreksnelheid van de laatste trappen der overdrukturbine, deze niet zooals meestal gebruikelijk op een trommel ge-monteerd worden, doch op afzonderlijke raderen. Hoewel deze snelloopende groote eenheden meerendeels voor stationaire doeleinden uitgevoerd worden, mag hier wel vermeld worden, dat men daarmede reeds gaat tot vermogens van 10000 pk per eenheid bij 4000 omwentelingen per minuut. Een zoodanige door THYSSEN geconstrueerde turbine wordt vermeld in het „Zeitschrift flir das gesammte Turbinenwesen" van 30 Juni 1917.
Opmerking.
Daar een overdrukturbine noodzakelijk vollen stoomtoelaat moet hebben over den geheelen schoepenkrans en de middellijn van dezen krans vaststaat in verband met de omtreksnelheid en het gewenschte aantal omwentelingen, terwijl tevens de stoomdoortocht door de schoepkanalen vaststaat in verband met de snelheid van den stoom en het stoomverbruik, volgt uit dit alles, dat de radiale afmeting van de schoepen eveneens bepaald is. Rekent men deze lengte uit voor de H. D. trappen van een overdrukturbine, welke een gering aantal omwentelingen moet maken, dan komt men tot schoeplengten van enkele millimeters. Het is duidelijk, dat dit niet uitvoerbaar is, ook al niet om de ongunstige verhouding tusschen schoeplengte en radiale spleetbreedte, welke veel te hooge spleetlekkage ten ge-volge zou hebben. Dit leidt tot het verkleinen van den diameter der H. D. trappen, wat evenwel een afwijking beteekent van de meest gewenschte omtreksnelheid. Dit is een oorzaak te meer voor het geringe nuttig effect van het H. D. gedeelte der overdruktur-bines, dat daarom met succes door een of meer gelijke-drukraderen vervangen kan worden.
Blijkt uit de verschillende doorgevoerde berekeningen, dat de overdrukturbine, speciaal als L. D. turbine, voor gering aantal om-wentelingen in de eerste plaats in aanmerking komt, op één be-zwaar van deze turbines uit een oogpunt van bedrijfszekerheid dient toch nog gewezen te worden. De eisch om de spleedekkage-ver-liezen gering te houden, voert tot een geringen vrijslag voor de toppen der schoepen; het groote aantal trappen, dat de turbine vereischt, brengt een lange bouwlengte mede. Deze beide factoren vormen een gevaar voor de bedrijfszekerheid van de machine, daar het gevaar voor aanloopen der schoepen spoedig dreigt bij moge-lijke verzakking van de rotoras tengevolge van slijtage in kussen-blokken of door verschil in warmteuitzetting tusschen rotor en stator, hetgeen bij de groote bouwlengte van de machine spoedig meer bedragen kan dan de axiale speelruimte tusschen leid- en loop-raderen. Dh gevaar dwingt tot nauwkeurige controlemiddelen om de ligging van den rotor te allen tijde te kunnen nagaan. Bij gelijke-drukturbines, waar een groote radiale speling voor de schoepen toegelaten kan worden en een geringe axiale speling door de ge-ringere bouwlengte ook niet zoo spoedig gevaar voor contact tus-schen leid- en loopkransen medebrengt, is de bedrijfszekerheid grooter dan bij de overdrukturbines, reden waarom ze, daar waar aan de bedrijfszekerheid hooge eischen gesteld worden en waar tevens een groot aantal omwentelingen toegelaten kan worden, boven de overdrukturbines te verkiezen zijn.
2. DE TEGENLOOPTURBINE.
Reeds in 1902 werd door C. A. PARSONS een tegenloopturbine gepatenteerd volgens het gelijke-druktype, welke echter vele con-structieve nadeelen had, die deze turbine geen ingang deden vinden, evenmin als latere pogingen van BRADV, de Vereinigte Dampftur-binen Ges.m.b.H. Beriin en der Siemens-Schuckert Werke. Ook het patent van W. L. WEPSTER voor een tegenloop-Parsons-turbine had te groote constructieve nadeelen om praktisch ingang te kunnen vinden. Eerst de turbine van LJUNGSTRÖM heeft de mogelijkheid
aan-30
getoond op praktisch bruikbare wijze de tegengestelde draairichting voor leid- en loopkransen toe te passen en daarmede de groote voordeelen, die een volgens dit jirincipe gebouwde turbine theore-tisch leveren kan, in de praktijk aangetoond, doordat een voorheen ongekend laag stoomverbruik per pk bereikt werd.
De groote voordeelen van deze turbine zijn, zooals boven reeds vermeld:
1". Een belangrijke vermindering van den grootsten post van energieveriies, n.l. de schoepwrijving, door het totaal gemis aan leidschoepen.
2". Een daarmede gepaard gaande reductie tot de helft van het aantal stoomovergangen van het eene rad in het andere en dus vermindering van stoot- en wervelveriiezen.
30. Het verkrijgen van een dubbel zoo groote relatieve omtrek-snelheid tusschen twee opeenvolgende schoepenkransen bij gelijk aantal omwentelingen.
Deze turbine wordt sinds 1908 naar de plannen van B. LJUNGSTRÖM
gebouwd door de „Aktiebolagei Ljungströms Angturbin" te Stock-holm. Het is een tegenloop-radiaalturbine, waarbij elk der twee helften een generator aandrijft, welke generatoren electrisch met elkander gekoppeld zijn. De verhouding tusschen de omtreksnelheid en de intredesnelheid van den stoom in de opeenvolgende schoep-kanalen kan ook hier gelijk aangenomen worden, waardoor een zeer regelmatige strooming met geringe wervelveriiezen verwacht mag worden. De geheele turbine werkt volgens het overdruk-beginsel, dat, zooals in het voorgaande reeds werd afgeleid, tot geringe verliezen door schoepwrijving leidt. Voorts is de con-structie zoodanig, dat het gebruik van zeer hoog oververhitten stoom mogelijk is, waarvoor alle deelen voldoende vrije beweeglijkheid hebben, om uitzettingen door warmte alle ongehinderd te doen plaats hebben. Reeds bij de aanvankelijke proeven werden de ver-wachtingen, welke men van deze turbine hebben mocht, wegens de principieele verbeteringen, ten opzichte van turbines met vast-staande leidschoepen, welke er in verwezenlijkt waren, en de zuiver doorgevoerde detail-constructie, welke de toepassing van hooge temperaturen zonder bezwaar mogelijk moest maken, niet
beschaamd. Thermo-dynamische nuttige effecten van 75 en 77 o/o werden reeds bij 3000 omwentelingen en een vermogen van 1000 kW bereikt. Bij latere uitvoeringen met grooter aantal omwentelingen tot 7000 en meer per minuut, werden thermo-dynamische nuttige effecten bereikt gelegen tusschen de 80 en 85 o/o, waarmede ten volle de groote verwachtingen, die men na afleiding der bizondere eigenschappen dezer turbines mocht koesteren, verwezenlijkt zijn.
3. HET THERMO-DYNAMISCH NUTTIG EFFECT VAN VERSCHILLENDE TURBINE-TYPEN.
Nu mt de voorgaande hoofdstukken gebleken is, wat men theo-retisch van elk der besproken turbine-typen mag verwachten, zal nagegaan worden in hoeverre deze verwachtingen bij uitge-voerde turbines in vervulling getreden zijn. Te dien einde zullen de besproken hoofdvormen van turbines alle na elkaar behandeld worden aan de hand van uitkomsten uit het bedrijf van vertegen-woordigers dezer hoofdvormen.
a. Gelijke-drukturbine met 1 trap (DE LAVAL-turbine).
De in een vorig hoofdstuk reeds aangehaalde proeven van DE LA PoRTE en JACOBSON met turbines van 200 en 300 pk, leverden thermo-dynamische nuttige effecten op van 64.7^k resp. 60.1^k.'De veriiezen bedroegen dus resp. 35.3 "/o en 39.9'Vo van de totale in den stoom beschikbare energie. Deze veriiezen worden door STO-DOLA verdeeld op de volgende wijze:
Pro Veriies in straalbuizen in de schoepen door uitlaat Totaal Omtreksnelheid . . . Beschikbare warmte per
stoom even -, -, kg . , DE LA PORTE. 5.2 o/o 21.90/0 8.30/0 35.40/0 343 m/sec. 154 cal. Proeven JACOBSON 15 o/a 210/0 4.6 0/0 40.6 o'o 400 m/sec. 164.4 cal.
" n . ' W i p j T " » T " * ^ ' - " ' - ' . ' - '• T'fT•!••'•'Ifi'''i.' --st;. • !'y!,W*'M1!*ïi-' •''
32
Deze thermo-dynamische nuttige effecten zijn betrokken op den geïndiceerden arbeid d.w.z. ongerekend de verliezen door:
1". wrijving van het turbinerad, 20. kussenblokwrijving,
3". wrijving van de tandradtransmisie,
40. wervelingen, optredende bij het weder aanvullen met stoom der ledige schoepkanalen.
Worden al deze verliezen, uitgezonderd de wrijving van de tand-radtransmissie wél in rekening gebracht, dan wordt het thermo-dyna-misch nuttig effect van de onderzochte turbine, met betrekking tot den effectieven arbeid volgens de proeven van DE LA PORTE, 60.5 0/0 en
volgens de proeven van JACOBSON 56 0/0, dit ter vergelijking met hierna te vermelden waarden, welke voor andere turbine-typen gevonden werden.
b. Gelijke-drukturbines met snelheidstrappen.
STODOLA geeft bedrijfsuitkomsten van een „Electra" gelijke-druk-turbine met snelheidstrappen van 20 pk met 3940 omwentelingen per minuut, waarbij het thermo-dynamisch nuttig effect, met betrekking tot het effectief vermogen, niet hooger is dan 26 0/0 bij een beschikbare warmte per kg stoom van 190 cal. Dat dit nutdg effect zoo zeer ongunstig is, moet toegeschreven worden aan de kleine uitvoering, waarbij de invloed van stoot- en wervelveriiezen bij de kleine schoepkanalen en ook andere wrijvingsinvloeden op het totale ver-mogen percentsgewijs zich veel sterker doen gevoelen dan bij grootere eenheden.
Een grootere uitvoering van een gelijke-drukturbine met snelheids-trappen is de RiEDLER-STUMPF-turbine in de electrische centrale te Moabh der „Berliner Electrizitatswerke". Ofschoon deze, evenals de beschreven Electra-turbine een radiaal-turbine is en zich dus niet geheel aanpast aan onze beschouwingen omtrent schoepwrijving (o.a. is de door den stoom afgelegde weg grooter dan deze bij een axiaal-turbine wezen zou), is het toch interessant de bedrijfs-uitkomsten na te gaan.
De turbine van Moabit leverde met een belasUng van 2030 epk bij 3800 omwentelingen per minuut en een beschikbare warmte
per kg stoom van 187 cal., een thermo-dynamisch nuttig effect op van 56.7 o/o, met betrekking tot het effectief vermogen zonder aftrek van luchtpomparbeid.
N.B. Bij deze proeven werd, evenals door DE LA PORTE ge-schiedde voor de DE LAVAL-turbines, bepaald, welke de oor-zaken van de veriiezen waren en bleek het totaal verlies van 43.30/0 verdeeld te moeten worden als volgt:
Veriies in straalbuizen 15 0/0 „ in schoepen 22.9 0/0 „ door uitlaat 1.7 0/0 „ „ kussenblokwrijving en ventilatieweerstand 3.2 0/0 , door straling 0.5 O/Q
Totaal . . . . 43.30/0 waaruit wederom blijkt, welke groote rol in de totaal-verliezen door de schoepwrijving gespeeld wordt (verg. pag. 5).
c. Gelijke-drukturbines met druktrappen.
De ZoELLY-turbine is de voornaamste vertegenwoordigster van dit systeem. STODOLA vond bij proeven, genomen met een
ZOELLY-turbine van 7250 pk een thermo-dynamisch nuttig effect van 65.7 0/0, met betrekking tot de geleverde electrische energie, waarbij een nuttig effect van den generator gevonden was van 95.1 o/o. De arbeid voor condensatie was niet afgetrokken. Voor de turbine alleen, zonder
65 7 generator-verliezen, zal dus het nuttig effect bedragen hebben -~
= 690/0. Deze turbine maakte 1025 omwentelingen per minuut
en de beschikbare warmte per kg stoom bedroeg 240 cal.
Proeven, genomen met ZoELLV-turbines van kleiner vermogen, leverden de volgende resultaten op:
Turbine, opgesteld in de „Buderus'schen Eisenwerke" in Collar
had met een vermogen van 470 epk bij 3030 omwentelingen per minuut en een beschikbare warmte per kg stoom van 221 cal., een thermo-dynamisch nuttig effect van 57.4 0/0, met be-trekking tot het effectief vermogen, zonder aftrek van den arbeid voor condensatie benoodigd.
, I' Jl^^lltJIPI,
-34
(Dit resultaat stemt vrijwel overeen met het nuttig effect van de DE LAVAL-turbines volgens de proeven van DE LA PORTE en JACOBSON
en past zich goed aan bij de theoretisch afgeleide eigenschappen. De hier besproken ZoELLY-turbine werkt tusschen verder uiteen-gelegen temperatuurgrenzen {\i—A2 grooter), heeft een iets grooter vermogen per eenheid, wat eveneens het totaal nutdg effect ten goede moet komen, heeft daarentegen druktrappen, hetgeen het nuttig effect verminderen doet. Blijkbaar weegt deze vermindering in dh ge-val ongeveer op tegen den invloed der factoren, welke het nuttig effect verhoogen, zoodat de einduitkomst voor het thermo-dynamisch nutdg effect weinig van die der proeven met de DE LAVAL-turbine afwijkt).
Turbine, opgesteld te Helsinfors had met een vermogen van
1253 epk bij 3000 omwentelingen per minuut en een beschikbare warmte per kg stoom van 220 cal. een thermo-dynamisch nuttig effect van 62.4 "/o, met betrekking tot het effectief vermogen, zonder aftrek van den arbeid voor condensatie benoodigd.
Turbine, opgesteld in een oliefabiiek te firewjew vertoonde met een
vermogen van 1575 pk bij nagenoeg 3000 omwentelingen per minuut en een beschikbare warmte per kg stoom van 215 cal., een nuttig effect van 67.5 "/o, eveneens zonder aftrek van den condensatiearbeid en met betrekking tot het effectief vermogen.
Turbine, opgesteld te Stuttgart-Münster had met een vermogen
van 3585 pk bij nagenoeg 15C0 omwentelingen per minuut en een beschikbare warmte per kg stoom van 212 cal., onder ge-lijke omstandigheden een nuttig effect van 66.6 0/0 ')•
1) Bij deze, en eenige volgende uitkomsten van proefnemingen, wordt in den bron, waaraan deze gegevens ontleend werden, niet vermeld of het nuttig effect betrekking heeft op het effectief turbinevermogen, dan wel op de energie, door den gedreven generotor geleverd. In al deze gevallen werd de eerstgenoemde mogelijkheid aangenomen, waardoor dus misschien eenige onjuistheden zijn begaan. Deze zijn echter niet van invloed op de conclusies, welke verder in dit werkje getrokken worden.
Turbine, in 1911 opgesteld in de Electrische Centrale Drammen bij Christiania had bij een vermogen van 1850 pk met 3000
om-wentelingen per minuut en een beschikbare warmte per kg stoom van 233 cal., een nuttig effect van 69.5 °k, met betrekking tot het effectief vermogen zonder aftrek van condensatiearbeid.
Turbine, opgesteld in de Electrische Centrale „Escaut" bij Antwerpen
had met een vermogen van 4300 pk bij 1500 omwentelingen per minuut en een beschikbare warmte per kg. stoom van 226 cal., een nutUg effect van 75.5 o/o, met betrekking tot het effectief vermogen zonder aftrek van condensatiearbeid.
Uit een en ander volgt, dat de bereikte nuttige effecten bij deze turbines alle vrijwel met elkander overeenkomen, uitgezonderd de laatstgenoemde, die een zeer gunsdg nutUg effect oplevert, hetgeen niet ten volle te verklaren is uit het feit, dat dit de nieuwste uit-voering is van de hier beschrevene. Waarschijnlijk zullen latere verbeteringen van constructieve details wel eenigen invloed op het stoomverbruik gehad hebben, doch de waarde 75.5 % komt wel zeer hoog voor en dit doet eenige onvolledigheid of onjuistheid in de opgaven vermoeden. Eene beschrijving van deze installatie is te vinden in "Die Turbine", dd. 20-4-1912. Overigens vertoonen alle uitvoeringen eene verbetering naarmate de eenheden grooter worden, hetgeen zeer verklaarbaar is en niet anders te verwachten was. In tabel samengevat, leveren deze uitkomsten het volgende op:
Vermogen 470 pk 1253 „ 1575 „ 1850 „ 3585 „ 4300 „ . 7250 „ Omwentelingen per minuut 3030 3000 3000 3000 1500 1500 1025 Beschikbare warmte per kg stoom 221 220 215 233 212 226 240 Thermo-dyna-misch nuttig effect 57.40/0 62.4 0/0 67.50/0 69.5 0/0 66.6 0/0 75.50/0 69.00/0
36
Een tweede vertegenwoordigster van het systeem „gelijke-druk-turbine met druktrappen" is de Rateau-„gelijke-druk-turbine, waarvan eenige be-drijfsuitkomsten vermeld mogen worden.
Turbine van Sauther, Harlé & Co. te Parijs toonde bij een
ver-mogen van 675 epk met 2360 omwentelingen per minuut en een beschikbare warmte per kg. stoom van 157 cal., een thermo-dynamisch nuttig effect van 58.5 o/n, met betrekking tot het effectief vermogen, zonder aftrek van luchtpomparbeid, een waarde, die overeenkomt met de door ZOELLY bereikte resultaten met turbines van dit vermogen per eenheid.
Turbine van 1250 epk, beproefd door de fabrikanten, Maschinen-fabrik Oerlikon, leverde bij 2520 omwentelingen per minuut,
met een beschikbare warmte per kg stoom van 189 cal., een nutdg effect op van 59.5 "/o onder overigens dezelfde omstan-digheden als boven vermeld.
Rateau-turbine 10 tot 15000 kW vermogen in de Centrale der
„Compagnie Parisienne de Distribuüon d'Electricité" had met een beschikbare warmte per kg stoom van 245 calorieën, bij een belasting van 10000 kW, een thermo-dynamisch nutdg effect van 62.8'>k. Het aantal omwentelingen, dat de turbine maakte, wordt niet opgegeven.
Oerlikon-turbine voor het St. Marijlebone krachtstation, met een
vermogen van 3000/4200 kW bij 3000 omwentelingen, had, met een beschikbare warmte per kg stoom van 212 calorieën, een thermo-dynamisch nuttig effect van 55.3 "/o.
A.E.G.-turbines in de Zentrale Oberspree en de Zentrale Rum-melsburg der Berliner Elektrizitatswerke hebben met een
ver-mogen van 12000 kW. en 1000 omwentelingen, bij een be-schikbare stoomwarmte van 255 calorieën, een thermo-dynamisch nuttig effect van 65 o/o.
Curtis-turbines met één snelheidstrap per druktrap voorde U.S.A.-collier „Jupiter" hadden bij 2130 omwentelingen en een
ver-mogen van 3800 epk, bij een beschikbare stoomwarmte van 186 calorieën, een thermo-dynamisch nutdg effect van 70.5 O/Q.
d. Gelijke-drukturbines met druk- en snelheidstrappen.
Deze vertoonen overeenkomstige nutdge effecten, zooals uit het volgende blijkt:
Curtis-turbine „Texas" der General Electric Company, Schenec-tady had bij een vermogen van 2100 epk bij 1500
omwente-telingen per minuut met een beschikbare warmte van 192 cal. per kg stoom een nutdg effect van 64 o/o.
Curtis-turbine 8000 kW te Chicago. Bij volle belasting van 8000
kW, d.i. ^r.o ^^ riTog = 11600 pk vertoonde deze turbine bij 0.93 X 0.736 ^
een beschikbare warmte per kg stoom van 222 cal. een nuttig effect van 71.5^k zonder aftrek van condensatiearbeid en met betrekking tot op het effecdef turbine-vermogen.
De turbine der Allgemeine Elektrizitüts-Gesellschaft, Berlin heeft
ook een combinade van druk- en snelheidstrappen. Bedrijfsuit-komsten zijn de volgende: 4000 kW A. E. G. turbine Zentrale Rummelsburg (Beriiner Elektrizitatswerke) heeft bij volle be-lasting met + 6003 epk en nagenoeg 1500 omwentelingen per minuut met een beschikbare warmte per kg stoom van 246 cal., een thermodynamisch nutdg effect van 67 o/o.
De Curtis-Vulcan turbines van de „Baderdampfer Königin Luise"
met een vermogen van 2300 epk per eenheid en 1700 om-wentelingen per minuut, hadden bij een beschikbare stoom-warmte van 216 calorieën, een thermo-dynamisch nutdg effect van 59.60/0.
Een Curtis-turbine der General Electric Co. te Schenectady, ge-leverd aan de „Commonwealth Edison Co." te Chicago,
ver-toonde bij 750 omwentelingenmeteen vermogen van 15000 kW en een beschikbare stoomwarmte van 230 calorieën, een thermo-dynamisch nutdg effect van 64.5
