MOLLIER DIAGRAM - Het stoomschip Christiaan Brunings

Mollier diagram
Het ENTROPIE diagram van Mollier, waarin de ENTHALPIE W. als functie van entropie S is
uitgezet, dus het WS diagram.
Zodra de verzadigde stoom de cilinder binnenstroomt en de omzetting van warmte naar arbeid
begint, daalt de ENTHALPIE. Dat proces verloopt langs de isentroop (een verticale adibaat
van constante entropie) in het WS diagram. Het snijpunt van de damplijn, 100% stoom, en de
gemeten druk, in dit geval 12 ata is het uitgangspunt. De stoom expandeert tot de tegendruk
na de LD schuifkast (lijn A-B), b.v., i.g.v. een condensor, 0,1 ata. leest men nu de calorische
waarde op dat snijpunt dan zijn er in dit geval 175 kcal verbruikt. In dit voorbeeld heeft men
berekend dat men 5 kg stoom per PK nodig heeft. Het thermisch rendement is dan 632/ 5 x
175= 72 % . Watergehalte is dan theoretisch 22%. Zet nu de 72 % af op de lijn AB (A-C).
Trekt men door C een verticale lijn door naar 0,1 ata dan ziet men dat het water gehalte
slechts 13 % bedraagt. Dit is het gevolg van smoring bij inlaat en vooral bij uittredende
stoom.
Deze kennis verschaft een basis tot economische bedrijfsvoering. Aangetoond wordt dat de
eindtoestand van de stoom het rendement van de warmtewisselaar, dit is de compound
machine, bepaalt. De begindruk van de stoom moet afgestemd zijn op de gunstigste
eindtoestand. Het expansievoud van de “warmtewisselaar” is bepalend voor de stoomdruk bij
intreden, bij een zuigermachine, zoals de expansie machine ligt deze vast, het excentriek
bepaald de inlaatschuifslag, de inlaatschuif het moment van openen en sluiten. Kort gezegd,
de vulling is een basis gegeven. De schaar beperkte mogelijkheid tot “fine tuning”. Een
Bauerwach turbine verruimt de mogelijkheid tot vermogens variatie eveneens. Zie SS Titanic.
Het diagram maakt duidelijk dat een hoge inlaatdruk economisch is, in vergelijking met
stoom van lagere druk. Een inlaat van stoom van 12 bar levert volgens de lijn A-B 175 Kcal,
die van 4 bar 105 Kcal, terwijl het verschil tot vorming van de stoom 13 kcal is, ergo, 57
kcal /kg stoom oftewel 40% winst. De vulling laten wij even buiten beschouwing, stel deze
maar 2 op 1.
Wat zijn de restricties. Restricties tijdens het ontwerp, lange tijd was een keteldruk van boven
de 5 bar verboden, tevens bestond de kennis zichtbaar in het Mollier diagram niet, Mollier
publiceerde deze pas in 1904. Pas in 1923 werd zijn naam eraan verbonden. Wel werden de
grenzen van de keteldruk eind 1870 al verlegd, de druk werd steeds hoger. Het was
noodzakelijk, zelfs met een Suez Kanaal, 1869, was het nauwelijks haalbaar om met de
zeilvaart te concurreren. Meer vracht, grotere actie radius, minder kolen was de enige optie.
Door betere en betrouwbare ketels te bouwen, werd het mogelijk om de druk voor de HD cil.
te verhogen. Maar verzadigde stoom van 8 bar keteldruk blijkt de grens voor zover het de
Compound machine betreft.
De temperatuur wordt de belangrijke factor. Men heeft gekozen voor een gelijke verdeling
van vermogen over de cilinders, dit houdt in dat ook de temperatuur val gelijk over de
cilinders verdeeld wordt. De temperatuur val per cilinderslag heeft grenzen, vooral voor
dubbelwerkende machines, want wat het ene moment de uitlaat is, is het volgende ogenblik de
inlaat, bij de uitlaat neemt de cilinder de temperatuur van de AS aan, 60 C, natte stoom dus
,en als het volgende moment de VS binnenstroomt dan zal eerst het op de cilinderwand
achtergebleven condensaat verdampt worden, waarna de cilinder en omgeving weer verhit
worden. Dit kost meer energie naarmate het temperatuurverschil VS-AS groter is. Bij een
optimaal werkende expansie machine schat men dit verlies op 30 %.
Oplossing;
pas meer trappen toe, compound 2 cilinders, triple drie cilinders, qaurdrupple 4 cilinders.
Oververhitte stoom, dan kan men met een compound machine tot 15 bar gaan.

Download Report