Dampf und Wasserverbrauch der BR 99222

  • Hallo Dampffreunde!
    Wir haben viel über den Wasserverbrauch und der Speisepumpe der Harzerbulle hier diskutiert.
    Ich habe gedacht, probiere ich diese Sachen theoretisch ausrechnen.
    Die Ergebnisse möchte ich hier kurz zusammenfassen.


    Eckdaten der Lok:
    Zylinderdurchmesser: 16 mm
    Hub: 17 mm
    Kesseldruck: 4 Atü
    Raddurchmesser: 41,6mm
    Max Geschwindigkeit bei Original: 40 Km/St.
    Modell: 1,778 Km/St


    1. Dampfverbrauch die Zylindern


    Zylindervolumen: 3,42 cm3
    Bei einer Umdrehung brauchen wir für zwei Zylinder 4-mal so viel:
    Dampfverbrauch: 13, 67 cm3 / Umd.
    Drehzahl
    Mit Originalgeschwindigkeit fahren müssen die Räder 227 Umdrehungen pro Minuten machen.
    So brauchen wir theoretisch 227 * 13,67 = 3100 cm3 Dampf pro Minute.
    Bei 4 bar ist das spezifische Volumen 330 cm3/ gr
    Das bedeutet dazu müssen wir 3100/330 = 9,4 cm3 Wasser verdampfen.


    2. Laufzeit


    Nach Regner Katalog die BR 99222 hat 400 cm3 Wasser zu verdampfen.
    So gibt es 43 Min theoretisches Laufzeit aus.


    3. Gasverbrauch
    (Ohne weitere Worte/)


    46090/43 * 9,4 /1000*2751*0,7 = 34,4 gr Gas
    Eine Flasche Gas ist 330gr/600 ml.


    4. Speisepumpe


    Dampfseite
    Zylinderdurchmesser: 10 mm
    Hub: 10 mm
    Dampfdruck: 4 Atü
    Zylinder Volumen: 0,79 cm3
    Für einen Wasserhub brauchen wir ein Doppelhub von Dampf
    So Dampfvolumen: 1,57 cm3
    Wasserseite
    Zylinderdurchmesser: 6 mm
    Hub: 10 mm
    Zylinder Volumen: 0,283 cm3


    5. Erforderlichen Pumpenhubzahl


    Um 9,4 cm3 Wasser zu pumpen brauchen wir 9,4/0,283=33 Pumpenhub pro Minute.


    Diese sind theoretische Zahlen!


    Meine Pumpe läuft Max 50 Hub/Minute.
    Ich denke es sollte genügend sein, um den Wasserniveau zu halten.


    Gruß
    Pál

    Wer noch vielen Spur I und IIm Loks bauen möchte

  • Hallo Pal,


    die Fördermenge der Speisepumpe ist sehr vom Gegendruck im Kessel abhängig. Um das testen zu können habe ich eine kleine Prüfvorrichtung gebaut. Es sind keine Verluste durch Undichtigkeiten der Kolbendichtungen sondern eher die Ventile die dafür verantwortlich sind. (bei mir sind das 4 Kunststoffkugeln)
    Da meine Pumpe die gleichen Kolbendurchmesser hat und auch mit 10mm Hub arbeitet läßt sich das ganz gut vergleichen.
    Mit der doppelt wirkenden Wasserpumpe schaffe ich es leicht einen gasbefeuerten Kessel (Kohlekessel konnte ich noch nicht testen) zu versorgen.
    Ich bin gespannt wie die praktischen Versuche zu den theoretischen Werten passen.


    mit freundlichen Grüßen


    Hannes

  • Hallo Hannes!


    Ich bin auch neugierig, werde ein Paar test machen, aber dazu brauche ich noch Zeit!
    Hast Du einer logischen Skizze, einen Schaltplan über Deiner Testanlage?
    Von den Fotos ist es nicht so klar für mich.


    Gruß
    Pál

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  • Hallo Pal,


    ich habe bisher mit der BR 99222 um 240 ml/h Wasser und 40 g/h Flüssiggas (30% Propan, 70% Butan) verbraucht.
    Dabei regele ich den Gasbrenner mit einem RC Ventil. Das Überdruckventil bläst bei mir nur während langer Standzeiten ab, also so gut wie gar nicht.


    Bisher speise ich mit einer elektrischen Pumpe von Manfred Regner nach (Kolbendurchmesser 5 mm und 10 mm Hub).
    Diese schafte im Test gegen 4 bar Gegendruck etwa 500 ml bei 4,8 V.
    Sie wird über einen Mischer mit dem Dampfventil angesteuert und bekommt ihre Spannung über einen Fahrtregler.
    So lässt sich der Wasserstand im Kessel ganz gut halten.
    Man darf nur nicht vergessen nach etwa 20 Minuten den Wassertank aufzufüllen.


    Grüße,


    Georg

  • Hallo Georg!


    Danke für Deiner Daten.
    Aber 240 mm/h bedeutet, dass Du mit 400 ml Wasser mehr als 1,5 Stunde fahren kannst, ohne Nachspeisung!


    Stimmt das? :GR


    Fragt
    Pál

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  • Hallo Pál,


    nach meinem Verständnis sollte das Flammrohr unter Wasser sein! :NE


    Ich befülle den Kessel mit 300 ml und habe dann einen Wasserstand von ca. 10 mm über dem Flammrohr.
    Bei einer Füllmenge von 400 ml reist es am Anfang zu viel Wasser mit und es dauert natürlich auch länger bis Dampf da ist.


    Das nachspeisen mit eingebauten Pumpen hat doch den Sinn, den Wasserstand im Kessel möglichst konstant zu halten, um so auch die Brennerleisung nutzen zu können.
    Ich speise während der Fahrt mit 1/3 bis 1/2 der Pumpenleistung und im Stand dann mit voller Pumpenleistung nach.


    Ohne Nachspeisung und mit 400 ml Füllstand könnte man ohne Propleme 25 Fahren am Stück fahren. Bei meiner Strecke wird das langweilig und auch im Harz liegen die Haltestellen nicht so weit auseinander.


    Grüße,


    Georg

  • Hallo Georg!
    Bei Regnerkatalog ist zu lesen:




    Das habe ich falsch verstanden. Dachte 400 ml kann man verdampfen!
    Nur jetzt habe ich nachgedacht: Das Kessel darf 60 % erfüllt werden: 0,6*668 = 408 cm3
    Davon braucht man bis Flammrohr so 200 ml.
    Bleibt 200 ml zum fahren. Aber mit Deiner 240 ml/h wäre das 50 Minuten genügend.
    Aber Du sagst auch „mit 400 ml Füllstand könnte man ohne Propleme 25 Fahren“.
    Jetzt ist es für mich nicht klar!


    Gruß
    Pál

    Wer noch vielen Spur I und IIm Loks bauen möchte

  • Zitat von Pal


    Aber Du sagst auch „mit 400 ml Füllstand könnte man ohne Propleme 25 Fahren“.


    Hallo Pál,


    sollte "25 Minuten Fahren" heißen.
    Ich möchte nicht die Oberkannte des Flammrohrs ohne Wasser haben.
    Beim Bremsen und Beschleunigen schwappt das Wasser im Kessel hin und her.
    Liegt das Flammrohr frei, erhitzt es sich viel stärker und wird später wieder vom Wasser abgekühlt.
    Das wird zwar nicht wie beim Original zum Kesselplatzer führen, materialschonend ist es aber auch nicht.


    Grüße,
    Georg

  • Hallo Georg!


    Wahrscheinlich habe ich nicht zu gut gefragt.
    240 ml/h bedeutet 4 ml/min
    Der unterschied zwischen 400 und 300 ml Füllmenge = 100 ml, was genau für 25 min Fahrzeit genügend ist!
    Welche Fahrzeit hast Du bei 300 ml Füllstand?
    Wie ich es geschrieben habe, rein theoretisch brauchen wir 10 ml/min = 600 ml/h !!!
    Es gibt irgendwo ein Fehler, was ich finden wollte! Darum ist der Verbrauch für mich wichtig!


    Gruß
    Pál

    Wer noch vielen Spur I und IIm Loks bauen möchte

  • Zitat

    Das wird zwar nicht wie beim Original zum Kesselplatzer führen, materialschonend ist es aber auch nicht.
    Grüße,
    Georg


    Hallo Georg
    Euere Wasserverbrauchs Diskusion interesiert mich ich möchte aber anmerken, dass beim Original der sogenannte Schnuller das ist eine oder mehrere Brennraum nieten aus Blei. Wenn die Feuerbüchse nicht mehr mit Wasser bedeckt ist schmilzt der Schnuller und der austretende Dampf versucht das Feuer zu löschen. Die Lok wird so vor einem Kesselschaden geschützt nur das Personal welches nicht aufgepasst hat, hatte dann richtig Ärger am Hals.
    Freundliche Grüsse :lol:
    Georg

  • Zitat

    ich möchte aber anmerken, dass beim Original der sogenannte Schnuller das ist eine oder mehrere Brennraum nieten aus Blei. Wenn die Feuerbüchse nicht mehr mit Wasser bedeckt ist schmilzt der Schnuller und der austretende Dampf versucht das Feuer zu löschen. Die Lok wird so vor einem Kesselschaden geschützt nur das Personal welches nicht aufgepasst hat, hatte dann richtig Ärger am Hals.


    Hallo Namensvetter,


    wenn man sich die Listen in Wikipedia anschaut, scheint diese technische Lösung wie so viele nicht jede Fehlbedienung abzusichern.


    http://de.wikipedia.org/wiki/Kesselzerknall


    Grüße,
    Georg

  • Hallo Pal,
    ich denke bei Deiner Berechnung zum Dampfverbrauch liegt der Fehler darin, das der Steuerschieber nicht über
    den ganzen Weg des Kolbens Dampf einströmen lässt. Vor Ende des Arbeitshubes ist die Einströmung wieder verschlossen. Auch der Dampfdruck ist mit 4 bar zu hoch für den Praxisvergleich, es ist nicht das ganze Hubvolumen mit dem Druck im Zylinder vorhanden.
    Gruß,
    Gerd.

  • Hallo Gerd!


    Ich habe andere Meinung, bei Dampfverbrauch! Die Füllung ist natürlich nicht immer 100 prozentig, sondern zwischen 80 und 100%.
    Den Zylinder wird immer voll mit Dampf. Der Mitteldruck wird kleiner. Damit verändern sich die Spezifisches Volumen und der Dampf und Wasserverbrauch auch.
    Aber diese Werte kenne ich nicht, so kann ich nur mit theoretischen (Volldruck) Werten rechnen.
    Und der Verlust spielt hier vielmehr größere Rolle.
    Bei 4 Bar hast Du Recht. Ich habe es schon auch auf 3,5 Bar vermindert.
    Danke Deiner Hilfe.


    Gruß
    Pál

    Wer noch vielen Spur I und IIm Loks bauen möchte

  • Hallo Pál,


    bei Deiner Berechnung hast Du das Überhitzen des Dampfes nicht berücksichtigt. Wir werden zwar keine 45% Wassereinsparung erreichen wie bei 1:1 Heißdampflokomotiven aber eine Volumenvergrößerung durchs Überhitzen wird es auch in der Modelldampflokomotive geben.
    Wenn ich von 3 bar Überdruck ausgehe, liegt der Wasserbedarf bei 6,7 ml/min - 22,5% Wassereinsparung durch die Überhitzung = 5,2 ml/min.


    Ein weiterer Unterschied zwischen Deiner Berechnung und meiner empierischen Ermittlung des Wasserverbrauchs liegt darin, dass ich in der Betriebszeit nicht immer mit der maßestäblichen Höchstgeschwindigkeit gefahren bin.
    Ich kann den Wasserverbrauch ja nur über den gesamten Betrieb messen, d.h. es sind Anheizzeiten, Rangierfahrten, Steigungen und Gefälle sowie Aufenthalte enthalten.


    Hier ein Link zu einem Grundlagen Dokument zum Thema:
    http://www.spiraxsarco.com/de/pdfs/grundlagen/kapitel-01.pdf


    Dieses Kapitel findet sich auch im Buch "Modelldampfkessel - Dieter Miedek" wieder.


    Unter http://www.spiraxsarco.com/de/…t/contact-us-download.asp lässt sich auch das gesamte 174 Seitige Dokument herunterladen.


    Grüße,
    Georg

  • Hallo Georg,
    sehr schöne und ausführliche Ausführung zu dem Thema.
    Wenn man dann noch den Dampfverbrauch von der Dampfspeisepumpe mit hinzu nimmt, nähern sich Deine Werte und die von Pal langsam an. Auch die Berechnung mit 3 Bar Druck erscheint mir näher an der Praxis.
    Gruß,
    Gerd.

  • Hallo Georg!


    Danke Deiner Mühe für die vielen Informationen!
    Werde oft nutzen.
    Bei 3 Bar habe ich auch das gleiche Ergebnis bekommen.
    Meine Sicherheitsventil blast bei 3,5 Bar ab, und möchte sehen wie die Pumpe gegen diesen Druck arbeitet.
    Natürlich fahre ich auch nicht mit Max. Geschwindigkeit, aber die Pumpe soll dann auch genügend Wasser liefern.
    Jetzt baue ich noch eine größeren Wasserbehälter ein, dann werde ich den Lok zusammenbauen und dann auch fahren und den Wasserverbrauch messen.
    Danke noch mal Deiner Hilfe.


    Gruß
    Pál

    Wer noch vielen Spur I und IIm Loks bauen möchte

  • Hallo Dampfer!


    Bei Regner Katalog ist es zu lesen:
    „Der angebotene Wasserbehälter ist innerhalb von 1 Minute leer“
    Maße: 80/20/40 mm
    Wenn die Wandstärke 1 mm sind: dann Inhalt 53 ccm.
    Wassermenge 0,33 ccm /Hub (meiner Meinung nach nur 0,28 ccm)
    Dazu sollte die Pumpe 188 Hub/Minute machen!!!
    Meine Pumpe macht nur ein drittel, gegen der Kesseldruck!


    :GR :WN :?: :WN :GR


    Gruß
    Pál

    Wer noch vielen Spur I und IIm Loks bauen möchte

  • Hallo Pál,


    188 Hübe wäre dann vom Klang her auch eher eine Nähmaschine und keine Dampfspeisepumpe.
    Der standart Wassertank ist auch aus dem 20x40x1,5 mm Vierkantrohr gefertigt und hat demnach unter 50 ml Inhalt.
    Mit der elektrischen Pumpe bei maximaler Pumpleistung ist mein 100 ml Tank in weniger als zwei Minuten leer.
    Glücklicherweise lassen sich die Pumpen aber auch in der Anzahl der Hübe regeln und man überfüllt den Kessel nicht so schnell.


    Mit einem Funktionfähigen Wasserkran kann man das Wasserauffüllen auch schön im Modellbetrieb machen.
    Besonders wenn Puplikum dabei ist, lässt sich so schön demonstrieren, dass es sich hier nicht um eine elektrische Modelleisenbahn handelt.


    Grüße,
    Georg