Antriebsanlagen der Geleitboote G1-24

Begonnen von Sven L., 13 März 2021, 11:48:29

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Sven L.

Hallo Reinhard,

auch dir meinen Dank. Geniale Fotos. Wann kann man schon so schön in die zukünftigen Kohlebunker schauen  :-D
Grüße vom Oberschlickrutscher
Sven


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Solange man seinen Gegner nicht bezwungen hat, läuft man Gefahr, selbst bezwungen zu werden.
Clausewitz - Vom Kriege

SchlPr11

Hallo,
das mit den Bunkern habe ich mir auch so schon gedacht...
Der Rest der Serie von der Sektionslegung verdient gelegentlich auch weiterer Aufarbeitung. Rechts auf der geteilten Haupthelling von AG Neptun noch ein U-Boodruckkörper.
REINHARD

Peter K.

... sehr interessante Bilder! Danke für´s Zeigen!  :TU:)
Grüße aus Österreich
Peter K.

www.forum-marinearchiv.de

Sven L.

Wagner Dampfkessel mit Kohlefeuerung

Weil dieser Kessel der Fa. Wagner wegen seiner Kohlefeuerung als sehr interessant anzusehen ist, wollte ich diesen nachberechnen. Weil ich im Besitz aller drei Auflagen von Dr.-Ing. Friedrich Münzingers „Berechnung und Verhalten von Wasserrohrkesseln“ (1. Auflage) und „Dampfkraft“ (2. u. 3. Auflage) bin und Fr. Münzinger in diesen Büchern die Berechnung auf grafischem Wege – mittels diverser Tafeln – aufzeigt, habe ich für die Nachberechnung die 2. Auflage verwendet.
Bevor es an das Berechnen ging, benötigte ich eine Zeichnung aus der ich einige Werte wie Rohrlänge, Rohrabstände usw. entnehmen konnte. Das Ergebnis sieht so aus:



Zunächst werde ich den Kessel kurz beschreiben.

In der Zeichnung finden sich die römischen Zahlen I bis VI. Diese sind diese in der von Peter K. eingestellten ersten Zeichnung mit Tube Section bezeichnet. Die deutsche Übersetzung bzw. in Kesselbeschreibungen verwendete Bezeichnung lautet Rohrbündel. Leider sind die Sections V und VI nur eine einzige Rohrreihe, weshalb die Bezeichnung Bündel irreführend ist und ich mich deshalb in der Zeichnung auf die Angabe der römischen Zahlen beschränkt habe.

Alle Rohrdurchmesser der Rohrreihen bzw. Rohrbündel I – VI sind Rohre mit einem Außendurchmesser von 38 mm bei einer Wandstärke von 3 mm. Die Rohreschlangen des Überhitzers bestehen aus Rohren mit 25 mm Außendurchmesser und einer Wandstärke von 2,5 mm. Der Ekonomiser besteht aus Rohrschlangen mit einem Durchmesser von 20 mm bei 2 mm Wandstärke.

Section I
Obwohl es wie eine einzelne Rohrreihe aussieht, kann man es durchaus als Rohrbündel  bestehend aus 2 Rohrreihen bezeichnen. Die Rohre laufen von dem das links begrenzende Kohlerost liegende Quadratrohr zu der oberen Kesseltrommel. Die beiden Rohrreihen sind so zu einer Rohrwand zusammengebogen, so dass sie eine Wand bilden, die den Feuerraum nach außen abschirmt. Diese Rohre gehören zur Strahlungsheizfläche.

Section II
Dieses Rohrbündel hat dieselbe Funktion wie das der Section I. Im Unterschied hierzu sind die Rohre im mittleren Teil so auseinandergebogen, das sie drei Rohrreihen bilden und den Rauchgasen so die Möglichkeit geben abzuziehen. Dieses Rohrbündel mündet ebenfalls in der oberen Kesseltrommel. Diese  Rohre gehören im unteren Bereich zur Strahlungsheizfläche und ab dem aufgebogenen Teil zur Berührungsheizfläche und gelten als Vorheizfläche. Dieses Rohrbündel ist ein reines Steigrohrbündel. Das heißt, dass in allen diesen Rohren das erhitze Wasser einschließlich der Dampfblasen nach oben in die obere Kesseltrommel aufsteigen.

Section III

Dieses Rohrbündel liegt zwischen den Rohren der Section II und dem Überhitzer. Es besteht aus vier Rohrreihen und verbindet die obere Kesseltrommel mit der kleineren unteren Kesseltrommel. Diese Rohre gehören zur Berührungsheizfläche. Bei der Berechnung des Kessels gilt dieses Rohrbündel ebenfalls als Vorheizfläche. Auch dieses Rohrbündel ist ein Steigrohrbündel.

Section IV

Dieses Rohrbündel besteht aus neun Rohrreihen und ist die sogenannte Nachheizfläche. Es verbindet, wie die Rohre der Section III, die obere mit der unteren Kesseltrommel. Dieses Rohrbündel gilt als Fallrohrbündel, wobei jedoch je nach Belastung des Kessels einige Rohre bzw. Rohrreihen als Steigrohre dienen können. Welche Rohre als Fall und welche als Steigrohre dienen läßt sich berechnen. Das ist aber ein Thema, dem ich mich noch widmen muss.

Section V

Diese Rohrreihe liegt zwischen der Section I und der Außenwand des Kessels. Diese Rohre sind reine Fallrohre und verlaufen von der oberen Trommel zu dem links neben dem Feuerrost liegenden quadratischen Rohr. Sie werden durch die Rohrwand (Section I) vor der Strahlungshitze abgeschirmt.

Section VI

Die Rohre haben dieselbe Funktion wie die der Section V. Allerdings verbinden sie das rechts neben dem Feuerrost liegenden quadratischen Rohr. Sie werden durch die Rohrwand (Section II) vor der Strahlungshitze abgeschirmt.

Überhitzer

Der Überhitzer liegt zwischen den Rohrbündeln der Vor- und Nachheizfläche. Er besteht aus 34 Rohren nebeneinander, die jeweils dreifach umgebogen vier übereinander liegende Reihen bilden. Aufgrund der größeren Wirksamkeit wird der Überhitzer wohl im Gegenstrom betrieben worden sein. Das heißt, dass der Frischdampf von oben nach unten durch das System geleitet worden ist, während die Rauchgase „im Gegenstrom“ von unten nach oben den Überhitzer durchströmten.

Ekonomiser

Der Ekonomiser ist das letzte von den Rauchgasen bestrichene Bauteil des Kessels. Er besteht aus 36 Rohrreihen wobei jedes Rohr 19-mal umgebogen 20 übereinanderliegende Rohre ergibt. Hier wird das Kessel zugespeiste Frischwasser von der Speisewassertemperatur auf eine knapp unterhalb der des Kesseldruckes entsprechende Temperatur erwärmt. Meistens liegt diese Temperatur um ca. 20 Grad Celsius niedriger als die dem Kesseldruck entsprechende Temperatur. Auch der Ekonomiser wird „im Gegenstrom“ betrieben worden sein.


Sobald ich die Berechnungen abgeschlossen habe, werde ich die Tabelle und die Arbeitsblätter zur grafischen Berechnung hier einstellen.
Grüße vom Oberschlickrutscher
Sven


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Sven L.

Beim genaueren Ansehen der von Peter K. eingestellten Zeichnungen zu den Kessel (Kohlegefeuert) der M-Boote, habe ich mir die Frage gestellt wie das Speisewasser (Feedwater) auf 115 Grad vorgewärmt worden ist. Das aus dem Kondensator kommende Speisewasser hat bei 95% Vakuum bzw. einem Druck von 0,05 bar eine Temperatur von ca. 32,5 Grad Celsius. Das dem Kondensator entnommene Wasser muss erst durch einen Entöler fließen um reinstes Speisewasser zu bekommen. Das Kondensat der zum Hauptantrieb gehörenden Hilfsmaschinen, die sehr wahrscheinlich auf Auspuff gearbeitet haben, wird nicht ausreichen die fehlenden Temperaturgrade zu erzeugen. Es wird sich eher eine Mischtemperatur zwischen 50 und 70 Grad Celsius ergeben. Dies bedeutet, das in einem speziellen Mischvorwärmer das nunmehr leicht vorgewärmte Speisewasser mittels Frischdampf auf die entsprechende Temperatur von 115 Grad Celsius gebracht werden muss.  Insgesamt eine sehr unwirtschaftliche Anlage.
Wenn ich die Hilfsanlagen der Hansa-Typen A bis C zugrunde lege, haben die Hilfsmaschinen mit 1,5 ata Gegendruck gearbeitet. Alles in allem eine komplexe Anlage die es nicht einfach macht alles entsprechend nachzurechnen, weil zudem noch allerhand Angaben fehlen, die somit nur angenoimmen werden können. Weil ich jetzt im Besitz der Original Werftpläne zu dem Geleitboot Typ 41 bin, kann ich zumindest mal gucken, wie es sich mit den Kohlebunkern gestalten könnte.
Nach einer ersten durchsicht des gestern erhaltenen Buches Fotodokumentation KT und SME läßt mich die Überlegung nicht mehr los, das G-Boot mit nur zwei Wellen und jeweils einer drei-zylindrigen Dampfmaschine mit Bauer-Wach-Abdampfturbine zu probieren. Die Maschinen wären zwar etwas länger, aber durch den Wegfall eines Kessels könnte der achtere Schornstein etwas weiter nach vorne rücken. Dies böte etwas mehr Luft für die Rotorblätter des Helicopters.

In jedem Fall bleib ich am Ball
Grüße vom Oberschlickrutscher
Sven


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Sven L.

Die Berechnung der LES inkl. Bauer-Wach-Abdampfturbine

Nachfolgend der Rechnungsgang für eine mit Kohle statt mit Heizöl betriebenen Antriebsanlage für das Geleitboot Typ 41.

Weil jede Antriebsmaschine einen eigenen Kessel zur Dampfversorgung besaß, vereinfacht sich die Kesselberechnung.

Die Hauptmaschine

Der Kessel erzeugt Dampf von 28 bar und 320 °C. Die Temperatur vor der Maschine liegt bei ca. 310 °C. Die LES arbeitet den Dampf bis herunter zu einem Druck von 0,6 bar ab. Weil die Expansion unvollständig ist, verlässt der Dampf den ND-Zylinder bei einem Druck von ca. 0,77 bar. Der Gesamtwirkungsgrad der LES beträgt 75%, der der Abdampfturbine ca. 70%. Der Dampfbedarf der Antriebsmaschine beträgt 3,64 kg/PSe bzw. 7.620 kg/h. Unter Berücksichtigung der Getriebeverluste ergibt sich somit eine Antriebsleistung von 2.092 PSe. Grundlage der Berechnung ist ein Heizwert der Kohle von 7.500 kcal/kg und einer Umdrehungszahl der Welle von 90 U/min.

Die Hilfsmaschinen

Die Hilfsmaschinen verarbeiten gedrosselten Dampf von 15 bar bis hinunter zu einem Gegendruck von 2 bar. Bei einem Wirkungsgrad von 75% ergibt dies einen Dampfbedarf von 8,84 kg/PSe. Berechnet habe ich die Kühlwasser-, Kondensat- und speisewasserpumpe sowie das Kesselgebläse. Für die übrigen Hilfsmaschinen habe ich den Dampfbedarf um 25% erhöht. Um den Dampfbedarf für den zweiten Vorwärmer zu ermitteln, musste ich die Mischtemperatur des Kondensats und des Abdampfes der Hilfsmaschinen berechnen. Die Mischtemperatur ergab rund 66,5 °C. Weil das Speisewasser mit ca. 115 °C dem Ekonomiser zugeführt wird, muss die Temperaturdifferenz mit Hilfe von Frischdampf aus dem Kessel ausgeglichen werden. Es ergab sich ein Dampfbedarf für die Hilfsmaschinen von 740 kg/h sowie für die zweite Vorwärmung ein solcher von 612 kg/h.

Die Beschreibung der Dampfkessel folgt ...
Grüße vom Oberschlickrutscher
Sven


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