Maximale Ausstroemgeschwindigkeit (was: Moeglicher Tunguska-Impaktkrater gefunden)

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begin quoting, Roland Damm schrieb:


Hm, stümmt ...

Lötzinn? Beim Hartlöten?

Stümmt auch.

Deswegen darf das auch nicht ...

Eben nicht, sondern genau wie beim Knatterboot: Das Wasser ist in die Pumpenkammer druckdicht eingesperrt (zur Frischwasserseite sperrt ein Rückschlagventil wegen des Überdrucks in der Kammer, zur Kesselseite sperrt ein anderes, weil der Kesseldruck höher ist) und verdampft von oben her, bis der Druck den Kesseldruck übersteigt, dann schiebt der Dampf das flüssige, aber siedendheiße Wasser in den Kessel rein. Schließlich ist in der Kammer nur noch Dampf, und der leitet die Wärme schlechter als Wasser in den unteren, unbeheizten Teil der "Pumpenkammer" - er fängt dort an, zu kondensieren, und trotz Beheizung oben fällt der Druck in der Kammer schlagartig ab, das Rückschlagventil zum Kessel schließt, und das Frischwasserventil öffnet und füllt die jetzt durch forcierte Kondensation evakuierte Kammer mit kaltem Wasser. Dieses wird nun obern erwärmt, die Ausdehnung schließt den Zufluß, und der steigende Druck läßt das Spiel wieder von vorn beginnen - rein passiv. (Der größte Teil des Wassers gelangt natürlich flüssig und unverdampft, nur vorgewärmt in den Kessel, so daß das ganze kaum Energie verbraucht.)

Man braucht druckfeste /passive/ Rückschlagventile, die den Druck abkönnen und so ca. 200 °C vertragen - Glas- oder Stahlkugeln in Teflonsitzen müßten es schon tun, denke ich. (Zum Selbermachen würde ich eine Stahlkugel etwas unsanft in einen konischen Ventilsitz aus weicherem Metall (Messing) reinhauen, um eine "gute Passung" zu produzieren, und dann eine andere Kugel als Ventilküken einbauen. Kugel nach oben, dann braucht man keine Feder. Oben bitte eine Verliersicherung für die Kugel rein, damit dich nicht "irgendwo" rumklötert.)
| | |---- ----| | _ | | - - | | / \ | | | | | Rückschlag- |_ | | _| ventil \ \ / / \ - _ - / | | | ^ | | |

Das ist meistens giftig und legiert gerne mit allem Möglichen.

Deswegen "doppelt" - hin und zurück. Ist weniger dramatisch, als es sich anhört, die Rauchrohre sind drucklos (und zum "Kaminkehren" nimmt man irgendwann - dosiert - Preßluft).
------------------------------ <------- | ------------------------- | Mantel- -------> | | ------------------------------ \ -----------------> Dampf / ------------------------------ | -------> | ------------------------- | rohr <------- | (Rauchgas) ------------------------------

Nicht nötig.
Gruß aus Bremen Ralf
--
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Moin,
Ralf Kusmierz schrub:

Warum sollte in der Phase, in der das Wasser in dieser Kammer teilweise verdampft und Druck aufbaut, Wasser verdampfen, wenn andererseits dann, wenn die Kammer mit Dampf und nicht mit Wasser gefüllt ist, der Dampf plötzlich wieder kondensiert?
Ich sehe nicht, wieso sich dieses Teil nicht einfach in einem Gleichgewichtszustand einpendeln sollte: Der Druck liegt irgendwo über dem des Wassertanks und unter dem Kesseldruck, und der Füllstand dieser Kammer pendelt sich so ein, dass die Wasseroberfläche ungefähr da ist, wo die Grenze der Wandtemperatur unter/über Siedepunkt verläuft. Abgesehen davon, dass ein Temperaturgradient in der Wand schwer zu erreichen ist.

Das ist dann ja schon ein dreifaches Rohr. Und die Ringrohre für Rauchgas sollen auch noch so dick sein, dass der Kamin trotzdem zieht? Schwervorstellbar.
Kennst du diese Gartenfackeln, bei denen einfach ein Holzklotz ein senkrechtes Loch und ein waagerechtes haben? Unten im waagerechten Loch ist etwas Wachs und ein Docht zum Zünden. Wenn das Ding brennt, zieht der Kamin (Loch rund 30mm Durchmesser, 20cm hoch) recht gut und der Holzklotz verbrennt zum größten Teil und schön von innen nach außen. Sowas hab ich mal nachzumachen versucht, konnte aber nur ein 12mm-Loch bohren. Selbst mit Hilfe des Gasbrenners hab ich das Ding nicht zum Brennen gebracht, ein 10mm-Loch hat einfach zu viel Strömungswiderstand als dass dieser Schornstein ziehen würde. Bei so einer Anordnung wie geschildert sind die Temperauturen aber noch viel kleiner als bei einem Feuer, das nicht durch Wasser gekühlt ist und bei dem die Schornsteinwände von innen brennen können. Ich würde sagen, der Ringspalt muss mindestens 20mm Breite haben, und das natürliuch gleich zweimal. Macht einen Außendurchmesser von 80mm! Bischen viel Stoff....

Bei der Bauweise eher unumgänglich.
Bezüglich doppelwandigen Sachen denke ich eher daran, wie ich die Wärme die das Feuer in alle Richtungen an das Gehäuse abgibt, nutzen kann: Man müsste den Kessel doppelwandig isolieren und die Luft zur Verbrennung aus der Zwischenwand beziehen. Dann ist die äußere Wand leidlich gekühlt und die Brennluft ist vorgeheizt. Bin noch am überlegen, wie man sowas realisiert - wohlgemerkt realisiert, eine 3D-CAD-Zeichung erstellen ist sozusagen keine Kunst, wenn man das Ding dann nachher von einer Werkstatt bauen lässt, die einen beliebigen Werkzeug und Halbzeugvorrat hat. Aber auch da dürfte sich schon das Problem ergeben, dass der Brenner nicht zieht, schließlich hat die vorgeheizte Zuluft ja auch schon das Bestreben nach oben zu ziehen und nicht nach unten zum Brennraum. Vielleicht würde es für den Anfang ja schon ausreichen, den Boden unter der Kessel/Brennereinheit doppelwandig zum machen um so die Unterlage etwas vor der Hitze zu schützen und im doppelten Boden die Ansaugluft vorzuheizen.
CU Rollo
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begin quoting, Roland Damm schrieb:

Aus dem gleichen Grund, aus dem das Knatterboot funktioniert: Solange im "heißen" Bereich flüssiges Wasser vorhanden ist, bildet sich darüber Sattdampf, der sich durch Überhitzung weiter ausdehnt, wenn die Flüssigkeit aus dem beheizten Bereich verdrängt wurde, aber eine zu geringe Wärmetransportkapazität hat, um dann im kalten Bereich die Kondensation zu verhindern.

Der ist mit nicht gut wärmeleitenden Werkstoffen wie Glas oder Keramik recht gut zu erreichen. Die eigentliche druckdichte Fläche kann ein sehr dünnwandiges Metallrohr sein, das im "isolierten" Bereich in einem Glasrohr steckt und im wärmeleitenden Bereich in Metallröhren, die jeweils den Druck aufnehmen können (wozu das Isoliermaterial seinerseits möglicherweise noch mit einer äußeren Druckmanschette gepanzert werden muß - einfach vorher in ein Metallrohr einschrumpfen).
Stabile Gleichgewichtszustände sind eine der Möglichkeiten des Verhaltens von Systemem - dem Techniker tun sie aber selten den Gefallen, diese von alleine einzunehmen, also kann er ihnen auch mal gezielt eine Nase drehen und Instabilitäten produzieren und ausnutzen. Ob das funktioniert, hängt davon ab, wie schnell die Angelegenheit schwingt - die metallischen Zylinderwände eines Verbrennungsmotors nehmen auch nicht übermäßig viel Wärme aus der Beladung auf, einfach deswegen, weil Verbrennung und Expansion je nach Drehzahl nur 3-10 ms dauern.
Wie ich mit eine instabile Anordnung vorstelle: Ein senkrechtes Rohr wird ein der Mitte beheizt. Solange der beheizte Abschnitt wassergefüllt ist, wird er hinreichend gekühlt, daß soviel Wärme in die Flüssigkeit übergeht, daß sich Dampf bildet - der Überdruck treibt das Wasser unten aus. Die Anordnung ist rückgekoppelt: Der obere Rohrteil füllt sich mit Dampf, wodurch sich die Wärmeabfuhr dort verschlechtert - die Temperatur im beheizten Teil kann weiter ansteigen (der Druck nicht, weil er durch den Gegendruck des Auslasses begrenzt wird). Dann gibt es einen Übergangspunkt: Durch den Dampf im beheizten Bereich wird nicht mehr genug Wärme ins Innere eingeleitet, um die Überhitzung aufrechtzuerhalten - der Dampf beginnt außerhalb der Heizungszone zu kondensieren, der Druck fällt rapide ab, schließlich schießt Wasser aus dem Einlaß in die Kammer, und sie füllt sich komplett.
Eine andere Möglichkeit, sozusagen im mikroskopischen Bereich, wäre Dampfblasenbildung: Die Kammer hat in Boden eine feine Öffnung, unter der ein kleines, beheiztes Volumen sitzt. Darin bildet sich eine Dampfblase, die irgendwann durch die Öffnung in den oberen Teil gelangt, dort aufsteigt, in die Kaltwasserzone gerät und kondensiert. Die periodische Volumenänderung sollte auch zum Pumpen benutzbar sein.
kalte Zone _____________________________ ->__ | | | | | | _ | | Dampf- / ^ \ | | blase ( | ) | __| \ _ / | <-__ Öffnung | |___ ___________v_______| | | | | | | | ^ | Blasen- | | | | | kammer | |______| _____ | |___________| |_|
Beheizung
Mach mal 'ne Speisewasserpumpe für Dampfmodelle draus (mit dem Risiko, daß es das längst gibt und nicht mehr patentfähig ist - ach so, ist es spätestens jetzt ohnehin nicht mehr). Auch sowas: Ein paar Dutzend von den Dingern, jeweils mit eigenen Rückschlagventilen, parallel, und es reicht fett aus, um einen Kessel mit ein paar kW zu speisen - Watt hätte auch gar keine "richtigen" Speisewasserpumpen (Kolbenpumpen) gebraucht ...

Es ist doch nicht erforderlich, daß die gesamte Rauchgasmenge hindurchgeht.

Im Nebenstrom dürften jeweils 10 mm reichen, da käme man auf knapp 50 mm Außendurchmesser (sollte nach außen hin noch etwas isoliert werden). Der Wärmeübergang zum Dampf ist dabei gering, das ist mehr eine "aktive Isolierung". Und die letzten paar cm Dampfleitung bleibt dann eben "nackt" bzw. wird nur passiv isoliert (Kork?).

Bei Klein-Modellen ist man ohnehin auf freie Konvektion angewiesen. Und für "richtigen" Zug braucht man Kaminhöhen zwischen zehn und hundert Metern; daher benutzt auch die "große" Bahn das dampfbetriebene Blasrohr, um den notwendigen Kaminzug zu erreichen. (Eine interessante Frage wäre, ob der Antriebsdampfstrahl des Dampfdüsenantriebs als "Bläser" verwendbar wäre, also eine Ringdüse um die Dampfdüse herum genügend Unterdruck und Förderleistung erreichen könnte, um dort Rauchgas abzusaugen und trotz des umgeben Wasserdrucks nicht "abzusaufen". Dann könnte man das o. a. umgebende Heizrohr einschalig ausführen.)

Es dürfte einfacher sein, eine Feuerbuchse zu verwenden:
| Kamin | _______________| |_______________ | | | | | ____________________________________ | | | <-- --> | | | | ____________ _________ | | | | | - | | | | | | | | | || | | | | | | | | || | Kessel | | | | ^ | | | | || | | | | ^ | | | | | | | || | | | | | | | | | V | ____|_|| |____ | V | | | | | | | ------ o| | | | | | | |o Feuer- | | | | | | |____| buchse o|____| | | | |o | | |_____ _______| o|________________| \ / || || Kondensatabfluß
Im Kessel gibt es ein zentrales Rauchrohr, das unten in die Feuerbüchse mündet. Der Dampf wird aus dem Dampfdom (nicht gezeichnet) durch eine Dampfleitung durch das Rauchrohr geleitet und dann durch eine Rohrspirale auf der Innenseite der Feuerbuchse, die als Überhitzer fungiert. Damit wird die gesamte Strahlungswärme ausgenutzt - die Rauchhitze wird über das Rauchrohr und die Außenseite des Kessels an diesen abgeben, der abgekühlte Rauch isoliert den Zug dann noch nach außen, bevor er über den Kamin entweicht. Dafür braucht man bloß ein paar Konservendosen ineinanderzuschachteln und zu verlöten, viel Isolierung ist nicht nötig. (Dauert natürlich, bis das Ding auf Druck und Temperatur kommt.) Die Außenseite des Kaminzugs kann man natürlich als Luftvorwärmung verwenden, aber ob das viel bringt? Oder man macht den Außenzug ziemlich weit und legt da noch eine Zuluftspirale als Wärmetauscher hinein. (Man sollte dann den Kondensatabfluß unten nicht vergessen - der muß aber in Sperrwasser (einfach außenbords) enden, sonst saugt der Zug dort falsche Luft an.)

Tja, man darf halt nicht von oben ansaugen, sondern muß die Frischluftöfnnung möglichst weit nach unten führen, dann hilft auch da das Prinzip der kommunizierenden Röhren. Die Feuerung muß möglichst tief - prinzipiell wird der Kaminzug aber durch gute Wärmeausnutzung immer schlecht, und dann muß man einen Kompromiß machen und ggf. noch einen verlustbringenden Dampfbläser einsetzen, wobei es schwierig sein dürfte, die sehr geringen Ausströmmengen, die man braucht, zu realisieren und dabei auch noch eine gute Düsenwirkung zu erreichen.

Das ist auch eine gute Idee.
Gruß aus Bremen Ralf
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Moin,
Ralf Kusmierz schrub:

Das Knatterboot nutzt IMO die Trägheit der Wassersäule aus. Und es erzeugt einen Druckunterschied im Sub-mbar-Bereich.

Nein, sie tun es immer dann zuverlässig, wenn der Techniker einen Oszillator bauen will:-)

Nicht mehr genug Wärme zugeführt, um die Temperatur weiter zu steigern. Aber wieso sollte sie dann plötzlich abnehmen?

Damit wird er auch schon anfangen, wärend noch Wasser da ist, welches gerade rausgedrückt wird.
Damit was schwingt, braucht es eine Trägheit. Die könnte gegeben sein, wenn man das Wasser durch ein längeres Rohr herausleitet. Das Wasser im Rohr hat Trägheit, lässt sich also nicht so einfach bremsen sondern will weiter strömen. Aber diese Trägheit musst du schon einkalkulieren, sonst sehe ich nicht, wie da was schwingen sollte.

Wenn der Dampf an den kalten Stellen so rapide schnell kondensiert, wieso tut er das dann nicht schon wärend der Wasser-Herausdrück-Phase? Er wird es tun.

Schwer vorstellbar. Die Dampfblase müsste durch die Oberflächenspannung des Wasser am Aufsteigen gehindert werden und das so lange, wie der Wasserdruck gering genug ist. Dann aber soll sie plötzlich komplett ins kalte Wasser hinein aufsteigen und erst kondensieren, wenn sie komplett in der oberen Kammer ist.... Wie willst du sie dazu überreden?

Wieder mächtig viel Strömungswiderstand für den Rauch. Es gab früher mal Öfen mit Holzfeuerung, die auch eine Backröhre hatten. Oben unter der Herdplatte die Feuerung und hinten drin irgendeine Klappentechnik, mit der man den Rauch erst nach unten um die Backröhre drumherum leiten konnte, bevor er in den Schornstein durfte. So ein Teil hat er zu Hause eine Zeit lang im Bastelschuppen gegeben. Ich hab mich immer gewundert, wie da die Backröhre warm werden können soll und tatsächlich war sie auch nicht warm zu bekommen. Grund: Zu wenig Zug im nur 1m hohen Schonstein. Bei einem Haushohen Schonstein mag das gehen, aber in klein wird man den Rauch kaum dazu bringen können, freiwillig nach unten um noch dazu ein paar Ecken herum zu gehen. Das Feuer erstickt einfach.

Die Feuerung sollte aber auch direkt am Kessel sein. Also den möglichst tief. Und die Ansaugung noch tiefer...:-) Dann ist man wieder beim hohen Schonstein und baut den Rest in den Keller.
Ein von mir durchdachte Variante:
_____ | |-----. ______________________________| |__| | | | | | | | K | D | | | | | |_____________________________________| | | | | | -----------------------------------------´ | | B | |____________________________________________|
K: Kessel, B: Brenner. D und die sich daran anschließende Linie aus '|' und '-' ist die Dampfleitung. Sie kommt aus dem Dom oben und geht im Schornstein drin herunter und läuft unten unter dem Kesselrohr lang und verlässt das System links.
Den Kessel würde ich aus Standart-Kupferrohrware bauen, Deckel dafür gibt es ja und der Dom ist dann einfach ein T-Stück. Auch das was B ist, also die Kammer mit dem Brenner und dessen Abgasen drin würde ich als Kupferrohr ausführen: Selbiges Rohrmaterial, nur diesmal das Rohr der Länge nach aufgeschlitzt und aufgebogen, so dass man es so an den Kessel anlöten kann, dass es ihn vorne und hinten (der Zeichnung gemäß) auf halber Höhe berührt und dort verlötet ist. Auf diese Weise würde man die Wärme, die dieses untere Rohr hat, auf zwei Linien in den Kessel einspeisen. Der Vorteil ist die Machbarkeit: Das Dampfrohr braucht keine exakte Biegung zu haben, sondern es muss nur oben den Kesselanschluss und dann wieder links unten durch das Loch der Brennkammer passen. Dazwischen kann es irgendwie gebogen sein, also sehr große Fertigungstoleranzen. Der Kessel würde komplett aus Standartteilen bestehen. Nur die Isolierung ist nicht so toll, da das untere heiße Kupferrohr an die Außenwelt grenzt. Aber da die ganze Anordnung zylindrisch ist, kann man die Sache gut mit einer Lage Glaswolle umwickeln. Links muss dann irgendwie noch ein Deckel zum Befeuern dran.
Andere Variante, ich zeichne sie jetzt mal liegend, wobei ich stehen bevorzugen würde:
__________________________________________________ \ \ \ K \----. \______________________________________________\___|____ B S S | .--------------------------------D--------------------´ | _______________________________________________________ | / / | / K / _|_/______________________________________________/ |
Wie gesagt, das ganze um 90° links herum gedreht denken. B: Brennraum, K:Kessel, S: Rauchrohr/Schornstein. D ist wieder nach nachüberhitzerrohr, welches zentral koaxial im Schonstein herunter läuft. Der ganze Aufbau ist koaxial. Das ergibt sich daraus, dass ich zwei ineinander gesteckte Kupferrohre unterschiedlichen Durchmessers mit den 'Trichtern' also Rohradaptern verbinde. So wird das Rauchrohr komplett vom Kessel umschossen. Ich habe wieder einen nach außen hin komplett zylindrischen Aufbau und kann ihn deswegen gut mit Glaswolle umwickeln. Eventuell, wenn man das so filigran hinbekommt, kann man das Dampfrohr unten im Brenner noch zu einer Spirale wickeln, welche möglichst komplett die Wand der Brennkammer innen abdeckt. Aber was an Strahlung verloren geht, geht ja sowieso höchstens in das Kupfer rein und wird wie oben via Wärmeleitung gut an den Kessel weitergegeben. Das ärgerliche bei dieser Variante ist die Bauhöhe. Und dass die Wärmeübergangsfläche mit abnehmendem Wasserstand ebenso abnimmt. Außerdem könnte es starke Temperaturspannungen deswegen geben, wenn nur noch unten etwas Wasser im Kessel ist und der Rauch noch sehr heiß in den Schonstein kommt und dort das Rohr stark aufheizt. Und natürlich lässt sich das mit Standartteilen zusammenbauen, man hat also keinen Ärger mit fehlender Maßhaltigkeit bei Blechbiegerei und sowas.
Ärgerlich ist aber auch, dass wenn ich die Teile mal so überschlägig nach Baumarktpreisen zusammenrechne, die Teile rund 30€ kosten. Da wird einem klar, warum so schöne Funktionsmodelle von Dampfmaschinen nicht gerade billig sind...
CU Rollo
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begin quoting, Roland Damm schrieb:

Genau: Verstärker schwingen immer, Oszillatoren dagegen nie. Und was ist der Unterschied zwischen Maschinenbauern und Bauingenieuren?
Wenn sich nichts bewegt, ist alles in Ordnung - bei den Bau-Ings.

Nein, denn das Wasser bietet einen Wärmepuffer.

Das muß keine mechanische Trägheit sein, sondern kann sich aus der thermischen Trägheit ergeben. Es ist aber auch durchaus eine mechanische Trägheit in dem System vorhanden: Der Dampf aus der Heizzone muß doch erst einmal in die Kondensationszone hineinströmen, das geht auch nicht beliebig schnell.

Wird er nicht, weil das Wasser erst einmal weit genug (nicht unbedingt vollständig) herausgedrückt werden muß und dann die zuvor vom Wasser warmgehaltene Wand abkühlen, bis der Kondensationsprozeß einsetzt - ich bin optimistisch, daß man so etwas durchaus "instabil", also zuverlässig oszillierend, hinkriegt; man muß nur das Gegenteil anstreben und ein System mit einem stabilen Gleichgewicht zu entwerfen versuchen, dann klappt das schon.

Es liegt eigentlich in der Natur von Dampfblasen, beheizten Flächen zunächst anzuhaften und sich dann plötzlich von ihnen zu lösen, wie sich an jedem Kochtopf beobachten läßt. Der Vorgang läuft so ab, daß an der Stelle der Dampfblasenbildung die Heizfläche weniger gekühlt wird und sich überhitzt, wodurch die Dampfblase von ihrer Oberfläche her wächst, denn die verstärkte IR-Strahlung der ungekühlten Fläche durchdringt den Dampf und verdampft das Wasser an der Blaseninnenseite. Mit steigendem Bläschenvolumen überwindet schließlich dessen Auftrieb die Oberflächenspannung am Blasenrand, und sie steigt auf, wobei man auch im Kochtopf bei hinreichend hohem Wasserstand, genügend Heizleistung und noch ausreichend kaltem Wasser beobachten kann, daß die aufsteigende Blase wieder kondensiert und vor dem Erreichen der Oberfläche kollabiert und verschwindet.
Die Dampfblase in der o. a. Anordnung muß natürlich gar keine Druckänderung abwarten - ihr Entstehen verursacht doch gerade den Druckanstieg, d. h. schon eine winzige Dampfblase bringt die Kammer praktisch sofort auf den Auslaßdruck, und während des Blasenwachstums wird die ganze Zeit über die dem Blasenvolumen entsprechende Wassermenge, was viel oder wenig sein mag, in den Kessel gedrückt. Schließlich steigt die Blase irgendwann auf, was aufgrund ihres Auftriebs unvermeidlich ist - wenn sie dann schneller kollabiert, als Dampfblasen neugebildet werden, wird ebenso unvermeidlich der Kammerdruck abfallen und Frischwasser eingesaugt.
Mir scheint es inzwischen übrigens günstiger zu sein, den Einlaß direkt in die Blasenkammer zu leiten, um die überhitzte Fläche definitiv abzukühlen und die Blasenneubildung einstweilen zuverlässig zu unterbinden, und der Ausfluß kann entsprechend dann oben erfolgen. Evtl. ist eine separate Blasenkammer sogar ganz entbehrlich, es reicht aus, eine runde Heizfläche unten in einem zylindrischen Behälter vorzusehen, von der aus Blasen aufsteigen, also unter eine "Dose" einen Kreisring aus Isoliermaterial zu legen und durch das Loch in der Mitte zu heizen - um das Prinzip zu erproben, sollten sich zwei Rohranschlüsse mit Ventilen und Vordruck am Auslaßventil eigentlich auch leicht realisieren lassen.

Auch das bezweifle ich. Bei den geringen Heizleistungen im Teelichtbereich (wieviel Gasvolumen ist das denn eigentlich? So ein Teelicht hat einen Wachsverbrauch von schätzungsweise 1,5 mg/s - das sind 5,4 g/h - wobei es 5,1 mg/s Sauerstoff oder 22 cm^3 Luft/s verbraucht (Kontrolle: Brennwert ist ungefähr 40 kJ/g, ergibt bei einem Verbrauch von 1,5 mg/s eine Leistung von 60 W)) - entspricht ein Querschnitt von 1 cm^2 einer Strömungsgeschwindigkeit von, wegen der erhöhten Gastemperatur, ca. 0,3 m/s, bei entsprechend höheren Querschnitten deutlich weniger, und entsprechend geringen Druckverlusten. Ein Ringspalt von 1 cm Breite um eine Konservendose herum (Strömungsquerschnittsfläche ca. 50 cm^2) dürfte also kein wesentliches Hindernis darstellen.
Das Problem ist natürlich, daß bei dem an sich erwünschten langen Aufenthalt im Kessel der Rauch so weit abkühlt, daß praktisch kein "Zug" mehr vorhanden ist - man wird um Kunstgriffe (Blasrohr) nicht herumkommen, wenn man die Verbrennungswärme gut ausnutzen will.

Blasrohr - Kapillaren gibt es auch in "ganz fein".

^ Das ist neben *turbolent der andere Standar*d*fehler.

Ähnelt meinem Entwurf.

Speisewasserpumpe. Wasserstandregelung vielleicht über das Kesselgewicht, federnde Aufhängung? Als "Pumpe" vielleicht einen federbelasteten Kolben (Spritze), der durch das Kesselgewicht gehemmt wird, also nur dann Wasser nachdrückt, wenn der Kessel leichter wird und dadurch die Kolbenbewegung freigibt. Damit hat man dann auch einen automatischen Druckbegrenzer - Überdruck schiebt Dampf ein den kalten Vorratszylinder und kondensiert da. Schön wäre noch ein Thermostatventil vor der Dampfleitung, daß erst bei hinreichender Temperatur den Auslaß öffnet.

Letztlich kommt es nur darauf an, wieviel Wärme durch den Kamin geht, der Rest landet ohnehin im Kessel, es ist nur das Verhältnis zwischen Überhitzerleistung und Verdampferleistung wählbar.

Das fand ich noch relativ billig: <http://cgi.ebay.de/ws/eBayISAPI.dll?ViewItem&item &0143300848>. Eigentlich bedaure ich immer noch, nicht zugeschlagen zu haben ...
Im übrigen kannst Du Entwicklungskosten und Serienfertigung ohnehin nicht vergleichen - "Baumarktkosten" sind auch relativ, einerseits hilft die Schrottkiste, andererseits muß man die eigene Arbeitszeit auch irgendwie ansetzen.
Gruß aus Bremen Ralf
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Moin,
Ralf Kusmierz schrub:

Das Wasser soll doch an dieser Stelle garnicht so sehr warm sein. Also kondensiert es den Dampf recht gut.

Eine solche wirkt aber wie ein Dämpfer. Man bräuchte eine thermische Trägheit in der Art wie: Wenn man nur ordentlich heizt, wird der Körper so schnell wärmer, dass er sich mit Schwung auch noch dann weiter erwärmt, wenn man die Heizung aus macht. Sowas gibt es nicht.

Dürfe aber auch stark gedämpft ablaufen. Die einzige Trägheit die ich mir vorstellen kann, ist die des Wasser in einer Leitung. Das ist IMO beim Tuckerboot auch der wesentliche Punkt, der das System schwingungsfähig macht.

? Ich denke die Wand ist nicht beheizt und das Wasser dort auch nicht. Wieso soll die Wand da plötzlich heiß sein? Und wenn sie heiß ist, warum sollte sie jetzt den Dampf auf einmal kühlen?

Das ist allerdings ein Argument:-)

Jetzt stellt sich nurnoch die Frage, wie man Rückschlagventile baut, die so wenig Verlust haben, dass sie so kleine Wassermengen schalten können. Das Dampfblasenvolumen lässt sich ja konstruktiv kaum vergrößern, da es im wesentlichen durch die Oberflächenspannung definiert ist.

Ich würde eher dein Zulauf oben machen, damit dort, wo die Blase hin aufsteigt das Wasser kalt genug ist, dass die Blase auch wieder kollabiert. Eventuell die ganze Anordnung in einem eher dünnen Rohr senkrecht stehend bauen. Der Rohrdurchmesser sollte so klein sein, dass sich im Rohr nur eine Blase aufhalten kann. Auf diese Weise ist das System auf eine einzige Blase festgelegt. Schließlich darf es ja keine mehreren unkorrelierten Blasenquellen geben, denn deren Volumenänderungen bewirken ja keinen koordinierten Hub der die Ventile bewegt. Und auch hier wieder: eine lange Leitung mit viel trägem Wasser drin wäre bestimmt hilfreich. Damit das Wasser, wenn es schon mal herausgedrückt wird, dieses gleich noch mit Schwung macht und sogar noch etwas länger weiterfließt, als es eigentlich dem Dampfvolumen entsprechen würde. Das bewegte Wasser erzeugt sozusagen wegen seiner Trägheit einen 'Unterdruck' in der Blasenkammer - noch mehr Wasser verdampft und noch mehr Wasser kann in den Kessel fließen. Irgendwann kommt die Sache natürlich trotzdem zum Stillstand. Wasser aus dem Frischwassertank kommt nach, kühlt den Dampf der Blase, es entsteht noch mehr Unterdruck, noch mehr Wasser fließt nach,... bis die Blasenkammer wieder voll von kaltem Wasser ist. Prinzip Kaffeemaschine b.z.w. Tuckerboot halt.

Du musst diesen geringen Strömungswiderständen natürlich die geringen Drücke gegenüberstellen, die durch 100°C heißen Rauch in einem 10cm hohen Schornstein entstehen. Teelicht um Konservendose ist ein schlechter Vergleich, da hier die Abgase noch einige 100°C haben.

Ist auf Modellbauniveau dann aber wirklich Uhrmacherarbeit. Die kleine Kapillare ist vielleicht noch zu bekommen, aber eine kleine Düse ist es, was gebraucht wird. Einen geringen Durchlass erreicht man mit einem lang genügenden dünnem Rohr. Nur bringt das keine Ausströmgeschwindigkeit.

Nicht ganz, ich würde nicht einplanen wollen, den Rauch nochmals nach unten und wieder nach oben zu führen. Statt dessen hoffe ich auf gut genügende Wärmeleitung im Kupfer, so dass der Schornstein allein als Wärmetauscherfläche reicht, nach Außen wird der Kessel einfach nur isoliert.

Ich denke an realisierbare Varianten. Ich hab keine Speisewasserpumpe in meiner Wühlkiste gefunden.
Allerdings: Für den Testbetrieb könnte man einen Durchlauferhitzer einfach an die Wasserleitung hängen. Die liefert einen groß genügenden aber begrenzten Druck womit der Kesseldruck auch limitiert ist.

Irgendwann werde ich noch mal die Wärmeübergänge abschätzen, um zu sehen, welcher Schornsteindurchmesser/Länge realistisch ist.

Ja, und da sehe ich leicht die Gefahr einer Fehlkalkulation. Denn überhitzten Dampf mit 600°C will ich lieber nicht im System haben.

<http://cgi.ebay.de/ws/eBayISAPI.dll?ViewItem&item &0143300848>.
Hui. Nobles Teil. Aber ohne Kessel, oder wie sehe ich das?

Klar, schwer zu vergleichen. Aber jemand, der sich eine Dampfmaschine selbst baut, wird das wohl kaum deswegen tun, weil er eine Dampfmaschine haben will.
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Das Speisewasser hat natürlich fast Siedetemperatur, sonst könnte sich kein Druck aufbauen. (Die Blasen müssen trotzdem noch kondensieren können.)

Die Trägheit besteht darin, daß die Wand eine Wärmekapazität hat und von der Flüssigkeit erwärmt wird. Wenn die Flüssigkeit vomm Dampf verdrängt wird, ist die Wand einstweilen immer noch warm und verhindert schnelle Kondensation - die setzt erst nach der Abkühlung der Wand ein.

Da sind die Drucke aber mehrere Größenordnungen kleiner.

Das Wasser ist heiß und wärmt die Wand, trotz der dort auftretenden Wärmeverluste (die nur noch für die LuVo genutzt werden können).

Die "kleinen Wassermengen" sind wenigstens 0,1 cm^3 (Blase mit 5,8 mm Durchmesser). Geht nicht? Was ist mit einer kleinen Kugel im Ventilsitz?

Die Vergrößerung läßt sich beispielsweise durch die "Blasenkammer" mit dem kleinen Loch im Deckel erreichen - damit dürften Blasen mit ca. 10 cm^3 Volumen (Durchmesser 3 cm) erzeugbar sein - nur: braucht man das?

Oder beides. Wesentlich ist: Die Blase muß schneller kollabieren als sich eine neue bildet.

Das gleiche wäre auch durch eine punktuelle Beheizung erreichbar.

Klingt gut. Bau mal ...

Ja, aber der Druck hängt nur von der Temperatur und nicht der Strömungsmenge ab.

Stimmt. Vielleicht kriegt man es aber hin, z. B. in ein Kapillarrohr ein "Hartstoffhaar" (W-Draht) einlegen und dann die Öffnung zuziehen und anschließend den Draht rausrupfen (warmmachen). Oder man triggert Glasbläser, die können auch ganz feine Spitzen. Welche Durchmesser braucht man denn so für Düsen mit kleinen Durchlaßmengen?

Könnte reichen.

Oben hattest Du doch gerade eine konstruiert ...

Eine andere realistische Alternative wäre ein Druckluftkessel, die den (kalten) Speisewasserbehälter unter Druck setzt. Da wüßte ich auch eine hübsche Regelung: Die Leistung des Kessels ist wahrscheinlich wasserstandsabhängig - der Dampf kühlt schlechter. Also wird mit abnehmendem Wasserstand die Abgastemperatur steigen. Na, dann beheizen wir doch einfach den Druckluftkessel mit dem Abgas, dann drückt er in genau der richtigen Mengen Speisewasser in den Kessel ...

Jepp.
Gefährlich ist der nicht (eher wünschenswert): Letztlich ist die Leistung durch die Heizleistung begrenzt. Von so heißem Dampf käme entsprechend weniger, was dann auch den Wasserverbrauch reduziert. Nur hat er nicht allzuviel Sinn: Die hohen Temperaturen kann man nur mit angepaßt hohen Drucken ausnutzen. (Man könnte aber auch über sehr kleine Hochtemperatur-Hochdruckkessel nachdenken, sowas wie 300 °C und 100 bar. Das ist nur fertigungstechnisch ziemlich anspruchsvoll: Zwar passiert nicht viel, wenn's knallt, aber kaputt ist es dann trotzdem.)

Der Verkäufer ist ein armes Schwein - rechne mal dessen Stundenlohn aus.

Das dürfte der kleiner Teil des Aufwands sein. (Material für Kessel ist bei Bay auch im Angebot.)

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Ist dir klar, dass du dabei einen nicht unerheblichen Teil des Speisewassers verdampfst und in der Pumpe wieder kondensierst? Und das nur der Pumpe wegen? Diese Pumpe halbiert den Wirkungsgrad der Gesamtanlage erst mal locker.

Eben.

Ich schätze die Balsengröße deutlich kleiner ein. Ein Wassertropfen hat so runde 10uL, also 10mm^3 also 0.01cm^3. Ich sehe jetzt nicht, wieso eine Dampfblase davon signifikant abweichen sollte.

Du meinst sobald sich die Blase ablöst (definiert durch Oberflächenspannung) löst sich nicht nur die kleine Kugel ab, sondern kommt noch der ganze Dampf im Bereich dadrunter mit hinterher? Wieso solle er?
Außerdem kondensiert die Blase schnell wieder, wohl schon beim Ablösen. Grund: Das Wasser im Kessel darüber muss so kalt sein, dass es auch bei dem Druck im Wassertank noch nicht verdampft - sonst klappt das mit dem Ansaugen nicht. Also muss es unter 100°C haben. Andererseits muss sich eine Dampfblase bilden können, auch bei dem Druck, der so groß ist wie der im Kessel, denn in den soll das Wasser ja reingepumpt werden. Also sagen wir ein paar bar, die Blase muss also so heiß sein, dass sie bei dem Druck noch dampfförmig ist also sagen wir 150°C. Die Blase wird also 50K heißer sein müssen als das umgebende Wasser. Wenn nicht, dann schafft diese Pumpe einfach nicht den Druck-Hub den sie haben muss. Du willst also Blasen sich ablösen und aufsteigen lassen, die 50K heißer sind als die Umgebung? Die kondensieren eher, als dass sie sich ablösen. Oder aber du heizt kräftig genug, dass es trotzdem geht. Dann dürfte die Heizplatte aber schon wieder so heiß sein müssen, dass du eine stabile Dampfschicht über ihr hast und es entstehen garkeine geordneten Blasen.

Das wird sie, sie wird sogar wärend sie sich bildet schon kollabieren:-).

Bau du mal:-) Ich suche eher nach einer realistischen Möglichkeit, so eine Speisewasserpumpe elektrisch anzutreiben. Und jetzt komm nicht mit irgendwelchen Konstruktionszeichnungen in ASCII-Art, sondern mit einem Plan, wie man als Otto-Normalbürger ohne Drehmaschine im Bastelkeller sowas realisieren kann - oder aber wo man sowas fertig herbekommt. Selbstverständlich gibt es Pumpen die 5bar machen zu kaufen, aber die dürften dann auch immer gleich in kW-Bereich angesiedelt sein. Wie funktionieren eigentlich Scheibenwischwasserpumpen im Auto? Könnte man die frisieren, sprich mit einem Getriebe auf weniger Durchsatz bei höherem Druck trimmen? Setzt natürlich voraus, dass es Zahnradpumpen oder vergleichbares sind.
Selbstbau: Man konstruiert das Ding als Tauchpumpe, so dass Leckstrom nicht stört weil Leckage in den Tank zurückfließt. E-Motor mit Exzenter über der Wasserlinie. Pläul ins Wasser rein. Der geht ohne weiteres Gelenk direkt auf den Kolben der in einem Zylinder läuft. Dadurch wackelt der Zylinder natürlich, macht aber nichts, da er schwenkbar befestigt ist und die Druckleitung mittels Schlauch (also elastisch) realisiert wird. Ansaugleitung braucht es nicht weil Tauchpumpe. Pläulführung und Kolben/Zylinder sind eine Funktionsgruppe, der Pläul ist also nur ein Draht von vielleicht 3mm Durchmesser der halbwegs genau in einem Rohr passenen Durchmessers steckt. Kolbendichtung ist dynamisch, also der lange Spalt in dem der Pläul=Kolben in dem Rohr steckt lässt wenig genug Leckwasser durch. Dann braucht's noch zwei Rückschlagventile: Ein Rohr-T-Stück mit zwei Ventilen drin und am Abzweig ist per Schlauch der Zylinder angeschlossen. Wegen des Leckstroms fördert die Pumpe natürlich Druckabhängig und nicht Drehzahlproportional, aber die Degression der Förderleistung über Kesseldruck hat einen beruhigenden druckbegrenzenden Effekt. Für Modellbau müsste man den E-Motor per Fernsteuerung drahzahlregeln, dafür gibts ja fertiges Equipment (nur für den Fall, dass das jemand bauen will).
Würde man das realisiert bekommen, dann hätte man tatsächlich die ganzen Kesselsorgen los. Der Kessel wäre dann nurnoch eine Rohrspirale die sich von unten nach oben wickelt damit unten Wasser verdampft und sich der Dampf oben sammelt plus eine Rohrspirale abwärts gewickelt, die im Gegenstromprinzip den Dampf überhitzt. Beide Spiralen aus einem Stück gewickelt und in eine Konservendose gestellt, Brenner drunter, fertig.

Das Problem ist, dass die Düse nicht nur dünn sondern auch noch kurz sein muss. (Ich könnte mir ja von einem Kollegen ein 100um-Loch in irgendwas mit dem Laser reinschießen lassen... aber da ist die Lochgeometrie immer so unsauber/undefiniert - man müsste das richtige Material haben)

Jetzt schon. Das Ding mit dem Dampfantrieb ist mir viel zu undefiniert.

Nicht in der richtigen Menge. Die Luft im Kessel dehnt sich zwar aus, aber nicht beliebig.

Aber die technischen Probleme, solch heißen Dampf unter Kontrolle zu halten: Keine Kunststoffe mehr im System verwenden können, nichts mehr mit Löten sondern alles verschauben/verschweißen...
<http://cgi.ebay.de/ws/eBayISAPI.dll?ViewItem&item &0143300848>.

Ach so, das ist ein Selbstbau. Ja dann wirklich.
CU Rollo
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begin quoting, Roland Damm schrieb:

Ist es mir nicht.

Drucklos (1 bar) vertausendfacht Wasser sein Volumen beim Verdampfen in etwa. Unter dem hier relevanten Druck haben wir immer noch einen Faktor 300, laß es mit Verlusten nur 100 sein, d. h. jeder in der Pumpe verdampfte Kubikzentimeter Wasser fördert 100 cm^3 in den Kessel - es werden gerade mal 1 % zusätzlich verdampft. Wo soll da der Wirkungsgrad deutlich schlechter werden? Zudem wird die Kondensationswärme auch noch teilweise zur Speisewasservorwärmung verwendet, und selbst die Abwärme wäre zur LuVo nutzbar.

Dann wird doch demnächst bitte mal einen Blick in den Kochtopf.

Wegen des Druckunterschieds - Auftrieb. Zunächst "klebt" die Blase am Boden und wird auch noch von oben festgehalten - entgegen der Oberflächenspannung quetscht sie sich dann oben durch das (relativ große, damit die Blase nicht abreißt) Loch, wodurch zwischen oberen und unterem Blasenteil ein Gaskanal entsteht, durch den der Transport dann unbehindert durch die Oberflächenspannung ablaufen kann. Wegen der annähernd konstanten Oberflächenspannung ist der kleinere Blasenteil instabil, hat also die Tendenz zum Verschwinden, d. h. aus dem Loch kommt erst dann ein Blase, wenn die Blasenkammer darunter vollständig mit Dampf gefüllt ist. Sobald der obere Blasenteilgroß genug ist, kehren sich die Druckverhältnisse schlagartig um: Der hydrostatische Druckunterschied zwischen oberem und unteren Blasenende ist jetzt groß genug, daß das unten in die Blasenkammer nachströmende Wasser die Dampfblase komplett durch das Loch nach oben herausdrückt - dort steigt dann eine Dampfblase von annähernd dem doppelten Blasenkammervolumen auf, und dieses Volumen hat sie zuvor an Wasser in den Kessel gedrückt und zieht sie beim Kollaps aus dem Vorratsbehälter in die Pumpe. (Das läßt sich simpel mit Luft erproben.)

Gut so - die auftretenden Volumenunterschiede sind doch die Ursache des Pumpeffekts.

Man muß in der Kammer einen deutlichen Temperaturgradienten haben, damit Blasen sowohl entstehen als auch kollabieren können, wobei beides natürlich rückgekoppelte Prozesse sind.

Also, was denn nun? Entstehen Blasen, oder nicht?

Es sollte auch etwas dazwischen geben.

Das ist ein Widerspruch in sich. Entweder reicht die Heizleistung lokal zur Blasenbildung aus, oder eben nicht.

Mach ich vielleicht.

Wie stillos ...

Die gibt's bestimmt in jeder Druck- und Leistungsklasse fertig. Wie sieht's z. b. mit Kraftstoffeinspritzpumpen aus?

Glaub ich nicht.

kA
Glaub ich auch nicht.

Die werden einen riesigen Stromverbrauch haben. Du brauchst wahrscheinlich eine kleine elektrische Membranpumpe, ohne umlaufenden Antrieb, bloß ein E-Magnet, der eine periodische Hubbewegung durchführt. Sowas ließe sich zwar bestimmt simpel realisieren, indem man ein Relais umfunktioniert, aber das gibt's garantiert auch schon fertig, und überhaupt: stillos ...

Viel zu viel Aufwand.

Frag doch mal den Glasbläser - Kapillarspitzen sind automagisch sehr spitz zulaufend, weil sich da weiche Masse mit zunehmender Zugspannung eng einschnürt. Sieht eigentlich nach Selbermachen aus: Kapillarmaterial in der Flamme weich machen und einfach abreißen oder fast abreißen (am besten gleich ein Dutzend), und dann vorsichtig die Spitze abschleifen.

Oder nachschleifen/ätzen - aber ein 0,1-mm-Loch ist schon *viel* zu groß. (Und das lasert man nicht, sondern bohrt es.) Ich würde an Düsendurchmesser im Bereich 1-10 µm denken, weiß bloß leider nicht, welche Durchflüsse da zu erwarten wären.

Aber stilecht.

Ja, stimmt. Ist aber besser als nichts, und die Kennlinie läßt sich für interessante Abschnitte anpassen.

Und natürlich die erhöhten Wärmeverluste.
Gruß aus Bremen Ralf
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Moin,
Ralf Kusmierz schrub:

Ich glaub, beim meinem Gedankengang waren jetzt zwei verschiedene Ansätze auf falsche Art miteinander vermengt.

Da sehe ich ziemlich viele Blasen, die sich schnell vereinen. Würde an die einen Engpass quetschen wollen, würde daraus eher ein kontinuierlicher Strom kleiner Blasen werden, denke ich.

Ich kann es schwer begründen, aber ich habe da meine Bedenken dass es gelingt, stabil nennenswert große Blasen zu erzeugen. Immerhin ist die Wand in dem Bereich in dem sich Dampf bildet von Wasser benetzt, da kann also - wenn auch langsam und wenig - stetig Wasser an der Blase vorbei nach unten fließen.

Wie gesagt, ich schätze mal so 50K Temperaturdifferenz zwischen Blase und Wasser braucht man. Wegen des Druckunterschiedes, den die Pumpe erbringen können muss. Jetzt soll die Blase verdampfen b.z.w. heiß bleiben, wärend sie an der Oberseite mit 50K kälterem Wasser in Kontakt steht. Da fürchte ich halt, dass die Kondensation einfach viel schneller abläuft also die Aufheizung/verdampfung. Es sei denn, die Heizplatte ist mächtig heiß, quasi glühend. Die noch nicht-abgelöste Blase stellt nun aber so eine Art Heatpipe dar, ein fast idealer Wärmeleiter zwischen Heizplatte und kaltem Wasser. Sprich viel von der Wärme, die die Heizung abgibt, wird ans Wasser weitergegeben. Viel mehr, also nur die Kondensationswärme der Blase selbst. Deshalb wird das Wasser durchaus ganz gut geheizt. Dazu kommt noch, dass man die Wärmequelle kaum so gut isoliert bekommen wird, dass wirklich nur die eine kleine Stelle heiß ist. Man muss jedoch diese 50K Temperaturunterschied aufrecht erhalten. Es muss also einen mindesten Wasserdurchfluss geben, damit das Wasser kalt genug bleibt. Es gibt also einen mindest erforderlichen 'Wirkungsgrad' der Pumpe unterhalb dem die Pumpe mehr heizt also pumpt und das Wasser zu warm wird.

Der Übergang ist instabil.

Die Ideen mit der Blasenpumpe mögen vielleicht funktionieren, aber wie eine solche Pumpe geregelt werden kann, ist eher unklar. Wenn, dann nur mit einem Überdruckventil - was aber dazu führt, dass das Tankwasser stetig immer wärmer wird (das Problem hatten potentiell wohl auch die Dampfstrahl-Speisewasserpumpen beim Dampfloks, sehr bei Wiki). Sowas kann man vielleicht zum Laufen kriegen, aber mit Sicherheit braucht es viele Versuche. Das klingt für mich nicht gerade verlockend. Vorallen, da ich mir nicht vorstellen kann, wie die Versuche ablaufen sollen: Man müsste einen gläsernen Kessel haben, denn wenn man nicht sieht, was nicht funktioniert, hat man auch keinen Hinweis darauf, warum es nicht funktioniert und was man ändern müsste. Man muss also vollkommen blind herumprobieren. Also selbst wenn es eine funktionierende Lösung gibt, wie findet man sie?

Die gibt's natürlich, aber wohl immer nur als Bauteil, welches in den Motor integriert ist oder fett angeflanscht wird, vermutlich keine eigenen Lager hat (sondern die Nockenwellenlager mitbenutzt) und so weiter. Schlecht geeignet zum separaten Verwenden. Ölpumpe sieht ähnlich aus, wobei da noch die Frage ist, wie lange so eine Pumpe Wasser pumpen kann. Eine ganz normale Benzinpumpe fördert jedenfalls nicht den nötigen Druck.
Ich hab mal bei einer Firma Praktikum gemacht, die bauen Zahnradpumpen. Und zwar von feinster Art: Zahnräder von Uhrwerkgröße bis zu Zahnräder, die man von Hand nicht weit tragen müssen möchte und alles ohne Dichtungen: einfach so exakt geschliffen, dass der Leckstrom vernachlässigbar ist. Anwendung z.B. Pumpen, mit denen flüssiges Nylon durch die Düsen gespritzt wird zum Fasern herstellen. Oder Medikamente zusammengemixt werden. Oder Klebstoff dosiert auf Zigarettenpapier zum Hülsen-kleben aufgetragen wird. Sowas brächte man... Nur ganz preiswert sind die nicht.

Nur wo sollte es sowas geben? Ich meine für überschaubares Geld zu beschaffen natürlich.

Überflüssig viel Stromverbrauch nur dann, wenn sie entweder zu viel Leckstrom haben oder zu viel Reibung.

Membranpumpe ist ja nett, aber die Membran hat immer etwas 'Spiel' womit man letztlich Leistung verschenkt... oder nicht? Als Ventile sollten sich Fahrradventile einsetzen lassen. Man müsste mal ausprobieren, wie viel Volumenverlust die haben: Wenn das Ventil zurückfällt, wie viel Wasser geht entgegen der Soll-Fließrichtung durch, bis das Ventil zu ist. Das ist ja schon mal das mindeste Hubvolumen was man braucht (gilt genauso ja für eine Blasenpumpe).

Das braucht aber gleich wieder Ansteuerelektronik. Der Wagnersche Hammer (Türklingel) ist nicht regelbar und die Lebensdauer ist auch nicht so prall. Dann muss das System auch gleich wieder abgestimmt sein (Resonanzfrequenz) - das ist wieder Probiererei.

Ja, so macht man sowas.

Durch 1..10µ fließt höchstens eine kriechende Strömung. Leider sind solche Funktionsprinzipien wie die Strahlpumpe nicht beliebig herunterskalierbar.
CU Rollo
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Nachdem ich mir gerade den Wein in die halbe Kaffeetasse geschüttet habe, kann ich auch noch etwas zum ursprünglichem Problem, falls es das noch ist, Dampfboot einfach, beitragen. Zwischen "Kessel" und Wassermasse im Schubrohr muß irgendwie Resonanz auftreten. Ich weiß das vom Luftgewehr. Nur dann, wenn die Kolbenmasse "passt", wird die in der Feder gespeicherte Energie optimal auf die Kugel übertragen. Interessant hierbei ist, daß die Kugel am Anfang sogar klemmen muß. Sonst macht es nur Plop und die Kugel fällt einfach herunter :-)
Beim Kessel-Wasserbeschleunigungsrohr ist es ähnlich. Einen schnellen Kessel bekommt man mit einer dünnen Nadel hin, also eine Kapillare. Die paar mm³, welche diese Kapillare an Wasser fassen kann, ergeben ein "gewaltiges" Dampfvolumen von richtigen cm³. Das entspricht der ausgestoßenen Wassermasse. Der "Kessel" muß also aus einem Kapillarrohr, vielleicht auch parallel bestehen und der Dampf muß sich erweiternd in das Schubrohr ergießen. Erweiternd deshalb, damit möglichst wenig vom Dampf direkt an der Wasserfläche Kondensieren kann. Das zurückgetriebene Wasser soll also schon auf Geschwindigkeit gebracht worden sein, bevor der Dampf am Wasser kondensiert, die Kondensationszeit soll also in der Überdruckphase klein sein.
Außerdem. Solch ein Kessel aus Kapillaren hat einen mittleren gigantischen Wirkungsgrad von der Wärmeübertragung her gesehen. Die Kerzenenergie wird also bestens ausgenutzt und man kann es sich sogar leisten, die Flamme im nichtrußendem Betrieb zu fahren, weil die Wärmeübergänge viel höher als bei einem Flächenkessel sind.
Der Rückprall des Wassers in den Kapillarkessel muß verständnismäßig ähnlich wie beim hydraulischen Widder geschehen. Damit kann richtig Druck von einigen Bar aufgebaut werden. Aber nur dann, wenn die zu verdampfende Menge sehr klein ist, kann die Kerze diesen hohen Druck auch nutzen und blitzschnell die Verdampfungsenergie durch die heißen Kapillaren liefern.
Ich empfehle, die Optimierung dieses Resonanzproblems nicht mit Trial und Error zu machen sondern im Rechner ein Modell der Vorgänge aufzubauen. Ich bin sicher, daß dann ein sehr umweltfreundliches, klimaschonendes Dampfboot herauskommt, welches mindestens einen 10 fach höheren Wirkungsgrad als diese unprofessionellen Spielzeuge haben wird.
Jetzt macht sich aber doch der Kaffesatz im Wein bemerkbar.
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begin quoting, Ralf Kusmierz schrieb:

Bis jetzt übrigens noch nichts.
Gruß aus Bremen Ralf
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Moin,
Ralf Kusmierz schrub:

Da hast du:
http://www.schunternet.de/~roland/Dampfboot /
CU Rollo
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begin quoting, Roland Damm schrieb:

Stark. Kommen da noch irgendwann Betriebsdaten?
Gruß aus Bremen Ralf
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Moin,
Ralf Kusmierz schrub:

Dazu müsste ich das Ding erst mal in Betrieb setzen. Wie man auf den Bildern schon erkennt, ist das Getriebe von einer Schicht verharzetem Öl mit Staub umgeben. Aber das läuft sich bestimmt frei. Ich wüsste jetzt aber nicht, wie ich wesentliche Kenndaten ermitteln sollte. Man könnte einen Faden mit Gewicht auf die Welle aufwickeln lassen und so ein paar Eckpunkte der Drehmonentenlinie ermitteln, aber da dürfte Schätzen ähnlich genau sein. Ich kann aber schon mal die Info nachreichen, dass das Turbinenrad 14mm Durchmesser hat. Und das Getriebe übersetzt 1:5 auf langsam (Huch, mächtig verschätzt). Der Propeller hat rund 15mm Druchmesser und eine Steigung von 45°, die Blätter sind nicht verwunden.
Gesamtlänge 40cm.
Über die Dampfdüse kann ich nichts sagen, außer wie sie erzeugt wurde: Wenn man so ein Messingrohr zu stark biegt, knickt es ein und wird an der Biegestelle flach. So wurde es gemacht und dann wurde es an der Biegestelle getrennt und so lange hingeschliffen, bis eine nach Augenmaß passende schmale Öffnung übrig blieb.
Die Höchstgeschwindigkeit liegt aus meiner Erinnerung heraus bei vielleicht 2km/h. Also schon erheblich mehr als so ein Tuckerboot, aber dazu ist auch das Heizen mit zwei Esbitwürfeln nötig - also erheblich mehr, also die 30W von einem Teelicht.
Meine Gedanken zu dem Gerät:
Der Kessel ist recht genial. Die Milchdose wird von unten und den Seiten her geheizt, die Flammen umgeben den Kessel ziemlich gut. Man hätte einfach eine Dampfüberhitzung einbauen können, dazu hätten man das Dampfrohr nur zur anderen Seite legen müssen um es dann unter dem Kessel noch einmal direkt durch die Flamme zu führen. Die Turbine ist natürlich nicht so toll, wenigstens hätte man den Dampf achsial herauslassen können wenn man die Schaufeln auf der Innenseite zur Achse hin offen gemacht hätte. Die Kupplung für den Winkelversatz in der Antriebswelle ist übrigens aus Schrumpfschlauch. Lustige Idee, aber das dürfte ganz gut Leistung kosten. Eine durchgehende gerade Welle wäre wohl besser gewesen. Keine Ahnung, warum es so nicht gemacht wurde.
So einen Propeller treibt man im Modellbau durchaus direkt mit 10000U/min an (wenn ich mich nicht irre, ist dann aber schon Rennboot). Das sind bei der Übersetzung und dem Laufraddurchmesser also eine Schaufelgeschwindigkeit von ~7m/s - lächerlich wenig eigentlich. Und tatsächlich wird diese Turbine eher noch langsamer laufen. Nur für eine richtig gute Turbine braucht man eben Wellendichtungen und wie will man die bei den Größen und mit den Mitteln hinbekommen?
CU Rollo
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Ich will ja nichts sagen, aber das mu raus. Bevor man eine Zahnradbersetzung sich hier hinbastelt, ist es wohl einfacher, das Turbinenlaufrad um denselben Faktor grer zu machen, also 70mm. Die maximale Leistung hat man bei solch einem Laufrad dann, wenn die Umfangsgeschwindigkeit 1/2 der Dampfgeschwindigkeit ist. So ungefhr.
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Moin,
snipped-for-privacy@gmx.de schrub:

Bei der Turbine laufen die Schaufeln vermutlich mit sehr geringer Geschwindigkeit gegenüber der Dampfgeschwindigkeit. Der Dampf wird also ohnehin komplett abgebremst, alldiweil die Schaufeln ja auch nur Widerstand bieten und den Dampf verwirbeln, nicht umlenken geschweige denn zur Achse hin rauslassen. Ich hab das Ding nicht gebaut, vorallem nicht mit meinem heutigen Kenntnisstand. Der, der es gebaut hat, hatte damals auch noch nicht den Kenntnisstand, den er oder ich heute haben.
Mir fallen heute auch eine Menge Konstruktionsfehler an dem Ding auf. Das ändert ja nichts daran, das das eine interessante Konstruktion ist:-)
CU Rollo
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begin quoting, Roland Damm schrieb:

So, es wurde heute nach gewissen Anlaufschwierigkeiten (die Kerzenqualität war eher gering, so daß es einfach schwierig war, die ordentlich zum Brennen zu kriegen) eingespielt: Es tuckerte dann munter mit ca. 2-3 Hz leise unter staunenden Kinderaugen in der Badewanne vor sich hin, mit ungefähr 5-10 cm/s. Nicht direkt unerwünscht war, daß es dabei eher einen kleinen Kreis mit ca. 40-50 cm Radius beschrieb, weswegen ich auch darauf verzichtete, diese "Ruderlage" durch Nachbiegen der Propulsionrohrerichtungen zu korrigieren.
Es bietet sich nun an, als nächstes einen "Durchlauferhitzer" zu konstruieren - Beheizung mit Teelicht wegen der längeren Brenndauer und höheren Heizleistung eindeutig vorzuziehen, wobei darauf zu achten ist, daß der Brenner im Schwerpunkt steht, damit sich mit abnehmendem Brennstoffvorrat nicht die Trimmlage verändert.
Gruß aus Bremen Ralf
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Moin,
Ralf Kusmierz schrub:

Wenn die Membran des Kessels nur dem Zweck der Geräuschentwicklung dient, dann dürfte das auch ein großer Energievernichter sein.

Eines muss man dem Konzept (Tuckerboot) ja lassen: Wasser wird immer nur von knapp unter auf knapp über siedepunkt geheizt. Also gute Speisewasservorwärmung. Ich hatte schon überlegt, ob man so ein Tuckerboot nicht frisieren kann, wenn man in die Rohre ein Rückschlagventil einbaut. Aber dann wird natürlich immer kaltes Wasser in den Kessel gepumpt und das verschlechtert dann den ohnehin miesen Wirkungsgrad wohl noch mal gewaltig.
Ich werd nachher mal eine Aquarium-Luftpumpe von der Arbeit mitbringen, die macht rund 1.5l/min bei 0.2bar das liegt grob in der Größenordnung von dem, was ein kleiner Dampfkessel auch bringen kann und kann daher gut als Energiequelle zum Experimentieren dienen, ohne dass man lange Aufheizphasen und Finger-verbrennen einkalkulieren muss. Nur so erst mal, um das Funktionieren eines gasbetriebenen Staustrahlandriebes zu testen. Meine Idee wäre darüber hinaus, erstmal auf eine rotationssymmetrische Düse zu verzichten und statt dessen die Düsenform durch entsprechend ausgeschnittene Bretter nachzubilden, zwei Bretter und oben und unten jeweils eine flache Platte drauf, in eine der beiden den Dampf/Druckluft-Injektor einbauen. Dann kann man nämlich durch Verschieben der Bretter noch bedingt die Düsenform / Größe variieren (zumindest drei Freiheitsgrade hat man dann: Breite des Kanals vorne, Breite hinten, Dampfinjektionspunkt). Wenn eine der Deckplatten aus Plexiglas ist, kann man sogar Einblick in das Triebwerk wärend des Betriebes nehmen und so Hinweise zur Optimierung bekommen.
Ja, das klingt nach einem Plan für Morgen:-).
CU Rollo
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Moin, Nachtrag:
Ralf Kusmierz schrub:

Es kommt also auch ganz ohne die Membran im Kessel aus. Merkwürdig, das das ins Schwingen kommt.
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