Entwerfen und Berechnen der Dampfturbinen

TS-DIagramme.- 1. Expansionskurven. PV-Kurve für trocken gesättigten Dampf.- 2. Kurve für adiabatische Expansion.- 3. Berechnung einer Expansionskurve.- 4. Graphische Konstruktion der Expansionskurven.- 5. Beweis der vorhergehenden Konstruktion.- 6.Angenäherter Ausdruck für die geleistete Arbeit.- 7. Energie des Dampfes auf Grund obigen Ausdruckes.- 8. Temperatur-Entropiediagramm.- 9. Entropie.- 10. Entropie des Wassers.- 11. Entropie des Dampfes.- 12. Nullpunkt der Entropie.- 13. Entropie überhitzten Wasserdampfes.- 14. Formel für die Entropie überhitzten Wasserdampfes.- 15. Wärmemengen im Entropiediagramm.- 16. Abmessungen im Entropiediagramm.- 17. Entropie des Naßdampfes.- 18. Adiabatische Expansion.- 19. Gleichung der Adiabate.- 4. Kapitel: Gebrauch des Entropiediagramms für die Berechnung von Dampfturbinen.- 1. Kreisprozeß von Clausius-Rankine.- 2. Entropiediagramm des Kreisprozesses von Clausius.- 3. Wirkungsgrad.- 4. Kreisprozeß bei Anwendung überhitzten Dampfes.- 5. Beispiel.- 6. Berechnung des thermischen Wirkungsgrades des Prozesses.- 7. Wertigkeit der Energie hinsichtlich der Umwandlung in mechanische Arbeit.- 8. Ausdruck für den ausnutzbaren Teil der Wärme.- 9. Einfluß der inneren Reibung.- 10. Einfluß der Dampfreibung auf das Entropiediagramm.- 11. Einfluß der Reibung auf den Wirkungsgrad.- 12. Annäherungsgleichung der Expansionslinie.- 13. Andere Verlustquellen. Stoßverlust.- 14. Spaltverluste über die freien Schaufelenden hin.- 15. Dampfverluste durch den Spalt über den freien Enden der Leitschaufeln.- 16. Berechnung der Entropiezunahme infolge der Spaltverluste.- 17. Zusammenfassung aller Verluste.- 18. Volumenkurve und Kurve des Wärmegefälles im Entropiediagramm.- 19. Teilung in Expansionsstufen.- 20. Thermodynamik des Drosselventils.- 21. Drossel Vorgang im Entropiediagramm.- 22. Beispiel.- 23.Kurven konstanten Wärmeinhalts.- 5. Kapitel: Allgemeine Umrisse der Berechnung.- 1. Ausgangswerte.- 2. Drehzahlen.- 3. Drehzahl und Frequenz von Wechselstromgeneratoren.- 4. Dampfverbrauch.- 5. Dampfverbrauch von Turbogeneratoren.- 6. Abschätzung des Dampfverbrauchs aus dem thermodynamischen Wirkungsgrad.- 7. Thermo- dynamischer Wirkungsgrad der Landturbinen.- 8. Schaufelformen.- 9. Schaufelbreite, Schaufelteilung und Schaufelgewicht.- 10. Veränderung des Austrittswinkels.- 11. Dampf- und Schaufelgeschwindigkeiten.- 12. Bestimmung von c1 und u.- 13. Wahl der Umfangsgeschwindigkeit u.- 14. Mittelwerte für $$\frac{u}{{c_1 }}$$.- 15. Schaufellänge in der ersten Expansionsstufe.- 16. Verengungszahl.- 17. Beispiele.- 18. Aufteilung der Leistung auf die einzelnen Teile der Turbine.- 19. Zweizylinder-Landturbinen.- 20. Leistungsverteilung bei Schiifs- turbine.- 21. Einfluß der verschiedenen Wirkungsgrade bei zwei Turbinen.- 22. Leistungsaufteilung unter drei Turbinen.- 23. Anzahl der Expansionsstufen.- 24. Teilung in Expansionsstufen.- 25. Schaufellängen.- 26. Anzahl der Stufen.- 27. Formeln für schnelle und angenäherte Berechnung.- 6. Kapitel: Überdruckturbinen.- 1. Zweck des Kapitels.- 2. Beziehung zwischen Schaufelhöhe und Rotordurchmesser.- 3. Geschwindigkeitsdiagramm für den Reaktionsgrad 1/2.- 4. Die an das Laufrad abgegebene Arbeit.- 5. Zusammenstellung aller vier Ausdrücke.- 6. Beziehung zwischen Stufenzahl und Umfangsgeschwindigkeit.- 7. Anwendung der Formel für die Stufenzahl.- 8. Weitere Anwendung dieser Formel.- 9. Normale, halb aufgedrehte und ganz aufgedrehte Beschaufelungen.- 10. Austrittswinkel für halb und ganz aufgedrehte Beschaufelungen.- 11. Die in halb und ganz aufgedrehten Beschaufelungen geleistete Arbeit.- 12. Berücksichtigung der kinetischen Energie beim Austritt aus der letzten Schaufelreihe.- 13. Dampfgeschwindigkeit.- 14. Die Dampfgeschwindigkeit in Beziehung zur Energiegleichung.- 15. Dieselbe Rechnung mit veränderlichem u.- 16. Konstante Eintrittsspannung und veränderliche Umdrehungszahl.- 17. Wirkung größerer Dampfgeschwindigkeiten.- 18. Marschturbinen.- 19. Beispiele.- 20. H.-D.- und M.-D.-Marschturbinen.- 21. Korrektion des Wirkungsgrades.- 22. Marschturbinen für weitere Verringerung der Geschwindigkeit. Grenzen für Gewicht und Raumbedarf der Turbinen.- 23. Verringerte Wirtschaftlichkeit bei kleineren Werten für C.- 24. Rückwärtsturbinen.- 25. Ähnliche Turbinen.- 7. Kapitel: Berechnung der Schiflsturbinen.- 1. Gegebene Ausgangswerte.- 2. Entwurf des Entropiediagramms.- 3. Teilung in H.-D.- und N.-D.-Turbine und Zerlegung in Expansionsstufen.- 4. Spezifisches Dampfvolumen innerhalb jeder Expansionsstufe.- 5. Dampf- und Schaufelgeschwindigkeiten.- 6. Trommeldurchmesser und Schaufelhöhen.- 7. "Aufgedrehte" Beschaufelungen.- 8. Anzahl der Schaufelreihen.- 9. Zweites Beispiel. N.-D.-Schiifs- turbine.- 10. Drittes Beispiel einer Schiifsturbine.- 13. Viertes Berechnungsbeispiel einer Schiffsturbine.- 14. Geschwindigkeiten und Schaufelhöhen.- 16. Stufenzahl.- 18. Bemerkungen zu dieser Berechnungsmethode.- 8. Kapitel: Wärmediagramme.- 1. Allgemeine Grundsätze.- 2. Verschiedene Arten von Diagrammen.- 3. Übergang von einem Diagramm zum andern.- 4. Temperatur- Entropiediagramme.- 5. Sankeys Wärmediagramm.- 6. Das Diagramm von Mollier.- 7. Beispiele für ausgeführte JS-Diagramme.- 8. Fosters Wärmediagramme.- 9. Wärmeinhalt-Druckdiagramm.- 10. Wärm einhält-Volumendiagramm.- 11. JV-Diagramm für einen bestimmten thermodynamischen Wirkungsgrad.- 14. Rechnungsbeispiel für eine 1000 KW-Turbine.- 9. Kapitel: Turbine für Sonderzwecke. Wärmespeicher. Kombinierte Anlagen von Kolbenmaschinen und Dampfturbinen.- 1. Erklärung besonderer Arten von Dampfturbinen.- 2. Verwendung von Abdampfturbinen.- 3. Wärmespeicher.- 4. Wirkungsweise des Wärmespeichers.- 5. Temperaturerhöhung im Wärmespeicher.- 6. Fassungsvermögen des Wärmespeichers.- 7. Einfluß der Unterbrechungspausen in der Dampfzuführung.- 8. Praktische Angaben.- 9. Der Wärmespeicher von Rateau.- 10. Der Zweikammer-Wärmespeicher von Rateau.- 11. Der Wärmespeicher von Morison.- 12. Andere Arten von Wärmespeichern.- 13. Wasserströmung und Schnelligkeit des Aufspeicherungsvorganges.- 14. Abdampfspeicher, Bauart Balke-Harle.- 15. Zweidruckturbinen.- 16. Turbinen mit Zwischendampfentnahme ("Anzapfturbinen").- 17. Abdampfturbinen und Versuchsergebnisse derselben.- 18. Kombinierte Anlagen für Schiffe.- 19. Praktische Ausführung in solchen Fällen.- 20. Der englische Dampfer "Otaki".- 21. Die Ozeandampfer "Laurentic", "Olympic" und "Titanic".- 22. Gemischte Vierwellenanlagen.- 10. Kapitel: Einzelheiten der Turbinen, Zylinder, Flanschen usw.- 1. Sicherheitsventile und Wasserdruckprüfungen.- 2. Dampfringräume.- 3. Wandstärke der Dampfringräume.- 4. Wandstärke des Zylindermantels.- 5. Zylinder der Entlastungskolben.- 6. Zylinderflanschen.- 7. Rippen.- 8. Wülste.- 9. Innere Rippen.- 10. Flanschenverbindungen.- 12. Zylinderdurchmesser und Bolzenentfernung.- 14. Bolzenentfernung und Flanschenstärke.- 15. Abdrückschrauben.- 16. Einzelheiten der Entlastungszylinder.- 17. Dampfeintritts- und Auspuffstutzen.- 18. Zylinderenden.- 19. Zylindereinzelheiten.- 11. Kapitel: Trommeln und Rotorteile.- 1. Festigkeit der Trommel.- 2. Beanspruchung durch die Fliehkraft.- 3. Annäherungsrechnung der Beanspruchung durch die Fliehkraft.- 4. Druckbeanspruchung der Trommel.- 5. Druckbeanspruchung der Trommel von Landturbinen.- 6. Knickbeanspruchung der Trommel.- 7. Hauptbeanspruchungen im Material der Trommel.- 8. Berechnung der Hauptbeanspruchungen der Trommel.- 9. Durchbiegung der Trommel und andere Beanspruchungen.- 10. Beanspruchungen der Welle.- 11. Laufwellen.- 12. Turbinenwelle.- 13. Biegungsbeanspruchungen.- 14. Durchbiegung der Turbinenwelle.- 15. Entlastungskolben.- 16. Radsterne.- 17. Abmessungen der Radsterne.- 18. Armstärke des Radsterns.- 19. Hohle Arme.- 20. Beanspruchung der Arme durch den Propellerschub.- 21. Verbindung der Vorwärts- und Rückwärtstrommeln.- 22. Biegungsbeanspruchung des Verbindungsringes.- 23. Verbindung von Trommel, Radstern und Welle.- 24. Stärke der Schrauben.- 25. Schaufelbefestigungen und Schaufelformen.- 26. Verbindung der rotierenden Teile bei Landturbinen.- 27. Ausdehnung der rotierenden Teile von Marschturbinen.- 28. Kupplungen.- 29. Kupplungsbolzen.- 30. Ringkupplung.- 31. Biegsame Kupplungen.- 32. Biegsame Gleitkupplungen.- 33. Keile und Federn.- 34. Die Kupplung von Gebr. Stork.- 35. Drehvorrichtung.- 36. Kritische ümlaufzahl der Turbinenwelle.- 37. Beanspruchung dünner rotierender Scheiben.- 12. Kapitel: Traglager, Drucklager, Nachstellvorrichtung und Stopfbüchsen.- 1. Traglager.- 2. Praktische Formeln und Beispiele.- 3. Lagerschalen.- 4. Ölleitbleche.- 5. Elastische Hülsenlager.- 6. Reibungswärme der Traglager.- 7. Abführung der Lagerwärme.- 8. Drucklager.- 9. Bemessung der Ringe und Kämme.- 10. Schultern des Drucklagers.- 11. Einstellung des Drucklagers.- 12. Nachstellvorrichtung.- 13. Schneckengetriebe zur Einstellung des Läufers von Schiffsturbinen.- 14. Festkeilung des Drucklagers.- 15. Getriebe zur Bewegung des Turbinenläufers.- 16. Drucklager für Landturbinen.- 17. Mikrometer-Stichmaß.- 18. "Fingerplate" - Meßvorrichtung.- 19. Turbinen-Stopfbüchsen.- 20. Labyrinthpackung für Stopfbüchsen.- 21. Stopfbüchsen mit zwei oder drei Taschen.- 22. Stopfbüchsen für Landturbinen.- 23. Anzahl und Abmessungen der Stopfbüchsenringe.- 24. Stopfbüchsen-Dichtungsstreifen für radialen Spalt.- 25. Bolzen und Flanschen für Stopfbüchsen.- 26. Stopfbüchsen mit Wasserabdichtung.- 27. Kohlenringstopfbüchsen.- 13. Kapitel: Entlastungs- und Ausgleichkolben. Theorie der Labyrinthdichtung.- 1. Enddruck auf den Turbinenläufer.- 2. Vereinfachte Berechnung des Enddruckes.- 3. Annäherungswert zwecks Vereinfachung.- 4. Ausgleichkolben.- 5. Zweite Ausgleichmethode.- 6. Dritte Ausgleichmethode.- 7. Entlastungskolben von Schiffsturbinen.- 8. Labyrinthdichtungen für Entlastungs- und Ausgleichkolben.- 9. Berücksichtigung der Ausdehnung der Dichtungsstreifen.- 10. Anzahl und Abmessungen der Dichtungsringe.- 11. Theorie der Labyrinthdichtung.- 14. Kapitel: Regler und Ventile.- 1. Funktion des Reglers.- 2. Regelung der Dampfzufuhr.- 3. Selbsttätige Regulierung der Dampfzufuht.- 4. Drosselregler.- 5. Regelung bei Zwischenschaltung eines Kraftgetriebes.- 6. Periodische Abschlußregler.- 7. Wirkungsweise der Regelung bei Belastungsänderung.- 8. Regelung der Brown-Boveri-Parsonsturbine.- 9. Schwungradwirkung der Turbine.- 10. Einwirkung der Regelung auf den Wirkungsgrad.- 11. Ventile.- 12. Zweidrucksteuerungen.- 13. Ventilanordnungen bei Schiffsturbinen.- 14. Ventilanordnungen für Vierwellenschiffe.- 15. Ventilanordnung für Dreiwellenschiffe mit Marschturbinen.- 16. Ausdehnungsstücke und Dampfsiebe.- 17. Wechselventile.- 18. Berechnung der Ventilfedern und des Dampfüberdruckes auf das Ventil.- 15. Kapitel: Schiflsturbinen: Allgemeine Betrachtungen imd Beispiele.- 1. Grundsätzliche Forderungen.- 2. Allgemeine Anordnung der Maschinenanlage.- 3. Dreiwellen-Torpedobootzerstörer.- 4. Bemerkungen über die Anlagen im allgemeinen.- 5. Aktionsradius.- 6. Beispiel.- 7. Aktionsradius der englischen Kreuzer "Amethyst" und "Topaze".- 8. Betrieb mit Zulührung von Hilfsmaschinenabdampf in die Haupturbinen bei Kriegsschiffen.- 9. Verwendungsarten des HilfsmascTimenin5i3ampfes.- 10. Der durch die verschiedenen Systeme bedingte Dampfverbrauch.- 11. Der kleine Kreuzer "Lübeck" der deutschen Kriegsmarine.- 12. Das englische Großkampf schiff "Dreadnought".- 13. Betrieb der Turbinen des "Dreadnought" ohne und mit Hilfsmaschinenabdampf.- 14. Der amerikanische kleine Kreuzer "ehester".- 15. Die englischen Turbinenschnelldampfer "Lusitania" und "Mauretania".- 16. Spannungsabnahme in jeder Expansionsstufe.- 17. Neuere Erfahrungen der amerikanischen Marine mit Linienschiffen.- 18. Neuere Turbinenschiffe der deutschen Kriegsmarine.- 19. Torsionsindikatoren.- 16. Kapitel: Berechnung' der Schraubenpropeller für Turbinenschifle.- 1. Verbindung von Turbine und Propeller.- 2. Slip und Vorstrom.- 3. Slip und Vorstrom (Fortsetzung).- 4. Kavitation.- 6. Schiffswiderstand.- 7. Beziehung zwischen Schub und Drehzahl.- 11. Rechnungsmethode.- 12. Geschwindigkeit der Flügelenden.- 13. Wirkungsgrad.- 14. Die "analytische" Steigung der Schraube.- 15. Slip und Wirkungsgrad.- 17. Übersichtliche Zusammenfassung der Propellerberechnung.- 18. Fortbewegungskoeffizient.- 19. Ähnlichkeitsgesetz.- 20. Nützliche Formeln.- 17. Kapitel: Übersetzungsgetriebe für den Schiffsantrieb mit Turbinen.- 1. Verschiedene Arten von Übersetzungsgetrieben.- 2. Notwendigkeit des Übersetzungsgetriebes.- 3. Mechanische Übersetzungsgetriebe.- 4. Wirkungsgrad und geräuschloses Arbeiten.- 5. Allgemeine Beziehungen und Abmessungen von Zahnrädern.- 6. Stirnräder mit schrägen Zähnen (Pfeilräder).- 7. Evolventen-Verzahnung.- 8. Ein- griffbogen.- 9. Anzahl der in gleichzeitigem Eingriff befindlichen Zähne.- 10. Kopf- und Fußkreis.- 11. Länge der Eingriff strecke.- 12. Beziehung zwischen der zu übertragenden Leistung und dem Zahndruck.- 13. Beispiel für ein mechanisches Zwischengetriebe.- 14. Versuchsergebnisse des "Vespasian".- 15. Die Kanaldampfer "Normannia" und "Hantonia".- 16. Der Turbinenfrachtdampfer "Cairnross".- 17. Übersetzungsgetriebe von Melville-Macalpine.- 18. Ausführungsbeispiele des Übersetzungsgetriebes von Melville-Macalpine.- 19. Weitere Verwendungsarten für mechanische Übersetzungsgetriebe.- 20. Hydraulische Übersetzungsgetriebe.- 21. Versuche mit dem Transformator.- 22. Vorteile des Transformators.- 23. Vergleich des Zahnradgetriebes mit dem Transformator.- 24. Übersetzung auf elektrischem Wege.- 25. Der amerikanische Flottenkohlendampfer "Jupiter".- 26. Vorteile der elektrischen Kraftübertragung.- 18. Kapitel: Allgemeine Grundlagen der Oberflächenkondensation.- 1. Bedeutung eines hohen Unterdruckes.- 2. Die verschiedenen Arten der Kondensation.- 3. Hilfsmaschinen für Kondensation.- 4. Par- sons-Vakuumvermehrer und die kinetische Luftpumpe.- 5. Allgemeines über Luftpumpen.- 6. Dampfbildung im luftleeren Raum.- 7. Kondensierung von Dämpfen im luftleeren Raum - Überhitzung.- 8. Verdampfung und Kondensierung bei Anwesenheit von Luft.- 9. Mischungen von Gasen und Dämpfen.- 10. Wirkungsweise des Kondensators bei Abwesenheit von Luft.- 11. Oberflächenkondensation bei Anwesenheit von Luft.- 12. Einfluß der Größe der Luftpumpe auf den Temperaturabfall und die Luftdichte im Kondensator.- 13. Einfluß der Luft auf die Wärmeabführung und Kondensierung.- 14. Kondensat-Gleichgewichtszustand der Temperaturen.- 15. Entstehende Nachteile, wenn das Kondensat nicht sofort nach seiner Bildung abgepumpt wird.- 16. Einfluß auf das Kühlwasser.- 17. Gegenseitige Einwirkung des Kühlwassers und der Luftpumpe aufeinander.- 18. Einfluß der Luftinenge im Abdampf.- 19. Erklärung der Kurven.- 20. Einfluß der Luft auf die Kondensatmenge.- 21. Höchstgrenze für die abzusaugende Luftmenge.- 22. Literaturangabe.- 19. Kapitel: Die Berechnung des Kondensators.- 1. Allgemeines über Kondensatoranlagen.- 2. Hilfsmaschinenabdampf.- 3. Luftpumpen.- 4. Fördermenge der Luftpumpe.- 5. Allgemeine Anordnung des Dampfraumes im Kondensator.- 6. Erläuterungen an praktischen Ausführungen.- 7. Bezeichnungen.- 8. Häufig vorkommende Verhältniszahlen.- 9. Geometrische Beziehungen.- 10. Formel für die gegenseitige Beziehung der Verhältniszahlen.- 11. Gleichung für den Wärmeübergang.- 12. Berechnungsgang.- 13. Schätzung der Temperaturdiiferenz zwischen Dampf- und Kühlwasseraustritt.- 14. Nähere Betrachtung der durch Veränderung einer Größe bewirkten Vorgänge.- 15. Ermittlung der Kühlwassermenge auf 1 kg Dampf.- 16. Kühlfläche auf 1 PS Maschinenleistung.- 17. Wärmedurchgangskoeffizient.- 20. Kapitel: Mündungen und Düsen.- 1. Strömung des Dampfes durch Düsen.- 2. Beispiel für adiabatische Strömung.- 3. Konvergente Düse.- 4. Divergente Düse.- 5. Engster Querschnitt der Düse.- 6. Querschnitt für eine gegebene Ausflußmenge.- 8. Formeln für die Berechnung von Düsen.- 9. Theorie der Mündungen und Düsen.- 12. Mündungen und Düsen für kleine Druckunterschiede.- 21. Kapitel: Gleichdruckturbinen.- 1. Wesen der Gleichdruckturbine.- 2. Mehrfache Druckabstufung.- 3. Mehrfache Geschwindigkeitsabstufung.- 4. Aufgabe der verschiedenen Teile einer Gleichdruckturbine.- 5. Beispiel.- 6. Die einstufige Gleichdruckturbine - De Laval-Turbine.- 7. Bedingung für "stoßfreien Eintritt".- 8. Kraftwirkung auf die Laufschaufeln und geleistete Arbeit.- 9. Leistung in PS, Dampfverbrauch und kinetischer Wirkungsgrad.- 10. Beziehung zwischen Schaufel- und Dampfgeschwindigkeiten.- 12. Curtis-Turbine.- 14. Düsen und Schaufeln.- 15. Schaufelwinkel.- 17. Schaufelwinkel und Schaufelgeschwindigkeiten bei Berücksichtigung der Reibung.- 18. Curtis- Schiffsturbinen.- 19. Aufteilung in Expansionsstufen.- 21. Die kombinierte Gleichdruck-Überdruckturbine.- Anhang: Die Geometrie des Schraubenpropellers.- 1. Form der Schraubenflügel.- 2. Abgewickelte Fläche und Projektionsfläche.- 3. Geometrie der Schraube.- 5. Betrachtung eines Flügels von gegebener Form.- 7. Konstruktion der abgewickelten Fläche.- 8. Konstruktion der wahren Flügelform und Fläche.- 9. Gewöhnhche angenäherte Konstruktion der wahren Flügelform und Fläche.- 10. Breitflüglige Modellschrauben nach Froude.- 12. Flügelbreitenverhältnis und Kreisflächenverhältnis.