Schotse ketel ontwerpen voor Stuart D10 en voedingswaterpomp

Een van de belangrijkste dingen bij een stoominstallatie (of het nu een stationaire machine of een locomotief is) is de ketel

Moderator: Moderators

Kapitein
Berichten: 3
Lid geworden op: di jul 26, 2016 5:43 pm

Schotse ketel ontwerpen voor Stuart D10 en voedingswaterpomp

Berichtdoor Kapitein » do jul 28, 2016 9:10 pm

Beste allemaal,

Ik ben nieuw hier op het forum, nieuw met stoom en heb me aangemeld omdat ik hoop dat jullie ervaring mij kan bevestigen dat ik de juiste weg op ben.

Om te beginnen een klein beetje achtergrond; ik ben modelbouwer van een schaalmodel Engelse S-spant (zeiljacht) uit de jaren '30. Daar zitten erg veel messing details in/aan. Al jaren denk ik ook na over een project dat ik in de toekomst wil gaan bouwen. Het betreft een overnaads gebouwde stoomsloep met zelfgebouwde ketel, Stuart D10 en een voedingswaterpomp. Het geheel zal 1-1,2 meter lang worden en ik wil met de ketel beginnen omdat ik daar nu goed de mogelijkheden voor heb. Gezien het formaat van de ketel en wat indicatieve waardes voor stoom productie e.d. die ik heb kunnen vinden blijf ik ver buiten de ongekeurde ketels (< 2 liter, max 3 bar). De ketel zal daarbij gebouwd worden uit koper.

Om meer dan de indicatieve waardes te hanteren bij het ontwerp van de ketel ben ik aan het rekenen geslagen. Van internet en uit het boek 'handboek model stoommachines' heb ik alle informatie en formulies gehaald die ik nodig denk te hebben maar toch lijkt me me fijn om het te checken bij jullie; wel zo veilig en een goede bijdrage aan een positieve ervaring hoop ik.

In de Excel sheet (bijlage) heb ik stapsgewijs het stoomverbruik berekend zodat ik weet wat de ketel aan de machine moet gaan leveren. Omdat het eenvoudig te doen is heb ik dat voor alle (eenvoudige Stuart modellen gemaakt).
Kunnen jullie controleren of ik dit goed heb gedaan en of ik niks over het hoofd heb gezien?
Ik twijfel ook over (het minder relevante) stukje wat betreft de berekening van het vermogen maar het is leuk om te weten en compleet te zijn. Ik loop maar te worstelen met de benadering van Pm en in welke eenheid wordt het vermogen hier berekend? Klopt mijn aanname voor 80% vulling en 0.7 expansiefactor? De formule komt uit het eerder genoemde boek.

Ik ben me bewust van het feit dat de berekening nog niet compleet is; de volgende stap is het berekenen van het stoomverbruik van de voedingswaterpomp (waarschijnlijk verticale Southworth). Hier volgt weer de pomp capaciteit uit en als laatste zal ik het brandstof verbruik berekenen zodat de watertanks en de gastanks op de gewenste vaartijd wordt afgestemd.

Ik ben erg benieuwd naar jullie ervaringen en feedback.

Alle goeds!

Note
Ik heb de berekening in een zip file verpakt i.v.m. het toelaten van specifieke bestandsformaten op dit forum.
Je hebt niet voldoende permissies om de bijlagen van dit bericht te bekijken.

Stoomsnor
Berichten: 14
Lid geworden op: vr mei 08, 2015 5:48 pm

Re: Schotse ketel ontwerpen voor Stuart D10 en voedingswaterpomp

Berichtdoor Stoomsnor » zo aug 07, 2016 2:47 pm

Hallo Kapitein! Leuk project!
Ik had hetzelfde probleem en heb inmiddels behoorlijk veel tijd besteed aan de berekeningen die ik nog steeds aan het verfijnen ben.
Om een en ander meer precies uit te rekenen heb ik wat meer informatie nodig.
Het gaat dan om onder meer:
-ik neem aan dat je op verzadigde stoom draait en niet oververhit?
-de daadwerkelijke druk waarop je gaat draaien, de maximum druk is weliswaar 3 ato maar dan zou je veiligheid constant openen. een lagere druk is m.i. reeeler.
-de diameter van de zuigerstang
-de diameter van de lagedrukcilinder in het geval van de 2-cilinder Stuarts
-de inhoud van de schadelijke ruimte, al kan die geschat worden tussen de 8 en de 12 procent
-ik heb geen ervaring met hele kleine machines, maar de vulling zou zomaar 100 procent kunnen zijn...

Het vermogen is met deze gegevens dan ook wat nauwkeuriger te berekenen.
Voor de voedingwaterpomp is het aantal cilinders van belang en uiteraard de slag en zuigerdiameter.
Met vriendelijke groet,
Stoomsnor

Kapitein
Berichten: 3
Lid geworden op: di jul 26, 2016 5:43 pm

Re: Schotse ketel ontwerpen voor Stuart D10 en voedingswaterpomp

Berichtdoor Kapitein » za aug 13, 2016 12:36 pm

Ha Stoomsnor. Excuus voor de late reactie, ik ben nog in afwachting van wat extra 'literatuur', ik heb ook nog het Handboek Modelstoomketels van de NVM besteld.

- Ik dacht wel nog een oververhitter te makan, gewoon enkele wikkelingen door de rookkast.
- De druk waar ik echt op ga draaien zal dan 2-2,5 bar zijn? Ik neem aan dat dat heel erg afhangt van de bouw van de machine (bij welke druk deze begint te draaien) en de belasting - de schroef in dit geval.
- De diameter van de zuigerstang is 4mm.
- Het is een 2 cilinder, 1 traps (geen compound)
- Exacte details heb ik niet, maar 10% lijkt me gangbaar toch?
- In van Dort en Oegema staat een tabel waaruit je, indien de vulling bekend is, afhankelijk van het aantal expansie stappen de nominale expansiefactor kan herleiden. Hoe de vulling bepaald moet worden staat daar (in heb wel een oude druk zag ik) niet bij beschreven helaas.

Voedingswaterpomp kom ik een heel eind mee denk ik als de details van de machine zelf wat meer staan.

Met groet,
Kapitein

Stoomsnor
Berichten: 14
Lid geworden op: vr mei 08, 2015 5:48 pm

Re: Schotse ketel ontwerpen voor Stuart D10 en voedingswaterpomp

Berichtdoor Stoomsnor » di sep 06, 2016 7:40 pm

Hallo Kapitein! Het heeft even geduurd ivm andere (ook leuke) werkzaamheden aan mijn eigen project.

Ik heb de drie machines voor je doorgerekend, vooralsnog voor verzadigde stoom.
Ik zal je de berekeningen besparen omdat die nogal minitieus en uitgebreid zijn.
Ik heb gerekend met jouw gegevens en voor het overige redelijke aannames gedaan.

Zo ben ik uitgegaan van een absolute werkdruk van 3,41325ata.
Omdat je een atmosferische uitlaat hebt heb je een absolute tegendruk van 1,01325ata.
De schadelijke ruimtes heb ik gemiddeld op 10% en de vulling (op jouw aangeven) op 80%.
Verder heb ik daarbij het door jou aangegeven toerental van 1000rpm aangehouden.

De Stuart 10V levert dan 0,05 IPK en daarmee 0,04 PK op de schroef bij een verzadigd stoomverbruik van 0,67kg/uur.

De Stuart D10 levert dan 0,10 IPK en daarmee 0,07 PK op de schroef bij een verzadigd stoomverbruik van 1,33kg/uur.

De Stuart Twin Launch levert dan 0,21 IPK en daarmee 0,15 PK op de schroef bij een verzadigd stoomverbruik van 2,79kg/uur.

Alle drie zitten ze daarmee op 13,39kg/IPK/uur.

Op een je eerdere vraag terug te komen;
De expansiefactor is afhankelijk van het expansievoud, welke op zijn beurt oa afhankelijk is van het percentage schadelijke ruimte en het percentage vullingsgraad.
Het expansievoud bedraagt bij al deze machines 1,22 en de expansiefactor wordt daarmee 0,9822. De werkelijke gemiddelde zuigerdruk wordt daarmee bij de Stuart 10V en de D10 2,11ata en bij de Stuart Twin Launch 2,34ata.

Ik hoop je dat iets aan deze gegevens hebt, veel succes verder met je project!
Met vriendelijke groet,
Stoomsnor

Kapitein
Berichten: 3
Lid geworden op: di jul 26, 2016 5:43 pm

Re: Schotse ketel ontwerpen voor Stuart D10 en voedingswaterpomp

Berichtdoor Kapitein » di sep 06, 2016 9:52 pm

Dag Stoomsnor,

Leuk je reactie te lezen. Uiteraard geef je je eigen bouw projecten ook eens voorrang! Ik begrijp dat niet eenvoudig is de berekeningen van een 'bierviltje' naar een heldere berekening te vertalen en dat hier zeker wat tijd in gaat zitten. Het is nu al leuk te zien wat er ongeveer aan vermogen geproduceerd zal worden door de machine. Hartelijk dank hier voor!

Momenteel ben ik nog wat aan het stoeien met de berekeningen en het ontwerp van de ketel. Dit ook aan de hand van het handboek van de NVM. Wanneer dat meer gestalte heeft gekregen dan zal ik weer van me laten horen.

Alle goeds,
Kapitein


Terug naar “(stoom)Ketels”

Wie is er online

Gebruikers op dit forum: Geen geregistreerde gebruikers en 0 gasten

cron