Sodavandslokomotiv

Brændløst sodavandslokomotiv i Aachen omkring 1884

Den soda lokomotiv er en brand-fri damp lokomotiv . Det blev udviklet af Moritz Honigmann i 1883 og er baseret på et princip, der sjældent bruges til dampgenerering.

Processen blev beskyttet af Honigmann den 8. maj 1883 under patentnummer 24993 i Berlin. Titlen på patentet var: Om processen til udvikling af trykdamp ved at absorbere den udgående maskindamp i kaustisk soda eller kaustisk kaliumchlorid af Moritz Honigmann i Grevenberg nær Aachen.

funktionalitet

Damp overføres til en stærk natriumhydroxidopløsning , i princippet kan andre opløsninger også tænkes. Dampen absorberes fuldstændigt i opløsningen ved temperaturer på 130 ° C og derover. Opløsningsprocessen ( lugt fortyndes med vandet) frigiver samtidig varme ( kondensvarme og entalpi af opløsning ), og opløsningen opvarmes. Denne opvarmede opløsning bruges derefter til at opvarme den aktuelle dampkedel. Opløsningen bliver varmere og mere vandig over tid, indtil den ikke længere kan absorbere vand og begynder at koge sig selv.

Den standard dannelses-enthalpi af fast natriumhydroxid (NaOH) er -426,7 kJ / mol ; den for opløst NaOH -469,6 kJ / mol. Når NaOH opløses fuldstændigt, frigives 42,9 kJ / mol i form af varme. Fast NaOH har en molær masse på 39,997 g / mol (svarer til 25,002 mol / kg). Så per kilo fuldstændigt opløst fast stof frigives 1072,6 kJ (= 0,298 kWh). Imidlertid kunne kun en del af denne energi bruges, fordi natriumhydroxidet allerede var i opløsning, da lokomotivet blev fyldt .

På tankstationen blev lokomotivet fyldt med 900 kg, 83% natriumhydroxidopløsning ved 180 ° C. Energiindholdet blev senere beskrevet som " en påfyldningsvægt på 20 kg pr. Hestekræft time". Fra disse oplysninger er det imidlertid ikke klart, om det er dampmotorens mekaniske effekt eller kedelens termiske effekt . Værdien svarer til en energitæthed på ca. 36,8 Wh / kg kaustisk opløsning, med 900 kg er resultatet en "tankkapacitet" på ca. 33,1 kWh. Et moderne blybatteri kan nå op til 60 Wh / kg sammenlignet med benzin har det en energitæthed på 12 kWh / kg, hvilket er mere end tre hundrede gange så meget.

Ud over den varme, der blev opnået fra opløsningen, blev kondensvarmen til udstødningsdampen brugt og gik ikke tabt. På denne måde kunne fordampningsvarmen fra fødevandet opnås fra udstødningsdampen, og kun den energi, der kræves til at udføre arbejde, skulle tilvejebringes af lagertanken.

Honigmanns sodavandslokomotiv

Honigmann installerede en sodavand a (billedet til højre) på sine lokomotiver , hvor en kedel b står. Fra bunden af ​​kedlen strækker et stort antal kedelrør c sig næsten til bunden af ​​sodavand. Et rør d fører fra den øverste, dampfyldte del af kedlen til dampcylindrene f, et andet e fører fra disse til den nedre del af sodakedlen. Hvis damptrykket i b fra starten er højt nok til at drive maskinen, kommer den brugte damp igennem e ind i kaustisk soda, hvor den opløses og opvarmer opløsningen ved at afgive varme. Dette tillader igen nok vand til at fordampe i b til at holde maskinen kørende gennem varmeoverførslen gennem kedelrørene c . Opvarmningen af ​​vandkedlen regulerer sig selv. Jo mere maskinen gør, jo mere damp den forbruger, jo mere damp tilsættes også den kaustiske soda, og jo mere varme genereres.

Efter cirka fire til fem timer blev natriumhydroxidopløsningen ineffektiv ved fortynding. Derefter skulle det drænes og fordampes igen. Kedlen blev fyldt med frisk, koncentreret opløsning. Vandet, der fordamper i b, blev erstattet af en dampstrålepumpe fra en vandopbevaringsboks g .

Sodakedler, kogende rør og damppander skal være lavet af korrosionsbestandigt materiale (på det tidspunkt var det hovedsageligt kobber ), fordi jern angribes af kaustisk sodavand ved høje temperaturer. Sammenlignet med damp opbevaring lokomotiv, sodavand lokomotiv har en mere kompliceret og dyrere at fremstilling kedel og et vandreservoir. På den anden side er den ikke kun ildfri og røgfri, men udsender heller ikke damp. Det er også kendetegnet ved en længere levetid efter påfyldning, så samtidig reduceres risikoen for, at køretøjet sidder fast midt på ruten .

historie

Honigmann havde bygget en maskine af denne type til hestevognfirmaet Aachen og Burtscheider i Aachen . Det blev drevet fra juni 1884 til marts 1885 på en rute på en kilometer. To sådanne lokomotiver blev brugt til kulminedrift nær Aachen. I Berlin-Charlottenburg kørte en sporvogn med sodavand også på prøvebasis . Den Leipziger hest jernbaneselskab resulterede fra slutningen af februar 1886 prøvekørsler mellem centrum og depotet i Plagwitz med Halle Maschinenfabrik "System Honigmann" leveret sodavand lokomotiv med 11 tons opererer vægt ved.

Ligesom prøvekørslen i Leipzig var resultaterne af prøvekørslen i Aachen faktisk ret positive. Det siges: ”Maskinens bevægelse var så rolig og stabil, at passagererne kunne lide at køre på den.” Gradienten på 3% blev håndteret af sodalokomotivet, i modsætning til hestevognen uden problemer. Mens en kilometer rejse med hestevogn kostede operatøren 25 pfennigs, kostede Natronbahn kun 16 pfennigs.

Der var åbenbart problemer med genfordampning af den fortyndede kaustiske soda. I Aachen blev kobberkedler brugt til dette, som siges at være blevet opløst af kaustisk sodavand over tid. Imidlertid blev eksperimenter på dette udført af professor Alois Riedler, som fik overladt vurderingen af ​​teknologien og hans assistent Gutermuth fra det tekniske universitet i München med en støbejernskedel . Der var en vis reduktion i vægtykkelsen på grund af kaustisk sodavand, hvorfra de to beregnede, at fordampningsanlæggets kedel skulle udskiftes hvert andet til hvert år. De ansvarlige undgik sig disse omkostninger. Imidlertid udviklede Honigmann et system til at fordampe kaustisk soda under vakuum. Omkring 80 ° C ville have været tilstrækkelig til dette. Ved denne temperatur skal støbejernskedlerne vare fire tusind gange længere. Et sådant apparat blev brugt til at fordampe kaustisk sodavand i Honigmanns sodafabrik.

De ansvarlige henviste også til et sporsystem, der ikke kunne opretholde vægten af ​​sodalokomotivet i det lange løb og stoppede eksperimentet efter otte måneder.

På trods af dets fordele, især sammenlignet med konkurrencen fra hestevogne og tidlige damplokomotiver på det tidspunkt, hvis anvendelse i bebyggede områder ikke var uden problemer på grund af røg- og dampemissioner, kunne denne byggemetode ikke sejre.

Denne form for termokemisk varmelagring anvendes imidlertid til varmelagring, f.eks. B. i forbindelse med solsystemer , blev brugt igen i slutningen af ​​det 20. århundrede.

litteratur

  • Journal of the Association of German Engineers , år 1883, s.730.
  • Journal of the Association of German Engineers , år 1884, s. 69 og s. 978.
  • Engineering dateret 27. februar 1885.
  • Tidsskrift for hele lokal- og sporvognssystemet , år 1885, s. 74.
  • Christian Mähr : Sodavandslokomotivet. I: Glemte opfindelser. 1. udgave, 2002. / 2. udgave, DuMont Buchverlag , Köln 2006, ISBN 978-3-8321-7744-7 , s. 27-46.

Weblinks

Individuelle beviser

  1. ↑ a b c d Christian Mähr: Glemte opfindelser. Dumont, Köln 2002, ISBN 3-8321-7816-3 , s. 27 ff.
  2. ^ Conrad Matschoss : Mænd af teknologi. En biografisk manual. Berlin 1925. / Genoptryk (med en introduktion af Wolfgang König): Düsseldorf 1985, ISBN 3-18-400662-X .
  3. ↑ Deutsche Bauzeitung , bind 20, 1886, nr. 18 (fra 3. marts 1886), s.107 .