FOLYAMOK RÉSZÉRE SEGÉDKÖNYVÜL ENGEDÉLYEZVE.
GÁZMOTOROK
BENZIN-, SPIRITU S-, G E N E R A TORGÁZ-, V ILÁ G IT Ó GÁ Z-, N YERSO LAJ- ÉS D IE SE L -M O T O R O K E LM ÉLET E, SZERKEZETE ÉS KEZELÉSE,
MOTORHIBÁK KERESÉSE ÉS ELHÁRÍTÁSA
IPARISKOLÁK, GÁZM O TO RKEZELÖ I TANFOLYAM OK H ALLGATÓI, M OTO RTULA JD ON O SOK ÉS M OTO RKEZELÖK SZÁMÁRA
IRTA:
P É N T E K L Á S Z L Ó
OKL. G ÉPÉSZM ÉRN ÖK
BU D APEST, 1923,
MŰSZAKI K ÖN YVKIAD Ó ÉS SO K SZO R O SÍTÓ INTÉZET KIADÁSA
I., BUDAFOKI-'JT 5.
S2TE Klebelsberg Könyvtár
J001224892
Tartalomjegyzék.
Oldal Bevezetés — — — — — — — — — — — — — — 1
•Alapfogalmak •— — — — — — — — — — — — — 4 Erő. — Munka. — Sebesség. — Munkaképesség. — Lóerő. — Effektiv vagy tényleges lóerő. — Névleges lóerő. — Lóerő
óra. — Indikált lóerő. — Fajsúly. — Kalória. — Melegfejtő képesség. — Munka melegegyenértéke.
A gázak fizikai tulajdonságai — — •— — — — — — — 7 Térfogat. — Fajlagos térfogat. — Fajlagos sűrűség vagy faj
súly. — Nyomás. — Atmosféra. — Absolut s túlnyomás. — Hőmérséklet. — A gázak kitágulása. — A gázak nyomása s térfogatváltozása.
A hő fogalma — — — — — — — — — — — — — 12 Hő, melegség. — Melegegység, kalória, — Faj meleg. — Ther- inikus és mechanikai hatásfok. — Gazdasági hatásfok.
A motorok tüzelő anyagai — — — — — — — — — — 15 Kőszén. — Barnaszén. — Tőzeg. — Faszén. — Koksz. — Nyers petroleum. — Benzin. — Tisztított petróleum. — Gáz
vagy kékolaj. — Benzol. — Ergin. — Spiritusz. — Világitó- gáz. — Földgáz. — Torokgáz. — Kohógáz. — A szén elége
tésé. — Vizgáz. — Széngáz. — Dowson gáz.
gázak elégetése a motorokban — :— — — — — — — 21 ázmotorok felosztása — — — — — — — — — — — 23
Robbanó motorok — Diesel elvű motorok. — Négy és két ütem. — Egyszeresen s kétszeresen működő motorok. — Tan
dem elrendezésű motorok. — Lassan s gyorsan járó mo
torok.
i»ugy- és két ütemü gépek diagramjai — — — — — — — 29 A henger méretek s fordulatszám befolyása a gép teljesítő képességére 31 A motorok szerkezeti alkatrészei — — — — — — — — 33
Ágyazat. — Henger s köpeny. — Hengerfej, hengerfödél. — Dugattyú. — Dugattyú gyűrűk. — Dugattyú csap. — Hajtó rúd. — Forgattyu csap, főtengely. — Főágyak. — Szelepek s beállításuk.
Gyújtás — — — — — — — — — — — — — — 49 Természetes, mesterséges gyújtás. — Izzócső gyújtás. — Izzó- gömb gyújtás. — Elektromos gyújtás. — Bosch-féle elektro
mos gyújtó készülék. — Gyujtószeg, gyujtóka,lapács. — Bosch- féle gyújtó gyertya. .
Gázmotorok teljesítő képessége — — — — — — — — — 65 Gázmotorok szabályozása — — — — — — — — — — 55
Centrifugális szabályzó. — Lengő szabályzó. — Kihagyással való szabályozás. — Minőségi szabályozás. — Mennyiségi sza
bályozás.
Gázmotorok hűtése — — — — — — — — — — — — 62 Léghűtés. — Vizhütés.
Motorok kenése — — — — — — — — — — — — — 64 Meleg alkatrészek kenése. — Hideg alkatrészek kenése.
Csővezeték s szerelése — — — — — — — — — — — 65
Szilárd tüzelő anyagok elgázositása — — — — — — — — Generátorok. — Szívó s nyomó rendszerű generátorok. — Ge-.
neratorok szerkezete.
Kőszén, koksz, faszén generátorok felflitése •
Barnaszén generátorok felfütése — — — — — — —- — Szivógáz generator hibái — — — — — —• — — — — Cseppfolyós tüzelőanyagok elgázositása — -
Párologtató karburátorok. — Porlasztó karburátorok. — Pet
roleum, nyersolaj porlasztás. — Diesel porlasztó
Benzin, benzol, spiritus motor Szerkezete, indítása s karban
tartása — — — — — — —• — — — —' — Szivógáz, világitógáz motor szerkezete, indítása s karbantartása — Petroleum s nyersolaj motor szerkezete, indítása s karbantartása Magasnyomású nyersolaj (Diesel elv) motorok szerkezete, indítása
s kezelése — — — - — — — — —- — — — Indító edények szerkezete.
A motoroknál előforduló Hibák felkeresése s elhárítása - — Gázmotorok átalakítása —- — — — ‘ — — — — — r - Gázmotorok alapozasa — — — — — — —
A gázmotorok indikált s effektiv lóerő teljesítményének s lóerő- óránkénti tüzelőanyagfogyasztiís; meghatározása
Fogyasztás változása terheléssel.
A helyes motorfipus s hajtóerő megválasztása tekintettel a meg
levő s változható terhelés nagyságára — Gázmotortelepek üzemköltség számításának módja Kenőolajok vizsgálata a motoroknál --- — — .—
Gázlevegő melegfejtő képessége — — — --- — — — —
Forrásmunkák:
G Ü L D N E R : „D ie Verbrenungs-motoren, Berlin 1905.“
H A E D E R : ..Der kranke Gasmotor.
H Ü T TE: „D e s Ingenieurs Taschenbuch.“
O R D Ó D V JÁ N O S : „A gázmotorok.“
B A L O G és S Y G A L : „Diesel-gépek kezelése és karbantartása.“
R. VA TE R : „D ie neueren Wärmekraftmaschinen.“
R. V A TE R : „Termodynamik.“
H E V E S I G Y U L A : „A z automobil és kezelése.“
CG 78 74
75 77
81
88 SG 89 DG
104
ÍGG
108
114
llo
117
120
A modern technika történetében fordulópontot jelent a gázgép, gázmotor megjelenése.' Az uj század kezdetén hatalmas probléma oldatott meg a gázmotor tökéletesítésével: a repülés évezredes problémája. Ma már a kis és nagyiparban, mező- gazdaságban, kohóművekben, elektromos energia termelésnél, közúti közlekedésnél . . . stb mindenhol ott találjuk a gázgépet, a gázmotort, amely ma már nemcsak kis, néhány lóerős gép
nél, de a legnagyobb teljesítményeknél is győztesként kerül ki a gőzgéppel való küzdelemből s speciális tulajdonságainál fogva a technika bizonyos ágaiban az egyedül számba jöhető erőforrás.
Már a XV11I. század elején próbálgatták a lőpor robbanó erejét a gőzgépéhez hasonló gépezetben kihasználni. Később kazánba levegőt komprimáltak, fölmelegitették, miáltal feszitő erejét megnövelték s a komprimált levegőt úgynevezett lég
gépekben expandáltatták. Ez a megoldás igen nehézkes volt, mert ugyanazon meleg átadására vas és levegő között 40-szer nagyobb fütőfelület szükéges, mint vas és viz között. Tehát nagy légkazán méretek váltak szükségessé. A fejlődés folya
mán hogy a nagy légkazán méreteket megtakarítsák, a tüzelő anyagot magában a kazánban rostélyon égették el. Így kisebb kazánokkal is célt értek, de természetesen a tökéletlen elégés
ből származó kormos és poros égéstermékek nemcsak a ka
zán belső falát szennyezték be, hanem a por- és kátránytar- talmu égéstermék bejutván a motor hengerébe, az olajozást megnehezítette. A következő s legfontosabb újítás volt a ka
zánnak a motor hengerében való elhelyezése, más szóval a tüzelőanyagnak a motor hengerében való elégetése. A fennt említett okoknál fogva (erős por, hamu, salak, kátrány. . . stb.) a szilárd tüzelőanyagok felhasználásáról le kellett mondani s helyette a mai napig is bevezetett cseppfolyós s gázalaku tüzelőanyagok használatára tértek át. Ezen időponttól kezdve a gázmotorok határozott fejlődési irányt mutatnak s bár az üzemanyagot s működési-szerkezeti elvet tekintve, lehetnek kü
lönbözők, azonban valamennyien megegyeznek abban,, hogy cseppfolyós s gázalaku tüzelőanyagok elégéséből fejlődő nagy hőfokkal biró égéstermékeket használnak fel a dugattyú moz
gatására.
Gázmotorok. 1
1860-ban a francia Lenoir-nak — a párisi Marinoni- gyárban készült világitó gázmotorja lényegében egy kettős- működésü gőzgép, amelyben gőz helyett gáz kompressió nél
kül, elektromos szikrával gyujtatott meg. Túlnagy gázfogyasz
tása miatt a gyakorlatban nem felelt meg.
1867-ben nagyobb sikert ért el atmosferikus gázgépével a párisi világkiállításon a kölni Otto és Langen. A robbanás nyomása ennél csak a dugattyú emelésére fordittalott, a tulaj- donképeni munkát a külső levegő nyomása végezte. Kis gáz- fogyasztása miatt ez a gátmótor igen elterjedt s a következő tiz év egyedüli jó motorja volt.
1878-ban a párisi világkiállításon Otto uj találmányát, az első négyütemű gázmotort mutatta be, amely a mai napig használatban levő négyütemű gázmotoroktól lényegében nem tér el. Ő alkalmazta először a gázkeverék kompressióját.
Kezdetben úgy látszott, hogy a gázgép csakis a kisipar motorja marad, mig a gőzgép nagyobb teljesítmények végzé
sére hivatott, annál is inkább, mert nagy gőzgépeknél az ak
koriban már alkalmazott túlhevitéssel az üzem gazdaságos
ságát nagy mértékben előmozdították. Azonban a gázgép is lassanként legyőzött minden akadályt. Szívó gázgeneratorok, benzin, petroleum, spiritus alkalmazása mellett függetlenítette magát a világitó-gáz telepektől, tehát a gázmotorok helyhez- kötöttsége megszűnt. A gázgép egységek folytonos növekedése mellett nagy csapást mért a gőzgépre a 90-es években annak felismerése, hogy a nagyolvasztók és kokszkemencék gázmeny- nyiségével majdnem kétszer erősebb gázgép tartható üzemben, mint gőzgép. Tehát a gázok gazdaságosabb felhasználása volt az indító oka annak, hogy elkészült a nagyipar első nagy két
ütemű gázmotor egysége, amelyet csakhamar több ezer lóerős gépegységek követtek. A gőzgépre mért csapás lényegesen hozzájárult a gőturbina feltalálásához, illetve nagyüzemben való alkalmazásához s szerkezeti előnyeinél fogva a.gázmotort kezdte újból háttérbe szorítani.
1897-ben Diesel mérnök, a róla elnevezett motorral — amely az előbbiektől lényegesen eltérő ejv szerint működik — nagy erő
vel és óriási sikerrel vette fel a versenyt a Diesel-mótor a gőzgépek és turbinákkal. A Diesel-elv megvalósításával már 20HP-től kezdve több ezer lóerős egységig ma leggazdaságosabban működő kalorikus gépünk. Különösen a hajótechnika terén — amely eddig a gázmotorok részére megközelíthetetlen volt — rend
kívüli jelentőségű a bevezetése. Hogy mit tudtak vele produ
kálni a világháború alatk azt a tengeralattjárók fényesen bizo
nyítják. Amióta a reversálás (a gépek ellenkező irányban való járatása) Diesel-motornál néhány másodperc dolga, azóta misem áll útjában a Diesel-gépeknek az oceánjárókon való bevezetésére.
A Diesel-motorok óriási előnye a hajógőzgépek fölött az, hogy a tüzelőanyagot sokkal gazdaságosabban használják ki.
A Diesel-motornál elhasználandó tüzelő anyag súlya körül
belül Vs-ad része az ugyanolyan teljesítményű gőzgép szén- mennyiségéhez képest. Más szóval Diesel-motorral hajtott teher
hajó háromszor annyi tüzelőanyagot vihet magával anélkül, hogy a hajó jobban megterheltetnék. A nagy teljesítményű hajógőzgépek kazánjaikkal lényegesen nehezebbek s nagyobb hajóteret foglalnak el, mint ugyanolyan teljesítményű Diesel
gépek. Diesel-motoros nagy oceánjáró tehát jóval több keres
kedelmi árut, jóval több tüzelőanyagot vihet magával, miáltal az aktio radiusa nagyobb, azaz nagyobb távolságot futhat be anélkül, hogy tüzelőanyagot kellene felvennie. Hogy ez milyen előnyt jelent, azt egy példából láthatjuk.
Egy hatalmas oceánjáró gőzös a meglevő s 40.000 HP képviselő gőzgépéi helyett anélkül, hogy súlytöbblet állana elő, 60.000 HP összteljesítményű mótortelepet állíthatna be, amely- lyel sebességét még lényegesen fokozhatná. Ez az oceánjáró New-Vorkban olajat vehet az oda és vissza utazásra, mig most New-Vorkban s az európai tengerpart kikötőjében sze- nelnie kell. 50%-el erősebb, tehát gyorsabb járatú gépek mel
lett 100%-el több tüzelőanyagot vihet magával s azonkívül is lényeges megtakarítás érhető el súlyban.
Egy másik kérdés, amely önkéntelenül is előtérbe tolul, hogy megbízhatóan müködnek-e a gázmotorok? Ma a gyártás technikája már annyira tökéletes, hogy egy 1000 lóerős motor
— melynek átvétele a tengerészet részéről azon súlyos felté
telhez volt kötve, hogy a gépnek 6 nap s 6 éjjel kell egyfoly
tában dolgozni s amellett 3-szor állhat le összesen 3 órára — 6 nap, 6 éjjel szakadatlanul üzemben volt s mindössze egy Ízben állott le néhány percre, egy meglazult csavaranya meg
húzása végett.
A haditengerészetben nem utolsó előnye volna a motoros hadihajónak, hogy hajógépei füst nélkül, kémények nélkül az ellenfelet sokkal jobban megközelithnék észrevétlenül s a ké
mények nélküli hadihajó typusának felismerése nagy mérték
ben megnehezülne.
A gőzturbina tagadhatatlanul egyszerű szerkezete arra in
dította a gázgép-konstruktőröket, nem lehetne-e a gőzturbina elvét, egyszerűségét, óriási előnyeit átvinni a gázturbinára s a gázmotorok jóval magasabb gazdasági hatásfokával párosítani.
Hosszas kísérletezés után sikerült a német Holtzwarth-nak egy 1000 lóerős gázturbinát szerkeszteni s felépíteni, amely azon
ban a gyakorlat céljaira még nem teljesen megfelelő szerkezet.
Ha a problémának a gyakorlatban megfelelő megoldása találtatnék, ez korszakalkotó jelentőséggel bírna a kalorikus gépek versenyében s a gőzgépeknek csakis bizonyos üzemekben való érvényesülését eredményezné, ahol a fáradt gőz nagy meleg
tartalmát fűtési, szárítási, mosási célokra kihasználhatnák.
1*
Erő.
Munka.
Sebesség.
Munkateljesít
mény.
Lóerő.
Mi az erő? Az az ok, amely mozgást, vagy mozgás- változást hoz létre, vagy képes létrehozni. Mértéke az 1 kilo
gramm (kg.) — Az erő működésének eredménye, az irányában eső utón a munka. Mértéke az 1 kilogramm-méter (kgm.) A munka nagysága függ az erőtől és az ut hosszától.
Példa: 1000 kg. víznek 5 méterre való felemeléséhez mennyi munka kell? Az erő = 1000 kg. Az ut 5 méter.
Munka = 1000 X 5 = 5000 kilogramméter.
Mi a sebessség? A másodpercenként megtett ut méterben kifejezve.
Példa: Egy szíjtárcsa fordul percenként 100-at; az át
mérője 1 méter. Mekkora a kerületi sebesség? (v.) A tárcsa átmérője 1 méter
fordulatszám percenkint 100
sebesség = tárcsakerület X percenkénti fordulatszám az egy percben levő másodpercek számával = 1 X 3'14 X 100 314
60 — 60 5-23 méter
Munkateljesítmény: az a munka, melyet az erő egy má
sodperc alatt végez (effektus, teljesítmény, munkabírás) azaz, az erőnek s az általa létesített sebességnek szorzata.
Egység az 1 lóerő; az a munkateljesítmény, amely 75 kgm. munkát végez másodpercenként. — 1 lóerő teljesítmény, ha 75 kg. súlyt emelünk 1 méter magasra, vagy 1 kg.-ot 75 méter magasra 1 másodperc alatt.
Példa: Egy szivattyúnak percenként 2 m:! (2000 kg.) vizet kell 6 méter mélységből fölemelnie. Milyen teljesítménynek felel meg ?
Az erő 2000 kg.
A másodpercenkénti ut 6 = O'i méter.
A másodpercenként végzendő munka 2000 X 0’1 = 200 mkg.
Hány lóerő: ^ = 2 ' lóerő.
A lóerő jelölése LE, vagy HP.
Egy erősebb lónak vonóereje megfelel a gyakorlatban körülbelül egy lóerőnek.
Az effektiv vagy tényleges lóerő 75 kilogramméter másod- percenkénti teljesítményt jelent s nem tévesztendő össze a nominet vagy névleges lóerővel, amely a gőzgépeknél szokásos megjelölés. A gőzgép teljesítményeknél gyakran használt lóerő 2—2Vs-szer nagyobb egység, mint a tényleges lóerő. Egy négy névleges lóerejü gőzlokomobil tehát 2—2‘,2-szer erősebb, mint egy 4 lóerős benzinlokomobil. A névleges és tényleges lóerők összetévesztése sok esetben adott már perre alkalmat. Tehát például egy 4 HP névleges lóerejü gőzlokomobilnak egy 8--10
lóerejü gázmotor felelne meg és fordítva.
A tényleges, tehát a másodpercenkénti lóerő teljesítményen kívül megkülönböztetnek lóerőóra teljesítményt. Ennek termé
szetesen annyiszor kell nagyobbnak lenni, ahányszor nagyobb az óra a másodpercnél.
1 óra = 60' perc
1 perc =160 másodperc
tehát 1 óra = 60 X . 60 = 3600 másodperc.
1 LE óra, vagy 1 HP óra = 75 X 3600 = 270.000 kgm.
A tényleges azaz effektiv és névleges lóerőn kívül meg
különböztetünk indikált lóerőt. Egy gőz- vagy gázgép indikált lóerőegysége megegyezik az egy lóerő teljesítménynek mérő
számával. Mindkettő 75 kgm. munkateljesítmény másodpercen
ként. Különbség csak abban van, hogy gőz- vagy gázgép
indikátor diagramjának kiszámitott területe, minthogy a súrló
dási veszteségeket nem mutatja, több lóerő egységet ad, mint a súrlódási (üresjárási) munka mennyiségével csökkentett dia
gram kiadódó lóerő száma. * tn<
Az indikator diagramban tehát több indikált lóerő jut áb
rázolásra, mint effektiv lóerő (súrlódási .veszteségek levonása után nyert tényleges tengelyről levett mun
ka) jutna, ha az indikált diadramból az üres járat diagramját levonjuk.
Az indikált LE-ők száma ugyanazon gépnél = az effektiv LE + a súrlódási
munka LE száma.
Súrlódási munkaterület = üresjárat munkaterülete. ‘\
= Hasznos tehát ef- munkaterület.
Effektiv vagy tényleges lóerő.
Névleges lóerő.
Lóerőóra.
1. rajz.
F a j sú ly .
Melegfejtö ké
pesség.
A munka meleg egyenértéke.
A kettő összege, az indikált munkaterület. Az indikálás- nál tehát minden esetben a kettő összegét kapjuk.
Mi a fajsuly ? Az a szám, amely mutatja, hogy valamely szilárd vagy cseppfolyós test hányszor nehezebb a vele egyenlő térfogatú vegytiszia + 4° Celsius hőfokú viz súlyánál. Kiszá
mítható, ha a test súlyát osztjuk a vele egyenlő térfogatú viz súlyával. Gáznemüéknél a fajsuly 1 m:i gáznemü test súlya 0° Celsiusnál.
A cseppfolyós testeknél a gyakorlatban a fajsuly 1 liter anyag súlya. Pl. egy olajfajta fajsulya 0'8Ü, ez azt jelenti, hogy 1 liter olaj súlya O'80 kg. Szilárd testnél 1 köbdeciméter anyag, súlyának mérőszáma a fajsuly. Az ólom fajsulya 1 l ' s, ez any- nyit jelent, hogy egy köbdeciméter ólomnak a súlya 11'3 kg.
A melegegység mennyiségének gyakorlati mérőszáma az 1 kalória. Jelenti azt a melegmennyiséget, amely szükséges ahhoz, hogy 1 kg. viz hőfoka 1° C-al emelkedjék.
A tüzelőszerek melegségtartalma, melegfejtő képessége alatt értjük azt a melegmennyiséget kalóriákban kifejezve, amelyet — tökéletes elégetést feltételezve — a tüzelőanyagok egy kilogrammja, vagy a gáznemüeknél esetleg egy köbmétere fejleszt.
5500' kaloriás világitó gáz azt jelenti, hogy e gáz m3-ének elégésénél 5500 kalória szabadul fel.
3000 kalóriás szén
10.500 kaloriás petróleum azt jelenti, hogy ezen anya
gok egy kg.-ja 3000, illetve 10.500 kalória meleget képes fej
leszteni.
A munka átalakulhat meleggé s a meleg munkává. Tudo
mányos kísérletek szerint 1 kalória = 427 kgm. munka.
Amint fentebb láttuk 1 lóerőóra = 270.000 kg. Hány ka
lóriának felel ez meg ?
1 kalória = 427 kgm.
1 LE óra = 270.0000
427 = 632 kalória.
Ha egy benzinmotor lóerő-óránként 300 gr.-ot fogyaszt 10.000 kalóriás benzinből, hány kalóriát alakit át a gépben hasznos munkává?
1 LE óra szükséglete 0‘3 kg. benzin; tartalmaz 3000 kalóriát.
1 LE óra elméleti munkája 632 kalóriát emészt.
Tehát minden LE óra kifejtésénél 3000—632 = 2368 kalória
kárba megy anélkül, hogy munkává alakult volna s eltávozik, részben a kipufogó gázokkal, részben a hűtővízzel.
Ebben az esetben:
a nyert munka munkává átalakult kalória _
gazdasági hatásfok — összes munka — l u fó r a fogyasztás összkalóriája
» = 0'21 azaz: 21°/®
3000
Egy Diesel-gépnél LE-óránkénti fogyasztás 190 gr. 10.000 kaloriás gázolaj. Hány 0 °-a értékesíttetik a tüzelőanyag kalória- tartalmának ?
1 LE-óra szükséglet 190 gr. gázolaj, 1900 kalóriát tar
tartalmaz.
1 LE-óra elméleti munkája 632 kalóriát emészt.
Hatásfok = = 0'33 azaz: 33°/°
1906
A tüzelőanyag kaloriatartalmának tehát 13-ad része ala
kul át munkává.
A gázok fizikai tulajdonságai.
A gázok (generátorgáz, vizgáz, világitógáz, mocsárgáz, levegő . . . stb.) állapotának és állapotváltozásainak tárgyalása előtt meg kell ismerkednünk a gázállapot jellemző tulajdon
ságaival, amelyek nélkül gázállapot nem lehetséges. — Ezek:
térfogat, nyomás és hőfok.
A gáz, mint minden más test, a térben helyet foglal el.
A gáznemü test által a térben elfoglalt helyet térfogatnak ne
vezzük. Minthogy azonban ugyanaz a gázmennyiség nagyobb vagy kisebb térben is elhelyezhető a térfogat után, önmagába véve nem ismerhetők fel a gáz többi tulajdonságai. Próbáljuk tehát a különféle gázok kg.-ja által efoglalt teret, a fajlagos térfogatot összehasonlítási alapul venni. Fajlagos térfogat alatt értjük tehát valamely gáz egy kg.-jának térfogatát köbméterben kifejezve.
Például: a világitó gáz fajlagos térfogata 2 m3. Ez azt jelenti hogy 1 kg. világitó gáz 2 m:! térfogattal bir. A levegő 1 kg-jának fajlagos térfogata 0 '7?3 m3. Ha 10 liter világító gáz 5 grammot nyom, úgy ezen gáz fajlagos térfogata csakis 2 m3 lehet, mert ha
Tehát X =
10 liter = 5 gramm X „ 1000 „ 1000 X 10
= 2000 liter = 2 m3 Képletben felírva:
fajlagos térfogat v = v a gáz térfogata (nr') g a gáz súlyával (kg.)
Térfogat.
Fajlagos tér
fogat.
f-aj súly.
A fenti példa tehát igy volna irható:
10[liter gáz nr'-ben O'01 m;i 0'°i 3
10 „ „ súlya 5 gr. = O'005 kg. V O005 t m ’ e a a fenti eredményt kapjuk.
Annak bizonyitására, hogy a térfogat nagysága nem biz
tos ismertelőjele a gáznak, gondoljunk el 3 teljesen egyforma 1 m:i-es légtartányt. Legyen mindhárom fartány- megtöltve 20°-nál pl. világitó gázzal. TAz első tartányt hagyjuk változat
lanul. A másodikba kis kézi szivattyúval nyomjunk bele gázt a már bent lévő mennyiségen kívül; a harmadikra alkalmaz
zunk egy kifelé nyiló kis szelepet. Most hevítsük fel a benne lévő gázt 50°-ra. Jól tudjuk, hogy a hő hatására a gáz kitágul, megnyitja a kis biztonsági szelepet s egy része eltávozik a szabadba. Most hagyjuk ebben a légtartányban is a gázt 20°-ra lehűlni.
Kétségtelen dolog, hogy mind a három légtartány gázzal van töltve. - Amig az első tartányban meg van a gáz; eredeti állapotában, a másodikban több gáznak kell lenni, mert gázt szorítottunk be a szivattyúval, a harmadik tartányban pedig a hevítés által a gáz egy része eltávozván, kevesebb gáz van, mint az elsőben. Bár tudjuk, hogy mindhárom légtartányban 1 m:i gáz van, úgy érezzük, hogy lényeges különbség van mégis a háromféle gáz tulajdonságai között, bár mind a há
rom ugyanazon hőfokkal bir. Kétségtelen tehát, hogy a gáz térfogatának megadása mellett, a gáz állapota nincs meghatá
rozva, ; mert ugyanazon m:;-es tartányt mindenféle nyomású gázzal tölthetjük meg. Ha most megmérném mind a három ugyanazon hőfokkal biró egy köbméteres tartányban levő világitó gáz súlyát, azt találnám, hogy a második tartányban nagyobb az 1 m:i gáz súlya, mint az elsőben vagy a harma
dikban. A harmadik tartány gázsulya pedig kisebb, Lmint a másodiké, sőt kisebb, mint az elsőé.
A gázok állapotára jellemző adat tehát a gáz egy köb
méterének súlya, a gáz fajlagos sűrűsége, azaz: fajsulya , , gázsuly kg.-ban
gaz ajsu \ gáztérfogat m:1-ben.
A r képletből látható,;' minél nagyobb a gáz súlya s minél kisebb a térfogata, annál sűrűbb a gáz, annál nagyobb a faj- sulya. Minél ritkább valamely gáz, annál nagyobb teret foglal el szánnál kisebb a fajsulya.
Nézzük meg néhány, a gázmotoroknál előforduló gáz fajsulyát:
Levegő (atmosferikus) l’293 kg./m3 Nitrogén...l -25 kg./m:i Széngáz (CO) . . . 1‘225 „ Szivógáz . . . (M5—0'60 „ Szénsav (CO2) . . . L96 „ H id r o g é n ...0 " „ O xigén ...1 -42 H
A fentebbi példában megfigyelhettük, hogy mig az első gáz-tartányban levő gáz állapota változatlan maradt, a máso
dik tartányba a meglevőhöz még újabb gázmennyiséget szorí
tottunk be, aminek a hatásaként — ha most mérni tudnám a
Iégtartányban levő gáz feszitő erejét, nyomását — azt találnám, Nyomás.
hogy ez most nagyobb, mint előbb. Ha tehát ugyanazon tér
fogatba több gázt szorítok bele, úgy a gáz feszitő erejét, azaz nyomását növelem. Ha a gáztartányban levő gáz egy részét hevítés által kihajtom s újra lehűtöm az eredeti hőfokra, úgy tulajdonképen csökkentem a gáz nyomását, mert most már kisebb súlyú, tehát ritkább gáz foglalja el ugyanazt a térfoga
tot, aminek a nyomása is csak kisebb lehet. Fontos és jelleg
zetes tulajdonság tehát a gáz állapotának pontos megállapítá
sánál a gáz nyomása.
Mi a nyomásnak gyakorlati mérték egysége? Köztudo
mású dolog, hogy a külső levegő mindenféle felületre egy bizonyos nyomást gyakorol. Gondoljunk a légmentesen elzárt gyümölcskonzerv-edény üveglapjának eltávolításánál kifejtett erőre. Ez a levegőnyomás minden négyzetcentiméteren a tenger színe fölött 736 "% higanyoszlop súlyával tart egyensúlyt. A levegőoszlop cnr-kéntí nyomását, mely éppen egy kilogram
mot tesz ki, választották mértékegységnek s atmospherának Armosphera.
(1 atm.) nevezték el.
Egy atm. nyomás 736 higanyoszloppal tart egyensúlyt.
Ha már most azt akarjuk kiszámítani, hogy 1 atm. nyomás mekkora vizoszloppal tartana egyensúlyt, világos, hogy a viz- oszlop súlyának 736 mU magas higanyoszlop súlyával kell egyenlőnek lennie. 736 mU magas és 1 cm2 területű higany- oszlop súlya, amint fent láttuk, 1 kg. A víznél pedig 10.000 magas és 1 cm2 területű oszlop súlya 1 kg., minthogy a higany 13'59-szer nehezebb a víznél, 1 atmoszféra, vagyis a külső levegő nyomása tehát 10 méter vizoszloppal tart egyensúlyt.
A motorok hengerében levő gázok az összenyomás után s a robbanás pillanatában az egy atm. nyomást sokszorosan
meghaladják. Ilyenkor meg kell különböztetnünk absolut nyomást Absolut nyo- és túlnyomást. Ha egy négyzetméter területű dugattyufelület n t u I ' egyik oldalára 50.000 kg. erő hat, a másik oldalára pedig az n
atmoszferikus levegő nyomása — ami cm2-ként 1 kg.-ot, 1 m2-re 10.000 kg.-ot tesz ki — akkor azt mondjuk, hogy a dugattyúra 5 atmoszféra abszolút nyomás működik. A túl
nyomást pedig a külső oldalon működő levegőnyomásnak le
vonása után kapom meg az absolut atmoszférák számából.
Ha 50.000 kg. absolut nyomás működik az egyik oldalon s 10.000 kg. a másikon, akkor világos, hogy a túlnyomás a kettő különbsége, tehát csakis 40.000 kg. lehet. 40.000 kg. m2-kénti nyomás megfelel 4 atm. túlnyomásnak. A tulyomást tehát úgy kapom, hogy az absolut atmoszférák számából egyet le kell
A gáz kitágu
lása.
A gázok nyo
mása és tér
fogat válto
zása.
vonnom. A kazánokon, légtartányokon levő feszmérők mindig a túlnyomást adják meg.
A harmadik, az állapotra jellemző tulajdonsága a gáznak a hőmérséklete. Minden gáznak van hőfoka. A gázok hőfoka azok he
vítésével vagy hűtésével változik. A hőfoko
kat a gyakorlati technikában Celsius fokok
ban mérjük. A gázok fajsulya, fajlagos tér
fogata rendesen 0U Celsiuson, a viz fa
gyási hőmérsékleténél van megadva köny
vekben, táblázatokban. Fontos ez azért, mert megállapittatott kísérletekkel, hogy mindenféle gáz a gyakorlati hőhatárokon belül egyformán 0°-on levő térfogatának V273-ad részével tágul ki, vagy húzódik össze Celsius fokonként, aszerint, amint a hőfok nagyobb, mint 0° Celsius, vagy alacsonyabb. Tehát ha 0°-nál 273 liter gázunk van, úgy ez a gáz + 30° C-nál 303 litert fog elfoglalni; — 10° C-nál pedig 263 liter lesz a gáz térfogata, azonos nyo
mást tételezve fel. Amint később látni fogjuk, ennek a körülménynek igen nagy szerepe lesz a gázmotorok csökkenő tel
jesítményénél.
Az a kérdés most, hogy hogyan változik a gázok nyomása a térfogat változtatásával. Rendkívül fontos a kettő közötti összefüggés, hi-
h é té a n é tiü lt Q Ö rbe tS9 bizonyom h v ks förbéje tökéletes hétés sőrbéj*
H a t e r f .
szén a gázmotorainkban a beszivott gázmennyi
ség a térfogat csökken
tésével össze lesz szo
rítva, komprimálva ki
sebb térfogatra.
Képzeljünk el 1 mé
ter hosszú hengert épen 0'773 m2 dugattyú terü
lettel. A henger férője tehát 0'773 ma, ami pon
tosan 1 kg.
levegő tér - fogata 0° Cel
siuson. — A henger végé
ben képzel
jünk el egy fe sz m é rő t,
2. rajz.
melynek segítségével a dugattyú bármely helyzetében leolvas
hatjuk a dugattyú és henger fedél közé beszorított levegő túl
nyomását. A túlnyomásból 1 átm. nyomás hozzáadásával absolut nyomást vigyük fel a dugattyú állásnak megfelelő merőlegesre. Ha a dugattyú befelé haladásakor a nyomásokat több helyzetben megrajzoljuk, egy görbét kapunk, amelynek bizonyos törvényszerűsége van. Ha a dugattyúval az 1 m3 levegőt felére, tehát 0'5 m;'-re szorítom össze, a levegő nyo
mása 2 abs. atm. lesz, az 1 m3 levegő 0 2 nv'-re összenyomva, 5 abs. atm. nyomást mutat, ha pedig az eredeti tértogat O'-ére nyomatik, úgy a nyomás 10 atm. abs.-ra emelkedik. Ha most a löketrészek hosszát, vagy ami ugyanaz, a térfogatokat a megfelelő nyomásokkal összeszorozzuk, arra a meglepő ered
ményre jutunk, hogy a szorszatok összege állandó. — Tehát:
O'i X 10 = O'2 X 5 = 0'5 X 2 = 1 X 1 = 1 Ezt a jelenséget képletbe foglalva:
Pl Vi = p2 v2 = p 3 V,
Ezt a törvényszerűségét a gázoknak Boyle és Mariotte fedezte fel s azért Bayle-Mariotte-féle törvénynek nevezzük.
A Vj v2 v,, jelenti a pi p2 p.;-nak megfelelő fajlagos térfogato
kat 0° Ceísiusnál.
Ez a törvény a gázok lassú terjeszkedésénél, illetve sűrí
tésénél bir érvénnyel, tehát a kezdeti állapot hőfoka a végső állapot hőfokával azonos.
A gyakorlatban azonban, amint azt a levegő süritésénél tapasztaltuk, a levegő az összenyomás után nem marad a kezdő- hőfokon, hanem a hőfok a nyomással lényegesen emel
kedik. Az ilyen állapotváltozásnak törvényszerűsége más. Mig az előbbi térfogatnak megfelelő nyomások kezdetben lassan, majd hirtelen emelkednek, addig most ugyanazon térfogatok
nak megfelelő nyomások nagyobbak lesznek, tehát a nyomások görbéje az előbbi fölött halad. Azt találjuk, hogy ha a du
gattyút hirtelen benyomjuk a löket 0‘2 részéig a keletkező nyomás nem 5 atm., hanem 9-5 atm. Ha az eredetileg 1 m3 levegőt vagy gázt 0'1 m3 térfogatra hirtelen összenyomjuk, úgy a nyomás az előbbi lassú összenyomás 10 abs. atm. nyomá
sával szemben most a hirtelen összenyomásnál 25'2 abs. atm.
nyomásra emelkedik.
Amig azelőtt a keletkezett meleget azonnal el is vezet
tük úgy, hogy hőfok emelkedés nem származhatott, most utóbb a meleg elvezetésről gondoskodás nem történt.
Minthogy a motorok hűtve vannak, a nyomások a két görbe között fekvő bizonyos közbeeső görbe szerint változ
nak. A két határ között a nyomások ugyanazon térfogatoknál a hűtés változásával nőnek vagy csökkennek. Ha az összenyomott gáz hűtése csökken, a kompressió nyomások emelkednek és for
dítva. Igen fontos törvény, amelyre később még visszatérünk.
/
Egy kalória 427 m. kg.
F aj meleg.
A hő fogalma.
Mi a hő, a melegség? Ez a problema már régen foglal
koztatta a fizikusokat. Voltak, akik egy súlytalan anyagnak tartották, amelyből minden test l magába vesz és vehet bizo
nyos mennyiséget, anéíkül, hogy súlya növekednék s amely
nek nagysága bizonyos tényezőktől függ.
Meyer Róbert német orvos kitűnő fizikus volt az, aki a XIX. század közepén egy értekezésében kimondotta, hogy a hő tulajdonképpen nem más, mint a munka átalakulása s a munka nem más, mint a hő átalakulása. Meleg és a meg
felelő munka egyenlők. A meleg bizonyos kulcs szerint át
alakul munkává. Gondoljunk csak az előbb említett légsüri- tésre. Miért melegedett fel az összenyomott gáz ? Mert az összenyomásnál végzett munka átalakult meleggé, hővé. Most fordítsuk meg a dolgot. Az összenyomott ,és felhevült gáz nyomását hagyjuk működni az előtte levő dugattyúra. Azt ta
pasztaljuk, hogy az előbb még összenyomott gáz maga előtt hajtja a dugattyút, miközben a gáz hőfoka s nyomása alászáll az összenyomás előtti állapot hőfokára s nyomására. Amig az előbb munkával meleget nyertünk, utóbb a gáz melege alakult át munkává.
Kísérletekkel és számításokkal igazolták fenti feltevést s megállapították, hogy egy melegegység, kalória (az a meleg meny- nyiség, amely 1 kg. víznek 1 °-al emeli a hőmérsékletét) 427 kilogramméter munkának felel meg. Egy kg.-méter munka tehát V427 kalóriával egyenértékű. Ennek a számnak a segítségével most már kg.-méter munkát bármikor átszámíthatunk meleg- egységekre és fordítva melegegységeket, kalóriákat munkává kg.-méterekre.
Fejtegetésünk megvilágítására számítsuk ki, hogy ha oly tökéletes gépeink volnának, hogy a meleget mind munkává alakithatnók, vájjon egy gyufa elégetésével keletkező meleggel milyen magasságra volna egy 80 kg. súlyú ember felemelhető.
A gyufa anyagának 1 kg.-ja 3000 kalóriát fejleszt tökéletes elégés- 10 000
nél. Egy gyufa súlya 0'1 gramm. Tehát egy gyufa =
93
kalóriát fejleszt teljes elégésénél. Ha egy kalória 427 méter kilogramm, akkor 0'3 kalória 130 m. kg. Egy 80 kg. nehéz ember 130 m. kg. munkával l’62 méter magasra volna emel
hető.
Sajnos, legtökéletesebb gőzgépeinknél is csak 12—15 kalóriát s a legtökéletesebb gázgépeknél, gázmotoroknál pedig 30—33 kalóriát tudunk minden 100 kalóriából munkává telje
sen átalakítani s igy az előbbi példa munkamennyisége gya
korlatilag gépben nem hasznosítható.
Honnan tudjuk, hogy a gázok felhevitésére mennyi meleg szükséges? Kísérletileg megállapították, hogy minden gáz egy
kilogrammjának 1° Celsiussal való felhevitésére egy bizonyos melegmennyiség szükséges, amely — ha a gáz nyomása a he
vítés végén ugyanaz, mint volt kezdetben — a különféle gázokra alábbi táblázatból kivehető. Ezt a melegmennyiséget fajmelegnek nevezzük. A fajmeleg értéke kalóriákban van meg
adva. A táblázat második sorában való értékek a különféle gázok 1 m iének l° Celsiussal való emeléséhez szükséges meleget adják meg.
Szénsav Levegő Szénoxid Hidrogén Mocsárgáz
Fajmeleg
(Kalóriában) 0-22 0'23 0 24 3.4 0‘6
1 m3 gáznak 1° C - sal való felemelé
séhez szüks. me
lege kalóriában
0-43 0'31 0'30 0-30 0-42
Ha a gáz fölhevitésénél a térfogat marad állandó s a nyomás emelkedhet (a robbanás pillanatában a motor henge
rében) úgy találták, hogy a fajmeleg lényegesen kisebb. Keve
sebb meleggel nagyobb hőfokot, magasabb nyomást lehet el
érni. Ilyenkor az előbbi fajmeleg értékeit a legtöbb gáznál elosztjuk r 4-el. A fajmeleg fenti értékeiből az állandó térfogat melletti fajmeleg tehát könnyen kiszámítható.
P l.: Hevítsünk fel 1 kg. 30° C. hőfokkal biró levegőt ál
landó nyomásnál,^ hogy hőfoka 500° C. legyen. Mekkora meleg- mennyiség szükséges?
Melemennyiség kalória = 0'23 (300°—30°) = 62'1 kalória.
Mennyi meleg szükséges, ha a hevítés végén is ugyan
az a térfogat ?
Melegmennyiség kalória = -r-r0-23 (300°—30°) = 44'3 kalória.
• *
Amig állandó nyomásnál való felhevitéshez 62-1 kalória kellett, állandó térfogat mellett való felhevitéshez csak 44'3 ka
lória szükséges.
A melegnek energia tartalma alakittatik át gázmotoraink
ban munkává. Az átalakító folyamat alatt — amint azt elmé
leti számítások s a gyakorlat bizonyítják — soha sem sike
rülhet a legtökéletesebb gépezetben sem a melegnek teljes egészében való átalakítása. A bevezetett melegnek egy része és pedig tekintélyes része elvezettetik a kipufogó magas hő
fokú gázokkal, hűtő vízzel vagy levegővel. A különféle gáz
motorok között hőtechnikai szempontból az lesz a tökélete
sebb, amelynél az elvezetett melegmennyiség kisebb hányad-
Thermikus hatásfok.
Mechanikai hatásfok.
részét teszi a bevezetett melegnek. Igen fontos tudni, hogy a gázmotor a bevezetett melegmerinyiségnek hányadrészét ala
kítja át munkává. Ha valamely gázmotor indikált munkaterü
letének melegmennyiségét kalóriákban elosztom az egész be
vezetett melegmennyiséggel, úgy megkapom, hány századrésze alakult át a melegnek munkává. A motorba bevezettünk Mi kalória meleget, elvezettünk belőle M2 mennyiséget, úgy a munkává alakított meleg:
Mi — M2
Ha most ezt a különbséget elosztom az összes beveze
tett meleg mennyiségével, megkapom a gép úgynevezett thermikus hatásfokát.
Hatásfok thermikus. = - - ■ Mi
A thermikus hatásfok gázmotorjainknál 18—45°/° között váltakozik, ami azt jelenti, hogy minden 100 kalóriából 18—45 kalóriát tud átalakítani munkává aszerint, hogy milyen typusu s milyen tüzelőanyaggal dolgozó motorról van szó.
A fenti képlet szerint minél nagyobb a bevezetett s minél kisebb az elvezetett meleg, annál jobb thermikus hatásfokkal dolgozik a gép.
Mit nevezünk mechanikai hatásfoknak? Amint már előbb tárgyaltuk az indikált munka, vagy más szóval a munkává át
alakított melegnek teljes összegét legtökéletesebb gépünkben sem tudjuk hasznosítani. Munka szükséges ugyanis a gépezet súrlódásainak legyőzésére. Az indikált munkából levonandó a súrlódás munkája, hogy a hasznos munka mennyiségét meg
kapjuk. A hasznos munkának viszonyát az indikált munkához, nevezzük mechanikai hatásfoknak.
Hatásfok mechanikai = az indiká[t munM
A hasznos munka megállapítására gázmotoraiknál még ki fogunk térni részletesen, most csak annyit jegyzünk meg, hogy minél kisebb egy gépezet súrlódása — más szóval, mi
nél tökéletesebb a gép alkotórészeinek megmunkálása s minél gondosabb a kezelése — annál jobb a mechanikai hatásfok.
Minthogy a hasznos munka = indikált munka, levonva belőle a súrlódási munkát, Írhatom igy is:
, . . . indikált munka — súrlódási munka
Hatásfok mechanikai = ---indikált munka.---
Bármely gázmotor súrlódási munkája közel azonos az üres járat munkájával s igy indikálással meghatározható. A súrlódási munkaveszteség a terheléssel nő. Egy bizonyos ter
helésnél a súrlódási munka csak indikálás és fékezés együt
tes alkalmazásával állapítható meg.
Tegyük fel, hogy egy szívó gázmotor üresjárati munkája 20 HP. (indikálás alapján meghatározva) a gép indikált
munkája te lje s te rh e lé sn é l 100 HP. A hasznos munka 100 — 20 = 80 HP.
A mechanikai hatásfok pedig = jqq80 = O'80 azaz más szó
val, a hasznos munka 80%-a az indikált munkának.
Fontos volt a thermikus s mechanikai hatásfokok tár
gyalása, mert mind a kettő eléggé nem hangsúlyozható fon
tossággal bir egy gép jóságának megítélésénél. Amig a ther
mikus hatásfok a fűtőanyag kalorikus kihasználásáról ad képet, a mechanikai hatásfok azt mutatja meg, hogy a kihasznált kalóriák hányad része lesz a valóságban tényleg felhasznál
ható munkává.
Ha egy gépnél 100 kalóriából 30 alakul át munkává, s a mechanikai hatásfok 80°/o, úgy a 30 kalóriából tulajdonképpen 30 X O'80 24 kalória munkája az effektiv munka.
Amint látjuk tehát, a két hatásfok szorzata igen jellemző Gazdasági számot, a motor gazdaságos működésének mértékszámát, a hatásf°k- gazdasági hatásfokot adja meg.
Gazdasági hatásfok thermikus hatásfok X mechanikai hatásfok.
Gazdasági hatásfok fenti példánál O'30 X O.80 = 0'24.
A gazdasági hatásfok a gázgéptechnika mai állása sze
rint a Diesel-motoroknál a legmagasabb, mert ennek tüzelő
anyag fogyasztása (kalóriákban) hasznos lóerőnként a leg
kevesebb.
A motorok tüzelő anyagai.
Tüzelő anyagoknak nevezzük azon nagy mennyiségben előforduló szilárd, cseppfolyós vagy légnemű testeket, amelyek
— kellő hőmérsékletre hevítve — a levegő hozzájárulása mel
lett meggyulladnak, s ha elegendő levegő van jelen, elégnek.
Ilyen tüzelő anyagok: az anthracit, kőszén, barnaszén, tőzeg, faszén, koksz, nyerspetróleum vagy nyersolaj, benzin, benzol, ergin, spiritusz, petroleum, világitógáz, földgáz, Dowson- gáz, vizgáz, kohó- és torokgázok.
A kőszén, barnaszén és tőzeg nagy nyomás alatt tömö
rített növényi részek igen lassú szerkezeti átalakulásából szár
mazik és pedig úgy, hogy idővel föld, üledékrétegekkel borítva, a tömörödés következtében vegyileg megkötött vizüknek nagy részét elvesztik, színük elváltozik és széndúsabbakká válnak, mint voltak.
Legrégibb szén a kőszén. Legritkább és legértékesebb Koszén.
fajtája az anthracit. Kalória tartalma kg.-ként 8000. A kőszenek többnyire szilárd kőzet formájában fordulnak elő, csak a pyrit
Barnaszén.
T özeg.
Faszén.
Koksz.
. Nyers- petróleum.
Benzin.
tartalmú kőszén (ilyen a pécsi szén) hull szét a levegőn apró darabokra. A kőszenek melegfejtő képessége 6500—7700 kaló
ria között változik kg.-ként aszerint, hogy mennyi palával, szennyezéssel vannak keveredve. A kőszenek a barnaszenektől abban különböznek, hogy kokszolhatok, mig a barnaszenek nem. A barnaszenek kaloriatartalma kisebb, mint a kőszéné s 2200—4500 kalóriáig változhat kg.-ként. A tőzeg, amely le
csapolt mocsarak medencéjében nagy területeket foglal el, circa 3000 kalóriát képes adni kg.-ként, iszaptól mentes, száraz állapotban. Úgy a kőszén, barnaszén, sőt újabban a tőzeg is, gázmotorok üzemanyagai között nagy szerepet játszanak, mert éghető gázt képesek fejleszteni, sőt egészen átalakíthatok gázzá.
Egy kg. kőszénből vagy anthracitból 4—5 m:! gáz állítható elő, m'-kéní 1200 kalória melegfejtő képességgel. Egy kg. koksz 3—4 m;i, egy kg. faszén 4'5 5 m:i gázt ad. Az átalakítás, amint arra részletesen kitérünk, különleges szerkezetekben, generáto
rokban történik.
A faszén kg.-ként 6500—7500 kalóriát ad. Nagy tömeg
ben a fának kevés levegővel való erős felhevitésével állítják elő. Kitűnő kénmentes tiszta tüzelő anyagot szolgáltat.
A kőszén vagy retortákban, (zárt edényekben) vagy ke
mencékben alakittatik át kokszá. Mig a világitógáz termelésé
nél melléktermékül nyert retorta vagy gázkoksz fekete, törékeny, addig a kemencékben gyártott koksz — az úgynevezett kohó
koksz — szürke, rendkívül kemény s nagy ellenállású. Meleg
fejtő képessége a koksznak 6300—6700 között változik.
A nyerspetroleum, naphta, nyersolaj maga ritkán, lepár
lási termékei azonban gyakran használt tüzelő anyagok a gázmotoroknál. Melegfejtő képessége 9600—10.800 kalória kg.- ként. Fajsulya 0’8°.
Ha nyerspetroleumot hevítünk 80°— 100" Celsius között benzingőzök távoznak belőle, amelyek felfogva s lehűtve, a folyékony benzint adják. Fajsulya 15° Celsiusnál 0'68— 0‘76 között változik. Melegfejtő képessége 10.300 kalória kg.-ként.
A benzin párolgó képessége fajsulyától függ. Minél kisebb fajsúlyú, tehát minél könnyebb, annál gyorsabban párolog. A magasabb fajsúlyú benzin nehezebben párologtatható el Mint
hogy a nyerspetroleum lepárlásánál nehezebb o-72—0'74 faj
súlyú benzinek sokkal nagyobb mennyiségben párolhatok le, ezek olcsóbbak s ipari motorok céljaira jól felhasználhatók.
Automobil- s repülőgép-motorokhoz a könnyebb s gyorsan párolgó benzint használjuk. A benzin rendkívül tűzveszélyes.
Kezelése különös elővigyázatot igényel. A külső levegő hő
mérsékletén is gyorsan párolog s éghető gőzöket fejleszt. A zsírt, olajat, gummit oldja, tehát tömítésre ezen anyagokat benzinvezetéknél nem szabad felhasználni. Hígfolyóssága miatt könnyen átszivárog a legkisebb résen, repedésen.
A tisztított petroleum a nyers petróleumnak szintén bizo
nyos hőfokon való lepárlási terméke. — Kalória tartalma 10.300.
Kg.-ként, fajsulya O'79—0'82.
A nyers petróleumnak magasabb hőfokra való felhevité- sénél kapjuk a gázolajat vagy kékolajat, amely igen jól hasz
nálható fel Diesel motorok üzeméhez.
Kőszénnek kokszra való átalakításánál melléktermékül nyert kőszénkátrányt ha hevítjük 80° Celsiuson éghető gőzök távoznak belőle, amelyek lehűtés után a benzolt adják. — Faj
sulya 0'88. 9.600 kalóriát ad kg.-ként.
Még magasabb fokon való lepárlásnál kapjuk a Német
országban ergin-nek nevezett benzolhoz hasonló terméket. — Előnye, hogy olcsóbb mint a benzol s forrás és lobbanás pontja magasabban van mint a benziné vagy benzolé.
A spiritusz magas alkohol tartalmú alkoholvíz .keverék.
A szokásosan használt spiritusz 90°/0 alkoholt és 10"/0 vizet tartalmaz. Fajsulya 0'83. 6.500—6.800 kalóriát fejleszt kg.-ként.
Minthogy rendkívül drága, mint tüzelőszer motoroknál ma számba sem jöhet.
Világitó gáz. Kőszénnek retortákban való kokszolásánál állítják elő. 100 kg. kőszénből körülbelül 28 m:; világitó gáz fejleszthető. Köbméterenként 5000—6000 kalória melegfejtőké- peséggel A legrégebben használt gáz motorikus célokra. A Le
noir és Otto motorok ezzel dolgoztak hosszú időn keresztül.
Földgáz. Ismeretes, hogy bizonyos területeken alkalmazott fúrásoknál gázok elemi erővel, nagy nyomással törnek elő a földből. A kiáramló gáz (mocsárgáz) m:1-ként 8000 kaloriás, te
hát kiválóan felhasználható motorikus célokra.
Minthogy a földalatti gázmedencék kutatása és megnyitása most van folyamatban, a földgáz szolgáltatás körletében gáz
motorok üzeméhez a közeljövőben nagy mértékben fog felhasz
náltatni.
Torokgázak. A nagy olvasztók torkából távozó gázakat sok ideig semmiféle ipari célra sem használták fel. Csakhamar rájöttek, hogy az eltávozó gázok minden m3-re 900 kalóriát, tehát tekintélyes melegmennyiséget tartalmaz. Eleinte kazán tü
zelésre, majd az egyedül helyes célra, nagy egységű gázmoto
rok hajtására használták fel.
Ha meggondoljuk, hogy a hatalmas vasolvasztó kemen
cék torkán át minden tonna nyersvasra 2500 m3 900 kaloriás gáz állhat gázmotorok céljaira rendelkezésre, úgy könnyen ki
számítható, hogy egy közepes nagyságú nagyolvasztó 150 tonna napi nyersvas termelés mellett 600 HP gázmotor telepet tud 24 órán át gázzal ellátni.
A kohó koksz előállítására szolgáló kokszoló kupoló kemencék távozó gáza m:i-ként 4000 kaloriás s minden előáj'i- tott tonna kohókoksz után 130 m;i 4000 kaloriás gáz használ
ható fel gázmotorokban. Vannak koksz telepek, ahol a napi
Gázmotorok. 2
Tisztitott petroleu.n.
Gázolaj v.
kékolaj.
Benzol.
Ergin.
Spiritusz.
Világító gáz
Földgáz.
Torok gázok.
Kohó-gáz,
termelés 300 tonna. 300 tonna előállítása mellett 3000 HP gázmotor telep tartható gázzal üzemben.
A torok gáz és kohó koksz kupolók gáza teremtették meg már a múlt évszázad végén a gázmotor óriásokat.
Elégetése Az égés a tüzelő anyag természete szerint kétféle lehet.
K ' Vannak tüzelő anyagok (fa, kőszén, barnaszén, tőzeg stb.) melyek lángra lobbanva égnek el, mások pedig (koksz, faszén) láng nélkül izzással égnek. Amint tudjuk lánggal csakis azon anyagok égnek, amelyek felhevitésük alkalmával meggyujtható gázokat fejlesztenek.
Az égéshez levegő szükséges. Levegő nélkül égés nem lehet. Ha kemencében szén, koksz vagy faszén réteget meg- gyujtunk, illetve izzásba hozunk s a tökéletes elégéshez szük
séges levegő mennyiségről gondoskodunk, minden szénparány a levegőből két oxigén részecskével egyesülhet és széndioxid (CO>) áll elő. Ha levegő hozzávezetés tökéletlen úgy minden szénparányra csak egy oxigén részecske jut s szénoxid (CO), széngáz keletkezik. A szénoxid rendkívül veszedelmes, szín, iz és szagnélküli gáz, a mely igen sok esetben halálos mérgezé
seket okozott. Szénoxid azonban előállítható úgy is, ha akár kevés, akár sok levegő hozzájárulása mellett az alsó rétegekben keletkezett széndioxidot 500° C.-nál magasabb hőfokú izzó réte
gen vezetjük keresztül. Ilyen széndioxid parány lesz belőle.
(C02 + C = 2CO.)
széngáz Amilyen veszedelmes a széngáz zárt helyiség lakóira, ( 0> olyan áldásos működést fejthet ki a széngáz (CO) ipari motor
jainkban. Egy kg. tiszta szénoxid melegfejtő képessége 2442 kalória; köbméterenként 3062 kalóriával. A széngáz levegővel robbanó keveréket képez, meggyujtva kékes lánggal ég. Faj- sulya majdnem ugyanaz, mint a levegőé.
A széngáz előállítása álló hengeralaku kemencében tör
ténik, melynek az alján rostély van, fönt pedig csatorna a keletkező gázok elvezetésére. Az álló kemencét töltsük meg szénnel, gyújtsuk meg s gondoskodjunk csak annyi levegő hozzá- vezetéséről, hogy széndioxid helyett szénoxid keletkezhessék.
A távozó gázokat, melyben a szénoxid a levegő nitrogénjével van keveredve vezessük s gyűjtsük egy gáztartányba. A kelet
kezett s távozó gáz igen magas hőfokkal bír s nr'-ként 800—900 kalóriát ad. Nagy hőfoka miatt mielőtt fölhasználjuk a gázt le kell hűteni. Ez a gáz azonos a nagyolvasztók torokgázaival.
wzgaz. Ha 800° Celsiusnál magasabb hőfokú izzó szénrétegen vízgőzt nyomunk-keresztül, azt tapasztaljuk, hogy a viz, illetve vízgőz alkotó elemeire hydrogenre és oxigénre bomlik fel. Ha pedig a hőfok 800° Celsius alatt jár a viz felbontása sem történvén meg, a gázban hydrogén csak igen kevés lehet s csak az előbb említett magas hőfokú torokgáz képződik.
A víznek alkotó részeire való felbontása igen sok mele
get emészt s így a felhevült szénréteg erős lehűlését vonja
maga után. Az igy előállított vizgáz fejlődését bizonyos idő után be kell szüntetni s a viz további bevezetését csak akkor folytatni, ha csak levegő bevezetésével a szénréteg újból erős izzásba jött. Ez idő alatt a gázfejlesztő természetesen az előb
bitől lényegesen különböző gázt ád. Amíg az előbbi gáz, a vizgáz nT-ként 2500—2800 kaloriás, az utóbbi nem más mint a már említett torokgáz, maként 800—900 kalóriával. Amíg a torokgáz egy köbméterében csak circa 20 köbdeciméter hydro- gén van, addig a vizgáz 400—500 köbdeciméter hydrogént is tartalmazhat. A vizgáz nagy hyrogéntartalma magyarázza meg nagy kalória tartalmát m:!-ként.
A vizgáz gázmotor céljaira, minthogy előállítása nem foly
tonos, ritkán használtatik fel. Világítási és fűtési célokra hasz
nálják.
Ha a vizgázat a gázfejlesztő előbb tárgyalt 800 kaloriás Dowson^ z- gázával keverhetnők magában a gázfejlesztőben, anélkül hogy
a szénoszlop hőfoka a vízgőz bevezetéssel csökkenjen, úgy a keletkező gáz nagyon jól fölhasználható volna gázmotorok céljaira s az üzem is folytonos maradna.
Ha egy gázfejlesztő kemencében, generátorban az izzó szénrétegen csakis annyi vízgőzt s levegőt vezetek keresztül, hogy az izzó oszlop nagyon le ne hüljön, de a vízgőzöket még megbontsa, a keletkezett gáz a torokgázokénál m:1-kéní jóval több meleget fog tartalmazni s azonkívül más előnyös tulaj
donságokkal is bír.
A torokgázzak hőmérséklete igen magas volt s (majdnem 2000°-ot is kitehet) a gázmotor céljaira csakis hűtés után hasz
nálható fel. A hűtéssel természetesen a meleg egy része kárba megy. Az utóbb tárgyalt kevert gáz — amelyet előállítójáról Dovson gáznak is neveznek — csak 500° Celsiussal bír, emel- let hydrogén tartalma köbméterenként 140—150 köbdeciméter lévén, melegfejtő képessége köbméterenként a torokgáz 800—900 kalóriájával szemben 1200—1250 kalória. A hydrogénnak gyúj
tási hőfoka magasabb lévén, mint a szénoxidé, a keverék az erősebb összenyomás nagyobb hőfokát is kibírja. További eiőny, hogy a Dowson gáz hydrogén tartalmánál fogva leve
gővel gyorsabban és tökéletesebben keveredik, az égés a gyúj
tás pillanatában sokkal gyorsabban terjed. A hydrogén meg- gyujtva vízgőzzé ég el s a levegőnek (égésterméknek) hőfokát lehűti. Ha Dowson gáz a motor hengerében meggyujtva elég, a hydrogén említett hütő hatásánál fogva az égésterméket hűti, ami azért fontos, mert a motor hengere nem melegszik fel túlságosan, a hűtéshez tehát kevesebb viz szükséges.
Alábbi gázalaku tüzelő anyagokat a torokgázt, generator (Dowson) és vizgázt alkotó elemeire bontva fel vizsgáljuk meg, hány térfogat százalékot tartalmaznak nagy megközelitéssel a szénoxid, nitrogén és hydrogén gázakból.
2*
Torokgáz Vízgáz Generator-vízgáz Dowsongáz
Szénoxid C O . . . 24 «/0 40-9 0/0 26-0 0/0 Széndioxid C O2 . .
O O1
0" 17 0/0
*0X5
5’6 0/0
*oJD1
o~ 6'9 0/0 Nitrogén N2 . . . bß
«2 56'2 0/0 2öuo 1« O/o "cd
2bfl_ 52-4 0/0
S3J -0 '( V
Hydrogén Hs . . . OO 2-0 o/o g 51-4 0/0 g 14-3 o/o Más gázok
Szénhydrogénck . . 080/9 0’2 O/o 0'4 %
Kalória tartalom köb
méterenként . . . 800—900 kai. 2500- 2800 kai. 1200— 1250 kai.
A gázok elégetése a motorokban.
Amint már előbb tárgyaltuk a tüzelőanyagok gázzá átala
kítva a motorok hengerében égnek el. Úgy a szilárd, csepp
folyós, valamint gáznemü tüzelő anyagok szén és hydrogén vegyületek. Ezek elégetése csakis levegő jelenléte mellett lehet
séges. Az égés amint a szén elégetésénél megemlítettük lehet izzással s lánggal való égés. Lánggal égnek levegő jelenlétében mindazon szilárd s cseppfolyós tüzelő anyagok, melyek éghető gázokat fejlesztenek. Izással azok, melyek éghető gázokat nem képesek fejleszteni (faszén, koksz). Az égés tökéletes, ha a szükséges levegő jelen van; tökéletlen ha az égés kevés levegő mellett megy végbe.
Ha az elégés tökéletes, úgy minden szénrészecske szén
dioxiddá s minden hydrogén részecske vízzé ég el. Tökéletlen elégésnél szénrészecskék távoznak elégetlenül korom alakjában s minden gázrészecske nem jutván levegőhöz el nem égve, melegét át nem adva haszontalanul távozik az égési térből.
Kísérletileg meg van állapítva, hogy minden tüzelő anyag tökéletes elégetéséhez mennyi levegő szükséges.
1 kg. s z é n ...10 m'! levegő 1 „ b e n z i n ... 20—40 nv' „ 1 „ petroleum . . . . 15—20 m:i „ 1 m:i világitó gáz . . . 5—12 m*
1 m:! generator gáz . . . 1 m:! „
A gázok égésének sebessége függ attól, hogy mennyi levegővel vannak keverve s hogy hydrogén vagy nitrogén
