ÖSlJ 2016 8 Ångans arbete Dag Bonnedal 2016

Ångtryck Persson 1981 Atmosfärstryck Undertryck / Vacuum Övertryck psi, /” Övertryck kp/cm2, atö (tekn) bar Absoluttryck MPa Absoluttryck mmHg Barometertryck mVp Vattenpelare ° C Mättad ångas temperatur 12 kp/cm2 = 12 atö ≈ 12 bar = 1,2 MPa = 1200 kPa ≈ 170 psi = 13 ata 12 kp/cm2 = 12,0 atö = 11,8 bar = 1,18 MPa = 11800 kPa = 171 psi = 13,0 ata Dag Bonnedal 2016

Sliddiagram Emsfors Slidens läge Kolvens läge Portöppningar Drivaxel med excentrar Slidens läge 10 % 80 % Kuliss Kolvens läge DB 1980 Dag Bonnedal 2016

Ångans arbete Indikator Molli, Bad Dobaran Dag Bonnedal 2014 ÅLL 1949 Frykholm 1903 Dag Bonnedal 2014

Ångans arbete Indikatordiagram Arbetsfaser A: Förinströmning B: Inströmning C: Expansion D: Förutströmning E: Utströmning F: Kompression Skadligt rum BR 1957 Dag Bonnedal 2014

Ångans arbete Indikatordiagram Ökande fyllning Ökande slidskåpstryck Dag Bonnedal 2014

Slid med expansion e yttre överskott, 1-2 cm i inre överskott, ±2 mm sliden i mittläge e yttre överskott, 1-2 cm i inre överskott, ±2 mm a ångport, 2-5 cm lf lf linjärt försprång, 1-2 mm Slidstyrningen justeras in med lika linjärt försprång överallt. kolven i dödläge ÅLL 1949 Dag Bonnedal 2014

Slidtyper Planslid, Yttre inströmning Kolvslid Inre inströmning A: Ångkanal B: Brygga C: Avlopp D: Yttre överskott E: Inre överskott F: Negativt i.ö. G: Linjärt försprång H: Försprångsvinkel BR 1957 Dag Bonnedal 2014

Ångans arbete Cylinderkondensation Adiabatisk Yttre Inre ”Utan värmeutbyte med omgivningen” Ångan sjunker i temperatur och kondenserar delvis när den uträttar arbete, dvs. ingen förlust. Yttre Kylning till omgivningen och kallstart, ganska liten, går delvis att isolera bort. Inre Cyklisk värmning och avkylning av väggarna vid varje ångslag Väldigt stor, mer än 50% på mindre våtånglok! Dag Bonnedal 2016

Cylinderkondensation Överkurs Inströmning och Expansion Ångan varmare än väggen Expansion och Utströmning Väggen varmare än ångan Våtånglok Värmeflöde in i väggen Värmeflöde ut ur väggen Ånga strömmar mot väggen och kondenserar. Vattenfilmen kokar häftigt och ånga strömmar från väggen Ångans temperatur Temperatur i cylinderväggen Temperatur i cylinderväggen Väggens medel- temperatur Väggens medel- temperatur Ångans temperatur Dag Bonnedal 2014

Verkningsgrad Förluster Gynnsammaste hastighet Cylinder- kondensation Ofullständig expansion Strypförluster Läckage Yttre avkylning Skadligt rum Meineke Röhrs 1949 0 20 40 60 80 100 120 km/h Dag Bonnedal 2014

Cylinderkondensation motverkas av Ångmantel Fowler ånglokomobil Högt varvtal Schafbergbahn Z 11, SLM Winterthur 1992 Skovelhjulsaxel Kondensor Cylinder En cylinder Likström SZD ESh 4498, Nohab 1923 Dag Bonnedal 2014

Cylinderkondensation Motverkas av: Högt varvtal (små drivhjul) Hög belastning För stort lok för uppgiften är dåligt Så få cylindrar som möjligt Kompound (fartyg: trippel-, kvadrupelexpansion) Överhettning Ångmantel ”steam jacket”, ångtröja Förslag: Isolerande väggmaterial glas/emalj, grafit, keramik, teflon Luftinjektion Dag Bonnedal 2014

Ångans arbete Verkligheten överkurs Absolut tryck Volym Slidskåpstryck Porta Papers 2006 Verklig fyllnadsgrad Skadligt rum Mekanisk fyllnadsgrad Absolut tryck Cylinderkondensation Ofullständig expansion Blästerrörs- Atmosfärs- tryck Mottryck Slaglängd Volym Dag Bonnedal 2014

Kompound Uppfinnare (ånglok) Anatole Mallet 1876 Tryck Slidskåpstryck Högtrycks- cylinder Receivertryck Lågtryckscylinder Volym Avloppstryck Eisenbahntechnik der Gegenwart Uppfinnare (ånglok) Anatole Mallet 1876 15 år med kompoundlok: 1891 Lessebo, första svenskbyggda kompoundloket 1906 SJ A-lok m.fl. överhettarlok tar över. Motsatsen: Enkelexpansion oftast kallat: Tvilling, trilling, fyrling Dag Bonnedal 2016

Kompound Vinsten ökar med trycket (minimum ca. 12 kp/cm2) Idealt lika kraft/effekt i högtryck och lågtryck Fördelningen bestäms av receivertrycket (ca. 3,5 kp/cm2) Receivertrycket bestäms av cylinderförhållandet dvs. förhållandet mellan slagvolymerna för lågtryck och högtryck (dL/dH)2 Cylinderförhållande ca. 2,3 (Lågtrcyl. ca. 50% större diameter) Kraftfördelningen påverkas även av något olika fyllnadsgrad (ibland upp till 5% större i lågtryckcyl.). Ökar man lågtrycksdiametern så sjunker receiver- trycket och kraften i lågtryckcyl. sjunker! Dag Bonnedal 2016

Kompound Hamra Dag Bonnedal 2014

Kompound Fördelar Nackdelar Mindre temperaturväxlingar medför mindre inre cylinderkondensation Större total expansion Högre fyllnadsgrad Mindre läckage Jämnare vridmoment Mindre lagerpåkänningar Nackdelar Större komplexitet dvs. dyrare, tyngre Lågtryckscylindrar tar stor plats Inre strömlinjeform svårt men viktigt Svår teori, svårt att räkna Fördomar: Överhettning enklare och gör samma sak Dålig dragkraftsvariation med fyllnadsgraden Dålig acceleration Dag Bonnedal 2014

Cylinderkondensation Överkurs Överhettarånglok Litet värmeflöde in i och ut ur väggen Överhettad ånga kyls mot väggen, men förblir torr och bildar isolerande skikt Ångans temperatur Temperatur i cylinderväggen Väggens medel- temperatur Mättad ångas temperatur Dag Bonnedal 2014

Ejektor - Injektor Överkurs Tryckmunstycke Bättre rökgasejektor ger lägre mottryck och därmed bättre verkningsgrad för maskineriet. Men ger även möjlighet till att ordna renare förbränning genom bättre drag. Blandarmunstycke Ångmunstycke Dag Bonnedal 2016