Przewodnik praktyczny dla użytku maszynistów/I

<<< Dane tekstu >>>
Autor	Jan Pietraszek
Tytuł	Przewodnik praktyczny dla użytku maszynistów i ich pomocników na drogach żelaznych
Wydawca	Towarzystwo Dróg Żelaznych Warszawsko-Wiedeńskiéj i Warszawsko-Bydgoskiéj
Data wyd.	1873
Druk	J. Berger
Miejsce wyd.	Warszawa
Źródło	Skany na Commons
Inne	Cały tekst Pobierz jako: EPUB  • PDF  • MOBI
Indeks stron

›››

[1]

ROZDZIAŁ I.

Ogólne pojęcie pary i sposób jej zastósowania do poruszania maszyn.

1. Co to jest para?

 Para jest to woda doprowadzona przez rozgrzanie, do stanu lotnego. W każdéj temperaturze, nad powierzchnią, wody tworzy się para, z któréj następnie powstają chmury, w każdéj porze roku. Parowanie wody odbywa się nawet przy nizkiéj temperaturze powietrza, lecz tylko na jéj powierzchni. Ale ogrzewając wodę w jakiém naczyniu do 100 stopni termometru czyli ciepłomierza Celsiusza, to cała ilość wody, wystawiona na działanie podwyższonéj temperatury, będzie wydzielała z siebie parę wodną. Takie zjawisko nazywamy gotowaniem czyli wrzeniem; temperaturę zaś w któréj gotuje się woda, nazywamy punktem wrzenia wody. Materya lotna formująca się podczas tego wrzenia, znaną jest powszechnie pod nazwiskiem pary wodnéj.
 Byłoby niezmiernym błędem, owe chmury parowe wychodzące z komina lokomotywy, lub téż z kotła parowego, uważać za prawdziwą parę; albowiem w téj chwili, kiedy para staje się białą i do chmur podobną, już przestaje być parą. Owe [2]chmury do mgły podobne, składają, się z cząstek wodnych ale nie parowych. Gdybyśmy bowiem jakieś naczynie szklanne napełnili parą, to para ta byłaby tak niewidzialną dla naszego oka, jak jest niewidzialném powietrze. Dla tego bardzo słusznie można powiedzieć, że para jestto woda zamieniona w powietrze.

2. Od czego zależy punkt wrzenia?

 Punkt wrzenia zawisł od czystości wody i od ciśnienia działającego na jéj powierzchnię. Im więcéj woda zawiera w sobie obcych cząstek jak np. ziemnych, solnych, albo téż tłustych substancyj, tém dłuższego potrzeba czasu do jéj zawrzenia. Jak przy zwyczajném ciśnieniu powietrza, wrzenie wody ma miejsce w temperaturze 100 stopni, tak znowu w rozrzedzoném powietrzu, np. na wysokich górach, wieżach i balonach, wrzenie wody w daleko niższéj odbywa się temperaturze, aniżeli na dolinach; a nawet w szklannéj rurce, oswobodzonéj zupełnie z powietrza, zagotuje się woda od samego ciepła ręki, czyli przy 33 stopniach Celsiusza.

3. Co rozumiemy przez ciśnienie powietrza?

 Powietrze którém oddychamy, otacza jak wiadomo całą kulę ziemską. Istnienie jego daje się ocenić do okoła ziemi w warstwie na 10 mil grubéj, a ciężarem swoim na każdy punkt powierzchni ziemi wywiera ciśnienie, które zowiemy ciśnieniem powietrza. Ponieważ to powietrze ze wszystkich stron nas otacza, a tém samém znajduje się na każdym punkcie w równowadze, dla tego nie czujemy żadnego ciśnienia. Jeżeli jednak ta równowaga powietrza, przez jakąkolwiek przyczynę zniweczoną zostanie, natenczas ciężkość powietrza dotykalnie czuć się nam daje. Takie naruszenie równowagi powietrza ma miejsce np. przy silném rozgrzaniu się warstw powietrznych, przez co [3]nabywa ono pewnego ruchu, a w stosunku do siły czyli do wielkości owego ruchu, powstają: wiatry, wichry i orkany.
 Jeżeli to ciśnienie powietrza zniesioném zostanie z jednéj strony jakiegoś przedmiotu, tak, że tylko jednostronnie działa, to skutek jego będzie całkowity. Jeżeli np. z zamkniętéj w jednym końcu rurki, wyssiemy ustami powietrze, to natychmiast ta rurka przylgnie do języka, w skutek właśnie owéj jednostronnie działającéj siły powietrza. Im cieńszą jest warstwa powietrza, tém jéj ciężar jest mniejszy; ztąd wypływa, że ciśnienie powietrza na wysokich górach, jest mniejsze niż na dolinach, a w głębokich kopalniach znowu większe, aniżeli na powierzchni ziemi.

4. Jak się ocenia lub mierzy wielkość albo siłę ciśnienia powietrza?

 Siłę ciśnienia powietrza mierzy się za pomocą barometru.
 Barometr jest to rurka szklanna, zgięta w kształcie lewarka, mająca dłuższe ramię zamknięte, a krótsze dla dostępu powietrza otwarte. Jeżeli tę rurkę napełnimy merkuryuszem i otwartém ramieniem rurki wystawimy go na działanie powietrza, to średnie ciśnienie powietrza na słup merkuryuszu, utrzyma go w równowadze w drugiém zamkniętém ramieniu, na wysokości 760$^{\tfrac {m}{m}}$ czyli 28 cali paryzkich.
 W miarę zmniejszania się ciśnienia powietrza np. na wysokich górach, wieżach, lub podczas wznoszenia się balonem do góry, zmniejsza się w tym samym stosunku i wysokość słupka merkuryuszu i wtedy zwykło się mówić: że barometr opada.
 Wszelkie zmiany w ciśnieniu powietrza, wskazuje odpowiedni ruch merkuryuszu, za pomocą skali umieszczonéj przy rurce. Jeżeli przekrój poprzeczny rurki równa się calowi kwadratowemu, to słup merkuryuszu równoważący ciśnienie powietrza, na [4]28 cali paryzkich wysoki, ważyć powinien 15 funtów ^[1] Jeżeli zaś powierzchnia przecięcia rurki równa się centymetrowi kwadratowemu, to ciśnienie powietrza będzie równe 1,033 kilogramów. Dla tego téż mówić się zwykło, że powietrze ciśnie na powierzchnię jednego cala kwadratowego ciężarem 15 funtów, czyli na powierzchnię jednego centymetra kwadratowego, ciężarem 1,033 kilogramów i to nazywa się ciśnieniem jednéj atmosfery, czyli po prostu ciśnieniem atmosferyczném. Jeżeli zaś chcemy obliczyć ciśnienie jednéj atmosfery na większą, powierzchnię, to należy wielkość téj powierzchni wyrażoną, w calach kwadratowych pomnożyć przez 15 funtów, a wyrażoną w centymetrach kwadratowych należy pomnożyć przez 1,033 kilogramów; iloczyn w pierwszym razie, da nam w funtach–w drugim razie, w kilogramach żądane ciśnienie.

5. W jaki sposób wytwarza się para do uruchomienia maszyn służąca?

 Przez rozgrzanie wody w naczyniu ze wszech stron zamkniętem, które nazywamy kotłem. W tym celu kocioł w ⅗ częściach napełnia się wodą i z dołu od zewnątrz, albo też od zewnątrz i wewnątrz ogniem rozgrzewa. W próżnéj części kotła nad powierzchnią wody, przez jéj rozgrzanie gromadzi się para wodna i dlatego tę część kotła zowiemy przestrzenią parową. Ściany kotła wystawione na płomień i działanie gorącego powietrza, zowią się ogniowemi czyli powierzchnią ogrzewalną kotła, a najwyższa linia téj powierzchni, zowie się linią ogniową. Woda w kotle powinna się [5]znajdować przynajmniej 1 decymetr (4 cale) nad linią ogniową, a ten najwyższy stan wody, zowie się linią wodną.

6. Jaki skutek para wodna wywiera na zewnątrz?

 Ogrzewając wodę w otwartém naczyniu aż do punktu wrzenia, widzimy, że wydobywająca się z niéj para, ucieka w górę z pewną siłą, pokonywając ciśnienie powietrza działającego na powierzchnię wody. Ta siła pary, będąca w równowadze z ciśnieniem powietrza, zowie się: sprężystością albo siłą prężenia pary.
 Za jednostkę do mierzenia czyli obliczania siły pary, używa się jednostki ciśnienia powietrza i mówi się, że siła pary wydobywającéj się z otwartego naczynia, równa jest jednéj atmosferze, czyli ciśnieniu 15 funtów na każdy cal kwadratowy powierzchni.
 Punkt wrzenia wody otrzymaliśmy przy 100° Celsiusza, a temperatura ta, jakkolwiek daléj kocioł ogrzewać będziemy, pozostanie już niezmienną, ponieważ wydobywająca się para wolno w powietrze uchodzi, a ciśnienie powietrza na powierzchnię wody, zawsze jest jedno i to samo.
 Inaczéj jednak dzieje się z parą wywiązaną w kotle, ze wszech strop zamkniętym. W pierwszéj chwili wrzenia, wywiązująca się para, która w próżni kotła, znajdującéj się nad powierzchnią wody, swobodnie rozchodzić się może, posiada ciśnienie wyrównywające jednéj atmosferze. Przy ciągłém jednakże paleniu, późniéj wydobywająca się para, nie ma już dla siebie miejsca, które poprzednio wydobyta para zajęła. Tym sposobem dalsze tworzenie się pary jest utrudnione, a zatem i następne wrzenie wody musi już odbywać się przy wyższéj temperaturze, t. j. że punkt wrzenia musi być wtedy wyższym od 100° Celsiusza. Z podwyższeniem temperatury, podnosi się i ciśnienie pary w przestrzeni parowéj, a tém samém i ciśnienie na powierzchnię gotującéj się wody.
[6] Kiedy prężenie pary przez ciągłe ogrzewanie wody do dwóch atmosfer czyli do 30 funtów doszło, to wtedy punkt wrzenia, jak to z doświadczenia Regnaulta wiadomo, dosięgnął 121°; przy trzech atmosferach 135°; przy czterech atmosferach ciśnienia 145°; przy sześciu atmosferach 160° C. i t. d. Widzimy więc, że w miarę zwiększania się temperatury pary, powiększa się i jéj ciśnienie, a wielkość owego ciśnienia pary, ocenia się liczbą atmosfer, często jednak liczbą funtów, dla łatwiejszego oryentowania się w podnoszeniu i opadaniu owego ciśnienia.

7. Jakim sposobem para wodna działa szkodliwie na kocioł?

 Para zamknięta w kotle, w chwili swego tworzenia się, to jest przy 100° Celsiusza, wywiéra ciśnienie od wewnątrz na ściany tegoż kotła, równe ciśnieniu powietrza, które z takąż samą siłą od zewnątrz na kocioł działa; tym więc sposobem obadwa ciśnienia: wewnętrzne pary i zewnętrzne powietrza, pozostają z sobą w równowadze, czyli, że nie ma wtedy na kocioł żadnego ciśnienia. Przez ciągłe jednak ogrzewanie wody, podnosi się wciąż prężenie pary, a ciśnienie jéj od wewnątrz na ściany kotła, coraz bardziéj przewyższa ciśnienie zewnętrznego powietrza. Przez to ciągłe podwyższanie się ciśnienia pary od wewnątrz, może nakoniec taki nastąpić wypadek, że ściany kotła tak wysokiego ciśnienia nie wytrzymają, wtedy kocioł pęka — czyli jak się mówi, następuje eksplozya kotła.

8. W jaki sposób korzysta się ze sprężystości czyli siły pary?

 Tym sposobem, że parę zamkniętą w przestrzeni parowéj kotła, prowadzi się za pośrednictwem rury parowéj do cylindra parowego, dokładnie walcowo wytoczonego, w którym tłok przystający do boków cylindra, porusza się tam i nazad.
[7] Para wprowadzona do cylindra, z jednej strony tłoka, jako ciało rozprężliwe, stara się zaraz swoją objętość powiększyć, a ponieważ jednę ze ścian przestrzeni w któréj się znajduje, stanowi tłok ruchomy, popycha go więc naprzód, dopóki długość cylindra na to pozwala.
 Gdy już tłok doszedł do końca cylindra, wprowadza się świéżą parę z drugiéj strony tłoka, a zużytą parę, która już działanie swoje z jednéj strony tłoka spełniła, wypuszcza się właściwym kanałem na zewnątrz cylindra. Tłok, skutkiem działania świeżéj pary, znowu wraca do pierwotnego swego położenia, a ta ciągła zmiana pary, czyli wpuszczanie jéj to z jednéj, to znów z drugiéj strony cylindra, utrzymuje tłok w ciągłym ruchu prostolinijnym tam i nazad, który to ruch prostolinijny, za pomocą odpowiednich przyrządów, zamienia się na ruch obrotowy wału i tym sposobem utrzymuje w biegu całą maszynę parową.

9. Jakie są najgłówniejsze własności pary?

 Najważniejszą własnością pary, jest jéj siła rozprężliwa czyli rozszerzalna, gdyż przez nią jedynie, maszyny parowe stają się użytecznemi.
 Ponieważ, jak wiadomo z doświadczenia, jeden cal kubiczny wody, daje 1696 cali kubicznych pary, nie popełnimy więc wielkiego błędu, przyjmując zasadę, którą daleko łatwiéj spamiętać, że jeden cal kubiczny wody, daje 1-ą stopę kubiczną pary (1,728 cali), ciśnienia jednéj atmosfery.
 W temperaturze 100° gęstość i prężenie pary w naczyniu zamkniętém, równa się gęstości i prężeniu pary wyprodukowanéj w naczyniu otwartém, jedynie pod ciśnieniem powietrza. Przez ciągłe jednak ogrzewanie zamkniętego naczynia, para, jak to wyżéj widzieliśmy, stawać się będzie coraz gęstszą i sprężystszą: przy 121° ciśnie dwa razy, przy 135° trzy razy, przy [8]145° cztery razy tak silnie jak powietrze atmosferyczne; i w tym ostatnim wypadku, mamy ciśnienie wewnętrzne pary na każdy cal kwadratowy kotła 4 × 15 = 60 funtów, które się zowie ciśnieniem bezwzględném; że zaś na każdy cal kwadratowy, ciśnie 15 funtów zewnętrznego powietrza; zatem rzeczywiste czyli użyteczne ciśnienie wewnętrzne pary, wynosić będzie tylko 3 atmosfery czyli 45 funtów na cal kwadratowy powierzchni kotła, które zowie się znowu ciśnieniem względném.
 Do wytworzenia się pary i do utrzymania jéj w tym stanie, potrzebna jest wielka ilość cieplika. Doświadczenia przekonały, że woda do przejścia w stan pary i do utrzymania się w tym stanie, potrzebuje 650 jednostek czyli stopni cieplika, z których tylko 100° daje się czuć i termometrem zmierzyć. Jeden funt pary zawiera biizko 6½ razy tyle cieplika co jeden funt wody, gdy tymczasem oboje pokazują tylko temperaturę 100°. Jeżeli 1 funt takiej pary, połączymy z 5½ funtami wody temperatury 0°, to woda ogrzeje się do 100°. Ażeby jeden funt wody 0° do punktu wrzenia doprowadzić, potrzebujemy do tego 100 jednostek cieplika, aby ją zaś wyparować, potrzeba jeszcze 550 takichże jednostek cieplika. Te więc 550 stopni czyli jednostek, których nie wskazuje termometr, nazywamy cieplikiem ukrytym albo utajonym; zaś 100° czyli jednostek termometrem okazanych, nazywamy cieplikiem wolnym lub widzialnym. Przypuściwszy, że summa ukrytego i wolnego cieplika pary, jakiegokolwiek prężenia, jest zawsze tą samą, mianowicie 650° Celsiusza, 520° Réaumura, 1,378° Fahrenheita ^[2] to w skutek tego przypuszczenia wypada, że para wyższéj temperatury, będzie miała stosunkowo [9]więcéj wolnego a mniéj ukrytego cieplika, czyli, że cieplik ukryty, stał się w części wolnym; para więc 145° miałaby tylko 650° — 145 = 505° ukrytego, a 145° wolnego cieplika, gdy para 100° posiada 550° ukrytego a 100° wolnego cieplika.
 Jeżeli parę wpuścimy do zimnéj wody, która ją, zupełnie pochłonie, to woda całkowicie lub téż znaczna jéj część, zagrzeje się aż do zagotowania. Jeżeli zaś to połączenie pary z wodą, nastąpiło w zamkniętém naczyniu, to skutkiem tego połączenia pary z wodą, następuje czczość czyli próżnia (vacuum) w miejscu, które przedtém para zajmowała, a boki naczynia wystawione są wtedy, na całkowite ciśnienie powietrza zewnętrznego, gdyż niema już od wewnątrz żadnego oddziaływania pary. Ten

[10]sposób zagęszczania pary przez łączenie jéj z wodą, zowiemy skraplaniem albo kondensacyą. Para ulega także częściowéj kondensacyi czyli powrotowi do stanu kroplisto-płynnego, przez mocne ściskanie, lub przez zetknięcie się jéj z zimnemi ścianami, np. w rurach komunikacyjnych, lub zaraz z początku wpuszczania pary do cylindra parowego.
 W skutek poczynionych doświadczeń pokazało się, że jednym funtem pary okazującym 100° ogrzać można blizko 6⅓ funtów wody od punktu marznięcia aż do zagotowania, t. j. od 0 do 100° C. Téj własności pary używa się zwykle, do ogrzewania wody w rezerwoarach lub tendrach, z których się kocioł parowy zasila czyli alimentuje.

[11]

10. Co to są kotły parowe i jakie są najwięcej używane?

 Kotły parowe są to naczynia metalowe, w których się woda ogrzewa i w parę zamienia. Powinny więc być takie naczynia wodo i parotrwałe, t. j. nieprzepuszczać ani wody ani pary. Budując kocioł trzeba miéć na względzie pewien czas oznaczony, w którym musimy wyprodukować oznaczoną i potrzebną ilość pary, przy jak najmniejszém zużyciu materyału opałowego. Ażeby ten cel osiągnąć, taki buduje, się kocioł, któryby miał dostateczną powierzchnię ogrzewalną. Ognisko jego powinno być jak najlepiéj urządzone, blacha powinna mieć przepisaną grubość, aby się ciśnieniu pary, wody i powietrza opierać mogła; żądamy daléj od kotła: aby nie był drogi i na długie lata wystarczył. Jeżeli do tych warunków jeszcze przestrzeń i ciężar wliczymy, przekonamy się z łatwością, że zbudowanie prawdziwie dobrego kotła, jest dosyć trudném dla konstruktora zadaniem.
 Przy maszynach stałych, łatwo jest wyrachować wielkość jaką należy dać kotłowi, mającemu w danym czasie pewną i oznaczoną ilość pary wyprodukować. Daje się mu bowiem jak największą powierzchnię ogrzewalną; urządza się dobrą murowaną kotlinę, przez co zapobiega się wszelkim możliwym stratom cieplika przez promieniowanie; daje się ciągom i kominowi najodpowiedniejsze rozmiary; można tu także napotkać nieraz urządzenie, gdzie używa się jak najtańszego materyału opałowego, a do zasilania kotła wody gorącéj, ogrzanéj już prawie do stopnia wrzenia. Ale daleko jest trudniéj warunki powyżéj rzeczone, zachować na statkach parowych, gdzie kocioł i maszyna parowa, bardzo mało miejsca zajmować mają i których ciężar nie powinien być zbyt wielki aby się statek nie zanurzał głęboko. Z powodu więc takich ograniczeń, do opalania kotłów statkowych, można tylko używać najlepszego materyału, np. koksu, dobrego węgla kamiennego, lub suchego drzewa; nie można tu także liczyć na długotrwałość kotłów, których praca jest zwykle wysilona, nie pozwalająca przedsiębrać małych i częstych [12]poprawek, co pociąga za sobą późniéj szkodliwsze skutki i prędsze zniszczenie kotła.
 Najtrudniejsze jednakże zadanie, przedstawiają w budowie kotły dla maszyn przenośnych czyli lokomobil i parowozów. Wszystkie części składowe muszą tu jak najmniejszą przestrzeń zajmować, nic niepotrzebnego nie posiadać, a przytem produkować wielką ilość pary. Z tych przeto powodów, używa się do ich budowy jak najtrwalszych materyałów i jak najlepszych robotników. Kocioł więc taki jest drogi.
 Kotły parowe budują się pospolicie z blachy żelaznéj dwa razy walcowanéj, którą huty żelazne, fabrykom maszyn w arkuszach czyli w taflach dostarczają.
 Przystępując do budowy kotłów, przedewszystkiém znaczą się czyli markują blachy i pod maszyną do przebijania dziurują; daléj na walcowni odpowiednio wyginają, następnie nitują, a w końcu, na złożeniach czyli wekslach sztamują czyli uszczelniają.
 Próbowano także używać do budowy kotłów oprócz żelaza kutego i innych materyałów, np. żelaza lanego, miedzi, mosiądzu, a ostatniemi czasy i stali.
 Doświadczenie jednak przekonało, że do budowy kotłów parowych, najlepszymi materyałami są: żelazo kute, miedź i stal. Miedzi używa się przy budowie ognisk na parowozach, z powodu swojéj miękkości, gibkości przy krępowaniu brzegów i z powodu wielkiéj zdolności przepuszczania cieplika, który to materyał dla po wyższych swoich przymiotów, oddaje przemysłowi większe usługi, aniżeli żelazo kute. Wytrzymałość jednak żelaza i stali w rozmaitych temperaturach, jest większa aniżeli innych metali, a przy dobrych przymiotach, czystości arkuszy i odpowiedniéj ich grubości, można tym materyałom przy budowie kotłów z pewnością ufać.
 Arkusze znajdujące się nad rusztem t. j. nad najsilniejszym płomieniem, powinny być dawane z jak najlepszego [13]materyalu „Low-Moor” w Anglii zwanego. Jeżeli kocioł zbudowany został podług powyższych warunków, można być pewnym że na długi czas wystarczy.
 Niekorzystnie jest pod względem ekonomicznym, budować kotły parowe z blachy miedzianéj, gdyż stósownie do przepisów policyjnych o bezpieczeństwie kotłów, obowiązujących w Austryi, Anglii, Belgii, Francyi i Niemczech, grubość blachy miedzianéj do budowy kotłów użytéj, powinna być taka sama jak i blachy żelaznéj. Z ciężaru zaś gatunkowego obydwóch metali pokazuje się wyraźnie, że kocioł miedziany jednakiéj z żelaznym wielkości, będzie od żelaznego cięższym ⁹⁰⁄₇₈ razy; a ponieważ do tego miedź znacznie jest droższą od żelaza, dla tego więc nie korzystnie jest budować kotły miedziane zamiast żelaznych. Używa się tylko miedzi w razach wyjątkowych, z powodu swojéj giętkości na krzywe rury, na ogniska parowozów, na aparaty vacuum po cukrowniach i t. p.
 Blacha mosiężna, wyłączona jest zupełnie z budowy kotłów, z powodu swéj małéj wytrzymałości. Wolno tylko robić z niéj rury i to najwyżéj 4 cale średnicy.
 Blacha stalowa od pewnego czasu używaną jest także do budowy kotłów parowych. Z powodu większéj wytrzymałości blachy stalowéj aniżeli żelaznéj, ciężar kotła stalowego redukuje się do ⅗, t. j. że blacha może być cieńsza o ⅖ od żelaznéj; zatém produkcya pary w kotłach stalowych następuje prędzéj, a tém samém do ich opalania zużywa się mniéj materyału opałowego, aniżeli przy kotłach żelaznych. W Anglii, bardzo wiele jest dzisiaj w użyciu kotłów stalowych, są jednak nieco za kosztowne, gdyż cena ich jest większą 1⅗ razy, od kotłów z blachy żelaznéj. Spodziewać się jednak trzeba, iż przy większém upowszechnieniu się stali Bessemera, cena ta bardzo się zbliży do ceny kotłów żelaznych.
 Ze względu ciśnienia, kotły parowe dzielą się na:
  a) Kotły nizkiego ciśnienia, [14]  b) Kotły średniego ciśnienia,
  c)     „     wysokiego ciśnienia.
 Kotły pierwsze, produkują parę najniższego ciśnienia, to jest 1½ do 3 funtów na cal □ nad ciśnienie zewnętrznego powietrza.
 Kotły średniego ciśnienia, produkują parę od % do 3 atmosfer ciśnienia.
 Kotły zaś wysokiego ciśnienia, produkują parę 4-chi więcéj atmosfer. Ciśnienie pary na 10 atmosfer, jest do dnia dzisiejszego granicą, poza którą, w celach przemysłowych przekraczać się nie zwykło.
 Dzielą się nadto kotły na stałe i przenośne; do ostatnich należą statkowe i parowozowe.
 Pod względem budowy dzielimy kotły na:
 1) Skrzyniowe czyli kufrowe, Watt’a, mające w przecięciu kształt kufra lub wozu.
 2) Cylindrowe, mające kształt walca zakończonego odcinkami półkulistemi.
 3) Kotły cylindrowe z bulierami czyli z dwoma kotłami o mniejszéj średnicy, pod spodem głównego umieszczonymi i połączonymi z górnym kotłem, odpowiedniemi szyjami czyli sztucerami.
 Kotły te ostatnie, od swojego wynalazcy, nazywają się także kotłami systemu Woolf’a.
 4) Kotły Kornvall’skie z jedną lub dwoma rurami ogniowemi wewnątrz, i
 5) Kotły przenośne, parowozowe czyli lokomotywowe, wewnątrz których zamiast jednéj lub dwóch rur ogniowych, znajduje się wielka liczba cienkich rurek ogniowych czyli płomiennych, przechodzących przez wodę zawartą w kotle.
 Co do 1. Kotły skrzyniowe czyli kufrowe systemu Watt’a, używają się na statkach parowych, w ogóle przy maszynach nizkiego ciśnienia, pracujących z kondensacyą. Para ciśnie tutaj z siłą [15]1½ do 3 funtów na cal □ powierzchni kotła. Ponieważ korpus kotła byłby za słaby do wytrzymania takiego ciśnienia, dla tego mocuje się go wewnątrz nakrzyż, odpowiednią ilością wiązadeł czyli ankrów żelaznych. Kocioł sam i ognisko zbudowane są z blachy żelaznéj, a mostki ogniowe murują się z cegły ogniotrwałéj. Środek ciężkości kotła powinien się znajdować jak najbliżéj dna statku.
 Wszystkie kotły statkowe mają to wspólnego, że ognisko czyli ruszt znajduje się wewnątrz kotła i otoczony jest ścianami oblanemi wodą.
 Figury 1-a i 2-ga przedstawiają nam kocioł kufrowy, nizkiego ciśnienia, o sile 20 koni parowych. Wewnątrz przestrzeni wodnéj i parowéj aa, znajdują się dwa ogniska bb i cc

Fig. 1.

[16]

Fig. 2.

drzwiczki żelazne lane, d ruszt nachylony, pod którym przy e znajduje się wylot rurki komunikującéj z kurkami probierczemi do wprowadzenia wody w popielnik; f próg poprzeczny, na którym opiera się graca czyli pogrzebacz, gg 80 rur płomiennych, h komin, i drzwiczki do oczyszczania, kk sworznie łączące ściany kotła z sobą, ll wiązadła (ankry) przechodzące przez ściany kotłowe, częścią przynitowane do komina; m manloch czyli otwór do wchodzenia w kocioł; n sztucer, na którym mocuje się klapa bezpieczeństwa; oo rury parowe, prowadzące parę do maszyny parowéj.
 Wymiary tego kotła w miarach metrycznych^[3] są następujące:
[17]

Szerokość rusztu ..........	m0,70
Długość rusztu ...........	m1,40
Średnica wewnątrz   rur płomiennych ....	m0,075
„       zewnętrzna   „           „  ....	m0,082
Długość rury płomiennéj ........	m1,12
Całkowita długość wszystkich rur .....	m89,60
Powierzchnia obydwóch rusztów .....	m1,96
Przekrój komina ..........	m0,26
Powierzchnia ogrzewalna bezpośrednia ...	m6,24
„                   „         rur płomiennych ..	m25,20 □
Całkowita powierzchnia ogrzewalna ....	m31,44 □
Powierzchnia ogrzewalna na 1 kon. par. ..	m1,57 met. □
Przestrzeń parowa ..........	m1,80
„         wodna ..........	m2,10

 Używa się także na statkach parowych kotłów wysokiego ciśnienia, mianowicie na tych, które posiadają maszyny wysokiego ciśnienia i nie głęboko mają się zanurzać. Kotły takie podobne są do kotłów parowozowych.
 Co do 2. Kotły cylindrowe. Kocioł taki przedstawia nam fig. 3 o sile 10 koni.
 A jest to cylinder 4ʼ2¼” m(1,256) średnicy i 18ʼ10” m(5,654) długi, BB półkoliste głowy zakończające cylinder. Ciśnienie

[18]

Fig. 3.

pary wynosi 45 funtów na cal □ czyli 3 atmosfery. Grubość blach nad ogniem 0,589 cala, ku tyłowi kotła 0,471”, nad przestrzenią parową u góry 0,393”.
 Ponieważ głowy półkuliste nie tylko są trudnemi do wykonania, ale także i do obmurowania, dla tego fabrykanci chętniej zamykają kotły cylindrowe odcinkami kuli wyklepanemi na gorąco w odpowiednich formach, drewnianémi pałkami, w sposób jak to fig. 4 przedstawia:

Fig. 4.

 Kocioł ten ma średnicę 3’½” m(1,099) a 10’¾” m(3,370) długości, zastosowany jest do maszyny 5 konnéj. Ciśnienie względne pary, wynosi tu jak i w poprzednim kotle 3 atmosfery. Najkorzystniejsza wypukłość jest krzywa ab, zatoczona średnicą kotła ab wziętą za promień ac.
 Kotły cylindrowe są proste i mocne, można je dobrze obmurować i dla tego są powszechnie używane. Próby [19]porównawcze dokonane przez Cavé’go po wieloletniém użyciu rozmaitych kotłów przekonały, że proste cylindrowe kotły ze zwyczajnemi ciągami, tak samo ekonomicznie pracowały jak i kotły skomplikowane, z rurami płomiennemi i ogniowemi.
 Co do 3. Kotły cylindrowe z bulierami. Figura 5 przedstawia nam przekrój poprzeczny, a fig. 6 widok podłużny kotła z bulierami, czyli ogrzewaczami, które także zowią się kotłami Woolf'a, ponieważ on je wynalazł.
Fig. 5.
 A kocioł cylindrowy (fig. 5), z nim połączone są buliery C za pomocą krótkich szyj BB zwanych pospolicie sztucerami. Linia ab oznacza stan wody w kotle i nazywa się linią wodną. Jak się tutaj pokazuje, to buliery C i szyje B wciąż napełnione są wodą, a wywiązująca się w nich para, uchodzi szyjami do głównego kotła. Kocioł górny znajduje się w ogniu o 4 do 5 cali niżéj pod linią wodną, buliery zaś całe otoczone są płomieniem.
 Bulierom daje się średnicę od 16 cali (400$^{\tfrac {m}{m}}$) do 24” (600$^{\tfrac {m}{m}}$); rzadko daje się im średnicę niżéj 16

Fig. 6.

[20]cali, a to dla tego, aby z łatwością mógł wleźć do nich chłopiec, dla oczyszczenia z kamienia kotłowego.

 Co do 4. Kotły Kornwalskie. Bardzo ważném jest zadaniem w niektórych wypadkach, aby kotły miały jak największą powierzchnię ogrzewalną, a jednakowoż aby przez to wiele miejsca nie zabierały. W takich razach, daje się kotłom formę cylindrową, z jedną lub dwiema rurami ogniowemi wewnątrz, jak fig. 7 przedstawia.
Fig. 7.
  Ponieważ temi rurami przechodzi płomień, dla tego daje się im przekrój dostatecznéj wielkości. W czasie palenia osiadają na spodzie tych rur cząstki sadzy, dla tego téż przy obliczaniu, nie bierze się całéj ich powierzchni za powierzchnię ogrzewalną, ale tylko ⅔ części.
 Jeżeli chcemy użyć takiego kotła parowego, do produkowania pary o wysokiém ciśnieniu, nastręczają się zaraz przy jego budowie rozmaite trudności, gdyż średnica jego nie powinna być za wielką, a ta okoliczność nie pozwala znowu dawać rury ogniowej o dostatecznéj średnicy. W każdym razie rura ogniowa umieszcza się 5 cali od spodu kotła, a normalny stan wody winien się zawsze 4 do 5 cali ($100-125^{\tfrac {m}{m}}$) nad rurami ogniowemi znajdować.
 Jeżeli kocioł jest praktycznie zbudowany i posiadać ma dostateczną przestrzeń dla wody i pary, to przy 4 stopowéj średnicy ($1220^{\tfrac {m}{m}}$), może pomieścić wygodnie dwie rury ogniowe po 16 cali średnicy ($400^{\tfrac {m}{m}}$), a kocioł 4½ stóp średnicy ($1372^{\tfrac {m}{m}}$), pomieścić może rurę 21 cali ($525^{\tfrac {m}{m}}$) średnicy.
[21] Najlepsze tego rodzaju kotły znajdują się w Cornwallis w Anglii, do pompowania wody z kopalń używane, zkąd ich nazwisko pochodzi.
 Co do 5. Kotły lokomobilowe i parowozowe. W kotłach w ogólności przenośnych, jeszcze ściśléj, aniżeli przy kotłach statkowych, przestrzega się ten warunek, aby przy małych wymiarach kotła, małéj ilości wody i materyału opałowego, produkowano pary jak najwięcéj. Ponieważ zaś ten rodzaj kotłów szczegółowo opiszemy w rozdziale II, przeto pomijamy go tutaj wraz z opisem przyrządów ogniowych i bezpieczeństwa, dla których znaleźliśmy właściwsze miejsce, również w rozdziale II.

11. Czy para wywiązana w kotle całą siłą swojéj sprężystości, działa na zewnątrz?

 Nie, ciśnienie bowiem powietrza zewnętrznego oddziaływa na ciśnienie wewnętrzne pary; dla tego, oceniając skutek pary, należy zawsze odciągnąć jednę atmosferę, jako skutek ciśnienia zewnętrznego powietrza. A więc para w kotle, posiadająca prężenie 30 funtów, czyli 2 atmosfery, wywiera tylko rzeczywisty, czyli użyteczny skutek jednéj atmosfery, to jest 15 funtów na cal kwadratowy.
 To użyteczne ciśnienie, czyli ta przewyżka ciśnienia pary, nazywa się względném ciśnieniem pary; jeżeli zaś nie mamy względu na ciśnienie powietrza, to takie ciśnienie pary w kotle zowie się bezwzględném czyli absolutném.

12. Co to jest praca mechaniczna i jak się ocenia siła pary, a tém samém maszyny parowéj?

 Praca mechaniczna (mechanische Arbeit,—travail mécanique), polega na pokonaniu jakiegoś oporu na drodze pewnéj [22]długości, przypuszczając, że droga i opór posiadają jeden kierunek. Podnoszenie ciężarów do pewnéj wysokości, przewożenie ich na drogach zwyczajnych, kolejach żelaznych i wodzie, przemiana zboża na mąkę, przędzenie włókna na nici, przekuwanie i walcowanie żelaza, zabijanie pali przy budowie mostów, izbic i t. d., obrabianie kamieni i drzewa—są to przykłady takiéj mechanicznéj pracy. We wszystkich wypadkach praca o tyle jest większą, im większy jest pokonywany opór i im większą była droga, na któréj tenże opór pokonanym został.
 Jeżeli np. ciężar 5 kilogramów podniesiony został do wysokości 1 metra, to potrzebowaliśmy do tego 5 razy większéj pracy, aniżeli dla podniesienia 1 kilogramu do wysokości 1 metra.
 Jeżeli mamy pokonać tarcie 50 kilogramów w kierunku poziomym albo ukośnym, na drodze 10 metrów długiéj, to potrzebujemy do tego 50×10=500 razy więcéj pracy, aniżeli gdybyśmy opór jednego kilogramu pokonywali tylko na drodze długości jednego metra.
 Cośmy tu powiedzieli o podnoszeniu ciężarów i pokonywaniu oporów, to samo odnosi się do każdego innego wypadku, gdzie siła jest czynną na drodze pewnéj długości.
 Praca zatém mechaniczna, proporcyonalną jest wielkości siły i długości drogi, a zatém równą jest iloczynowi z siły rozmnożonéj przez drogę.
 Siła i praca w mechanice rozmaicie są pojmowane. Siła jest przyczyną ruchu lub zmiany ruchu ciał, zatém jest tylko jednym czynnikiem pracy; drugim czynnikiem jest zawsze droga przebieżona przez tę siłę.
 Aby oba te czynniki pracy wyrazić było można w liczbach, używać się zwykło w tym celu jakiéjś dowolnéj jednostki, np. stopy, funta i t. d. Wszelako dzisiaj prawie powszechnie przyjęto francuzki kilogram za jednostkę siły, a metr za jednostkę drogi.
[23] Praca zatém wykonana przez siłę 1 kilogramu, na drodze długości 1 metra, jest jednostką pracy i nazywa się kilogrammetrem, a oznacza się ją zwykle przez skrócenie głoskami K. M. Praca jednego funta, na drodze długości również jednéj stopy, nazywa się stopofuntem.
 Gdy skutki pracy wypadają bardzo wielkie, np. przy podnoszeniu jednéj tonny (1000 kilogramów) do wysokości 1 metra i gdy taką pracę przyjmujemy za jednostkę, możnaby ją metro-tonną nazywać.
 Praca np. 20 K. M. oznacza, iż ciężar 20 kilogramów podniesiony został do wysokości 1 metra, lub 10 kilogramów do wysokości 2 metrów, albo 5 kilogramów do wysokości 4 metrów i t. d. Praca zostanie zawsze tą samą, czy ona w dłuższym lub krótszym czasie uskutecznioną została.
 W przemyśle starać się należy o to, aby pewna praca mogła być ciągle, jednostajnie, w pewnéj jednostce czasu wykonywaną. Praca taka wykonana w 1. sekundzie czasu, nazywa się pospolicie skutkiem (Effekt-éffet).
 Ponieważ droga przebieżona przez siłę w jednéj sekundzie czasu, jest zarazem jéj chyżością, zatém praca czyli skutek, równa się iloczynowi z siły P przez chyżość V t. j. skutek = P × V.
 Jeżeli np. jedno koło zębate ma przenieść swój skutek 100 K. M., na drugie koło zębate, przy chyżości tychże kół jednego metra, to zęby jednego będą wywierać ciśnienie na zęby drugiego koła = 100 K. M. Gdyby jednakże chyżość tychże kół była = 2 metrom, to ciśnienie powyższe wynosiłoby tylko 50 kilogramów i t. d.
 Skutek sił wyraża się jeszcze inną jednostką pracy niż kilogrammetrem, a mianowicie siłą konia parowego (Pferdekraft,—cheval-vapeur).
 Ta jednostka, podobnież jak i praca konia, rozmaicie bywa przyjmowaną. W Anglii podług Watta, siła konia = 33000 funtów, podniesionych do wysokości 1 stopy w 1 minucie czasu.
[24] Podług Ponceleta, Morin’a, Redtenbacher’a i innych, przyjmujemy siłę konia = 75 kilogrammetrów (K. M.) w sekundzie.
 Ta ostatnia wielkość wyraża się w rozmaitych krajach jak następuje:

We Francyi ....	przez	75	kilogrammetrów.
W Anglii .....	przez	540	stopofuntów.
„   Badeńskiém i Szwajcaryi	=	500	„
„   Austryi ......	=	430	„
„   Prusach (celnych funt.)	=	480	„
„   Rossyi i Polsce ...	=	600	„

Obliczenie skutku maszyny parowéj bez expansyi.

 Praca, jaką maszyna parowa wykonać może, zawisłą jest od ciśnienia, z jakiém para tłok porusza, i od drogi przez tłok przebieżonéj. Oznaczywszy przeto powierzchnię tłoka w calach kwadratowych przez F, liczbę atmosfer pary w cylindrze przez p, wysokość czyli długość skoku tłoka w stopach przez h, to ciśnienie pary na tłok, (ponieważ 1 atmosfera = 15 funtów na cal kwadratowy), równać się będzie p. 15. F funtów, a zatém praca tłoka przy każdym skoku, będzie równa p. 15 . F. h stopofuntów;—jeżeli przypuścimy, że niema żadnego oddziaływania na tłok, ani téż, że żadne inne przeszkody, ruchu tego nie tamują.
 Ale przy każdéj maszynie parowéj, napotykamy na przeciwopór, który przy maszynach parowych wysokiego ciśnienia bez kondensacyi, kiedy para zużyta wychodzi z cylindrów w powietrze, wynosi 1,25 atmosfery. Jeżeli zaś maszyny parowe działają z kondensacyą, to przeciwopór na tłok jest wcale nieznaczny, równa się bowiem zaledwie 0,1 atmosfery.
 Ponieważ przeciwopór na tłok wynosi:
[25]

a) przy maszynach bez kondensacji .	1,25	. 15 F	funtów,
b)   „           „           z kondensacyą ..	0,1	. 15 F	„

 zatém praca oporu przy każdém poruszeniu tłoka będzie:

a) przy maszynach bez kondensacyi	1,25	. 15 F . h	stopofuntów,
b)   „           „             z kondensacyą	0,1	. 15 F . h	„

 Odjąwszy tę pracę oporu od powyżéj otrzymanéj pracy tłoka, otrzymamy teoretyczny skutek każdego poruszenia tłoka:

a) przy maszynach bez kondensacyi	15 F . h (p—1,25)	stopofunt.,
b)   „           „             z kondensacyą	15 F . h (p—0,1)	„

 Jeżeli maszyna daje w minucie n obrotów koła zamachowego, to tłok zrobi w tymże samym czasie podwójną liczbę czyli 2n skoków, zatém teoretyczny skutek maszyny w minucie będzie:

a) bez kondensacyi ..	2 n . 15 F . h (p—1,25)	stopofuntów,
b) z kondensacyą ...	2 n . 15 F . h (p—0,1)	„

 a ztąd teoretyczny skutek maszyny w sekundzie:

a) bez kondensacyi ...	½ n . F . h (p—1,25)	stopofuntów,
b) z kondensacyą ...	½ n . F . h (p—0,1)	„

 Podzieliwszy w ten sposób znalezioną liczbę sekundowych stopofuntów przez 480 (funtów pruskich), otrzymamy teoretyczny skutek maszyny w koniach parowych.
 Przykład na liczbach zresztą, dokładniéj to objaśni:
 Średnica tłoka niech się równa 34 cale, zatem powierzchnia F równać się będzie 907,92 cali kwadratowych; prężenie pary w cylindrze niechaj będzie 4 atmosfery, długość skoku tłoka 2½ stóp, maszyna niechaj robi obrotów 10 w minucie i niech działa bez kondensacyi. W tym przypadku należy w przedostatnią formułę (a) w miejsce wartości ogólnych, powstawiać wartości liczebne, a otrzymamy teoretyczny skutek maszyny w sekundzie:
 ½.10.907,92.⁹⁄₄ (4—1,25) = 28088 stopofuntów.
 Podzieliwszy tę liczbę przez 480, to iloraz da nam teoretyczną siłę maszyny 58,5 koni parowych.
[26] Jeżeli zaś ta sama maszyna, przy tych samych warunkach, pracować będzie z kondensacyą, to należy tylko w powyższéj formule zamiast 1,25 podstawić 0,1, a znajdziemy teoretyczny skutek maszyny w sekundzie 39834,6 stopofuntów, czyli 83 koni parowych.
 Byłoby bardzo wielkim błędem, gdybyśmy sądzili, że prawdziwa praca użyteczna maszyny parowéj, równa się powyżéj otrzymanym teoretycznym wypadkom. Skutek ten zmniejsza się znacznie przez tarcie tłoka, stawidła i innych części ruchomych maszyny, przez tarcie pary o ściany rur i cylindra parowego. Doświadczenie uczy, że teoretyczny skutek, należy jeszcze pomnożyć przez pewien spółczynnik, jeżeli chcemy otrzymać, rzeczywisty skutek użyteczny maszyny. Ten spółczynnik z doświadczenia wzięty, dla maszyn rozmaitéj siły jest rozmaity i wynosi:
 dla maszyn wysokiego ciśnienia (bez kondensacyi) niżéj

10 koni siły .......	0,5
od 10 do 20 .......	0,55
„ 20   „   30 .......	0,6
„ 30   „   40 .......	0,65
„ 40 i więcéj .......	0,7

 dla maszyn nizkiego ciśnienia (z kondensacyą) niżéj 10

koni siły .........	0,5
od 10 do 30 ........	0,56
„ 30   „   60 ........	0,6
„ 60   „   100 .......	0,65

 A zatém w powyższym przykładzie, jeżeli maszyna pracuje bez kondensacyi, to jéj użyteczny skutek nie będzie 58,5 koni parowych, lecz 0,7.58,5=40,95 czyli blizko 41 koni parowych; jeżeli zaś pracuje z kondensacyą jako maszyna nizkiego ciśnienia, to jéj użyteczny skutek wynosić będzie:

0,65 • 83=53,95 czyli blizko 54 koni parowych.

 Pracę mechaniczną, można także wyrazić sposobem graficznym czyli rysunkowym.
[27]

Fig. 8.

Fig. 9.

 a) Jeśli siła będzie ciągle stałą, czyli jednostajną w każdéj sekundzie czasu, odciąwszy przebytą drogę na linii pozioméj AB (fig. 8), a siłę na linii pionowéj AC powierzchnia AB × AC prostokąta ABDC, będzie miarą pracy.
 b) Jeżeli zaś siła będzie ciągle zmienną, to siły PPʼP”... (fig. 9) zmienne, odcinam na liniach pionowych w odpowiednich punktach drogi AB, a połączywszy końce owych linij pionowych, linią krzywą DEC, powierzchnia figury ABCED, przedstawiać nam będzie pracę.
 Przykład 1. Młot parowy wagi 2000 kilogramów robi w minucie 80 uderzeń przy wysokości skoku 0,4^m. Jakiéj potrzeba siły do jego podniesienia?
 Praca przy jednorazowym podniesieniu 2000×0,4=800 K. M. Praca w sekundzie:

800 × 80/60 = 1067 K.M./75 = 14,2 koni parowych.

 Przykład 2. Pompa pojedynczego działania robi w 1 minucie 40 uderzeń i na jedno uderzenie daje 25 litrów wody, którą podnosi do wysokości 20^m; jak wielki jest skutek téj pompy, bez względu na tarcie i inne opory?
 Ponieważ 1 litr = 1 decimetrowi sześciennemu, a 1 decimetr sześcienny wody = 1 kilogramowi, zatém pompa dawać będzie wody w 1 sekundzie 25 × 40/60=16⅔ kilogramów; zatém skutek czyli praca pompy będzie (w sekundzie):

16⅔ × 20^m = 333,3 K.M.

co czyni koni parowych = 333,3/75 = 4,44.
[28] Przykład 3. Wóz na drodze pozioméj, potrzebuje średniéj siły pociągowéj = 500 kilogramów, a ma być ciągniony z chyżością 0,^m9; jak wielką będzie praca zwierząt ciągnących?
 Skutek = 500 kil. × 0,^m9 = 450/75 K.M. = 6 koni par.
 Przykład 4. Rzemieślnik przerzyna drzewo ręczną piłą. Średnie ciśnienie jakie wywierać musi na piłę, suwając ją tam i napowrót wynosi 10 kilogramów. Jeżeli zrobi 70 rzazów (sznitów) w minucie przy chyżości piły 0,33^m, jaki jest skutek owéj pracy?
 Chyżość piły 2 × 0,33 × 70/60 = 0,77^m.  Zatém skutek czyli praca na sekundę = 10 × 0,77 = 7,7 kilogrametrów, czyli 0,1 konia parowego.
 Przykład 5. Praca maszyny parowéj z expansyą.
 Średnica cylindra równa się 36^cm, skok 0,9^m. Po przebyciu ⅓ części drogi tłoka, przerywa się przypływ pary, która odtąd działa z expansyą. Prężenie pary przed jéj przerwaniem przypływu wynosi 5 atmosfer, oddziaływanie z drugiéj strony tłoka 1,2 atmosfer. Jaką pracę uskutecznia tłok w czasie jednego swojego skoku?
 Przekrój cylindra parowego = 1018^cm □.
 Ciśnienie pary 1 atm. na l^cm □ powierzchni = 1,033 kilogramów.
 Zatém ciśnienie pary na 1018^cm □ powierzchni przy 5 atm. ciśnienia 1,033 × 1018 × 5 = 5258 kilogr.
 Przeciwopór na tłok 1,033 × 1018 × 1 . 2 = 1262 kilogr.
 Aby znaleźć pracę pary, dzielę przestrzeń cylindrową AF (fig. 10) na 6 równych części. W długości pierwszych dwóch części AB=0,3^m działa para z całkowitém ciśnieniem 5258 kilogramów. Przeniósłszy to ciśnienie na AAʼ i dopełniając prostokąta AAʼBBʼ to powierzchnię jego uważać możemy, jako pracę pary, przed przerwaniem jéj przypływu.
[29]Praca więc ta będzie:

0,3^m × 5258 kilogr. = 1577,4 K. M.

Fig. 10.

 Ponieważ tłok posuwa się daléj od B do C, para więc tak się rozszerza, że z przestrzeni 2 do przestrzeni 3 przechodzi. Że zaś ciśnienie pary zmniejsza się prawie w tym samym stosunku, w jakim rozszerzanie rośnie, zatém ciśnienie pary w C będzie bardzo blizko ⅔ pełnego ciśnienia, a zatém 3505 kilogramów. Tym samym sposobem znajdziemy:

(2⁄4)	Ciśnienie	w	D = ½ × 5258 = 2629	kilogr.
(⅖)	„	„	E = ⅖ × 5258 = 2103	„
(2⁄6)	„	„	F = ⅓ × 5258 = 1752	„

 Odcinając powyższe ciśnienia na odpowiednich liniach i prowadząc przez te punkta krzywą, otrzymamy figurę BBʼFʼF. ograniczoną z jednéj strony krzywą BʼF, któréj powierzchnia wyobraża pracę wykonaną przez parę w drodze od B do F. Pracę tę bardzo łatwo można obrachować, jeżeli 4 części rzeczonéj powierzchni, uważać będziemy jako trapezy.
 Biorąc po szczególe każdą powierzchnię trapezu i dodawszy je do siebie, otrzymamy powierzchnię figury BBʼFʼF = h/2 ${\textstyle {\Bigl \{}{\Bigr .}}$2 (Cm + Dn + Eo) + BBʼ+ FFʼ${\textstyle {\Bigl \}}{\Bigr .}}$ = h ${\textstyle {\Bigl \{}{\Bigr .}}$ BBʼ + FFʼ/2 + Cm + Dn + Eo ${\textstyle {\Bigl \}}{\Bigr .}}$ gdzie h = BC = CD = DE = EF = ⅙ AF = ⅙ × 0,9^m = 0,^m15;
 podstawiając w powyższe wyrażenie wartości liczebne, otrzymamy:

0,15 ${\textstyle {\Bigl \{}{\Bigr .}}$5258+1752/2 + 3505 + 2629 + 2103 ${\textstyle {\Bigl \}}{\Bigr .}}$.

[30] Wykonawszy naznaczone działanie, będziemy mieli:

0,15 × 11742 = 1761,30 K. M.

 Całkowita więc praca podczas skoku tłoka, nie zważając na opory, będzie:

1577 + 1761 = 3338 kilogrammetrów.

 Poprowadziwszy GH równolegle od AF w odległości AH = 1262 kilogramów; powierzchnia prostokąta AHGF przedstawia nam pracę ciśnienia, oddziałującego szkodliwie w czasie skoku tłoka.
 Praca ta będzie:

= 0,^m9 × 1269 k. = 1136 K. M.

 Zatém praca pary bez względu na tarcie tłoka, trzona tłokowego w buksie pakunkowym i t. d., przedstawi się nam jak następuje:

3338 — 1136 = 2202 K. M.

 Jeżeli maszyna robi skoków 33 tam i napowrót w jednéj minucie czasu, to praca jéj w 1 sekundzie czasu będzie wynosić:

2202 × 2 × 33/60 = 2422 K.M. = 2422/75 = 32,3 koni parowych.

 Aby z teoretycznego skutku, otrzymać skutek użyteczny, jaki rzeczywiście maszyna sprawia po pokonaniu tarcia i innych biernych oporów, należy wartość teoretycznego skutku, rozmnożyć jeszcze przez spółczynnik. Spółczynnik ten wynosić będzie dla maszyn działających z expansyą:

od	4	do	10	koni	parowych	. .	0,33
„	10	„	20	„	„	. .	0,42
„	20	„	40	„	„	. .	0,5
„	40	„	50	„	„	. .	0,57
„	50	„	60	„	„	. .	0,62
„	60	„	70	„	„	. .	0,66
„	70	„	80	„	„	. .	0,7
„	80	„	100	„	„	. .	0,82

[31] W powyższym przeto przykładzie, gdzie teoretyczny skutek maszyny wynosi 32,3 koni parowych, będzie tylko skutek użyteczny:

0,5 × 32,3 = 16,15 koni parowych.

 Wyrażenie to jednak bardzo jest względne. Jeżeli o maszynie parowéj mówimy, że posiada siłę tylu a tylu koni parowych, wtedy przypuszczamy, że maszyna idzie regularnie, że palenie odbywa się porządnie, a parowanie ani jest za słabe, ani za mocne.
 Maszyna np. 100 konna przy mocném paleniu, może miéć daleko większy skutek mechaniczny; przeciwnie zaś, przy słabém paleniu, może działać z siłą daleko mniejszą, niż to jéj nazwa wskazuje.

Fig. 10a.

 Prężenie pary w cylindrze, można także oznaczyć za pomocą właściwego przyrządu zwanego indykatorem (Indicateur).
 Przyrząd ten wynaleziony przez Watta, przedstawiony jest na figurze 10a. Urządzenie jego jest następujące: AA jest to cylinder dokładnie wewnątrz wytoczony, mający około 1½ cala średnicy i 1 stopę długości, zakończony od spodu wązką rurką B. W cylindrze AA posuwa się tłoczek K do góry i na dół. Koniec rurki B jest zagwintowany i przykręca się do gwintowanego również otworu, w pokrywie cylindra. Za otwarciem kurka H, para wchodzi z cylindra parowego do AA i podnosi tłoczek K. Pręt, czyli trzon tłokowy KC [32]suwa się w okrągłym przewodniku C; otoczony jest sprężyną spiralną F służącą do równoważenia ciśnienia pary, wywartego na tłoczek K. Skazówka Z, na końcu pręta KC umieszczona, kreśli na tabliczce ruchoméj DD, linię krzywą zamkniętą. Tabliczka DD posuwa się w lewo i w prawo, to jest za pomocą sznurka ES, pociąganego przez trzon tłoka parowego w jednę stronę, a za pomocą przeciwciężaru G w drugą stronę. Powierzchnia linią krzywą zamknięta, jest miarą pracy wykonanéj w czasie jednego posunięcia się tłoka. Podzieliwszy więc tym sposobem oznaczoną pracę, przez całkowitą drogę tłoka, otrzymamy tym sposobem średnią siłę, czyli średnie prężenie pary w cylindrze, jak np. przy maszynach expansyjnych, gdzie prężenie pary przez cały bieg tłoka jest zmienne.

13. Jaki zachodzi stosunek między skutkiem pary, a powierzchnią ogrzewalną i ilością zużytego materyału opałowego?

 Z doświadczenia wiadomo, że potrzeba spalić 7 do 10 funtów węgla kamiennego, albo 10 do 15 funtów drzewa suchego w przeciągu jednéj godziny, aby kocioł lokomotywy tyle wydał pary, iżby jéj siła jednemu koniowi parowemu wyrównała.
 Przy małych kotłach daje się 15 do 18, a przy większych 10 do 15 stóp □ powierzchni ogrzewalnéj, na siłę jednego konia parowego. W parowozie liczy się tylko 8 stóp □ powierzchni ogrzewalnéj na siłę jednego konia.
 W miarę zwiększania powierzchni ogrzewalnéj, zwiększa się i skutek pary.

 Kotły ogrzewane od zewnątrz i wewnątrz przy małéj objętości swojéj, przedstawiają stosunkowo bardzo wielką powierzchnię ogrzewalną, a tém samém produkują wielką ilość pary, któréj to własności kotły statkowe i parowozowe nie posiadają.

[33]

14. Na czém polega jednostajny skutek pary?

 Aby para w cylindrze mogła jednostajnie działać, należy przestrzeń parową w kotle zrobić jak największą. Im większą jest ta przestrzeń w stosunku do objętości cylindra parowego, tém prężenie pary będzie jednostajniejsze, para będzie suchszą, co bardzo ważną jest rzeczą, gdyż mokra para może bardzo łatwo cylinder parowy rozbić. Nie należy zatém zmniejszać przestrzeni parowéj przez niepotrzebne i zbyteczne pompowanie wody do kotła.

15. Co to jest zgęszczenie czyli kondensacya pary?

 Aby powiększyć skutek czyli działanie pary nizkiego ciśnienia, nie wypuszcza się jéj w powietrze przy ujściu z cylindra, jak się zwykło robić przy maszynach wysokiego ciśnienia, lecz wprowadza się ją do tak zwanego zgęszczalnika czyli kondensatora, w którym się przez wtryskiwanie zimnéj wody zagęszcza, a przestrzeń jaką przedtém zajmowała, staje się teraz czczością czyli próżnią (vacuum). Jeżeli więc wypuszczając zużytą parę na zewnątrz, ciśnienie powietrza przedstawia opór na przeciwnéj stronie tłoka działaniu świeżo wpływającéj pary, tak, że ta para działała tylko przewyżką ciśnienia, po nad ciśnienie zewnętrznego powietrza; to przez zastósowanie zgęszczalnika, para działa na tłok zawsze całkowitém swém prężeniem. Zatém przez użycie zgęszczalnika zyskuje się na sile, na parze i na materyale opałowym, prawie jedną atmosferę czyli 15 funtów na cal kwadratowy.

16. Co rozumiemy przez rozszerzanie czyli expansyę pary?

 Para jak wiadomo, jest ciałem sprężystém. Wystawmy sobie, że para wpływa do cylindra, dopóki tłok nie przebiegnie ⅓ części jego długości, poczém stawidło (szyber) przecina dalszy [34]jéj przypływ. Czy przez to działanie pary ustaje? Bynajmniéj, będzie ona usiłowała skutkiem swojéj sprężystości rozszerzać się daléj i tłok posuwać przed sobą. Ale ponieważ na zasadzie prawa Mariotta, któremu i para ulega, sprężystość gazów ma się w odwrotnym stosunku do przestrzeni przez nie zajmowanych, więc ciśnienie pary, która weszła do cylindra, coraz będzie mniejsze, im tłok daléj posuwać się będzie; to jest, jeżeli para wchodząc do cylindra, posiadała ciśnienie 90 funtów na cal □, a w ⅓ części drogi tłoka wstrzymaną została, to w końcu cylindra będzie tylko posiadała ciśnienie 30 funtów na cal □. Dodawszy zatém do 90 funtów owe 30 funtów, otrzymamy summę 120, którą podzieliwszy przez 2, będziemy mieli średnie ciśnienie pary, działające na tłok od początku aż do końca jego drogi, czyli, że otrzymujemy skutek taki, jak gdyby para działała na tłok, z ciągłém ciśnieniem 60 funtów na cal □.
 Nauka o ciepliku i parowaniu wskazuje, że do wyprodukowania pary ciśnienia 90 funtów, która zajęła ⅓ część cylindra, i która wywarła na tłok taki sam skutek, jak gdyby cały cylinder napełniony został parą ciśnienia 60 funtów, nie potrzeba ani połowy tego cieplika, któregoby wymagała para 60 funtów ciśnienia, napełniając cały cylinder. Na oszczędzeniu to zatém cieplika, polega korzyść expansyi, czyli mówiąc innémi słowy, że przez expansyę oszczędza się wielka ilość materyału opałowego.

17. Jakim materyałem opalają się parowozy?

 Jako materyałów opałowych używa się pospolicie: węgla brunatnego (lignitu), drzewa, torfu, węgla kamiennego i koksu, stosownie do tego, jak który z materyałów jest tańszym, albo łatwiejszym w zastosowaniu.
 Węgiel kamienny albo torf, jeżeli zawierają wiele części ziemnych, jako dające płomień gęsty, zbyt dymiący, [35]zapychające przytém ruszta, są do opalania lokomotyw nie przydatne; koks zaś, z powodu wydawania małéj ilości dymu, węgiel kamienny czysty z powodu swéj taniości, czysty torf i suche drzewo, są materyałami do opalania lokomotyw najkorzystniejszemi.
 Grubość warstwy materyału opałowego, zależną jest od jego dobroci. Najkorzystniejsze rezultaty otrzymuje się, jeżeli drzewo od 6 do 12, węgiel kamienny od 4 do 6, koks od 15 do 36, a torf 8 do 15 cali grubo na rusztach utrzymywane będą.
 Wielkość szczap drzewnych, kawałki węgla kamiennego i koksu, oraz cegiełek torfowych, w jakich dostarczane są na opał, są rzeczą nie małéj wagi, gdyż palność tych materyałów rośnie w stosunku zmniejszania się ich objętości; albowiem tutaj, przypływające powietrze ma większe zetknięcie z materyałem, aniżeli wtedy, gdy tenże materyał pali się w wielkich kawałach. Jeżeli jednak owo drobienie materyału przekroczy pewne granice, to natychmiast zmniejsza się i jego palność, a w końcu zupełnie znika.
 Dla tego trociny, miał węglowy i tłuczony torf, nie mogą być na zwyczajnych rusztach używane jako materyał palny, ponieważ ich cząsteczki za blizko siebie leżą i przedstawiają wielki opór przypływowi powietrza.
 Na lokomotywach, gdzie palenie w skutek gwałtownego ciągu powietrza, odbywa się żywiéj jak przy innych kotłach, warstwy paliwa muszą być grubsze i większe kawałki na opał brane, np. szczapy drzewa około 8 funtów, kawałki węgla kamiennego i koksu około 4 funtów ważyć powinny.

18. Jakiéj używa się wody do zasilania, czyli alimentowania kotłów?

 Do zasilania kotłów, używa się woda o ile może być czysta, nie zawierająca w swoim składzie części ziemnych, które zanieczyszczają kocioł i tworzą kamień kotłowy; także solnych, [36]które rozkładają żelazo i przez rdzę go niszczą. Niezmiernie oszczędza się materyał opałowy, jeżeli ciepłą wodą alimentujemy kocioł. Ogrzewanie wody ułatwia tworzenie się pary i wpływa na długotrwałość kotła. Do ogrzewania wody, używa się niekiedy pary zużytej, wychodzącej z cylindrów parowych.

19. Z jakich części składa się palenisko kotła parowego?

 Do każdego paleniska przy kotle parowym należą następujące części:
 1. Ognisko (Feuerraum, foyer) z rusztem, czyli kratą (Rost, grille), drzwiczkami i popielnikiem.
 2. Kanały ogniowe (carneaux), rejestr czyli zasuwa do regulowania ciągu, dymnica i otwory do czyszczenia sadzy.
 3. Komin (Schornstein, cheminée).

20. Co to są ruszta i jakie przy nich nastręczają się uwagi?

 Ognisko kotła parowego składa się z przestrzeni, w któréj odbywa się palenie materyałów i z takiéj przestrzeni, w któréj gromadzi się popiół i inne niepalne pozostałości, a którą popielnikiem zowiemy. Obiedwie przestrzenie oddzielone są od siebie tak zwanym rusztem, na którym układa się materyał palny.
 Ruszt czyli krata składa się z większéj, albo mniejszéj liczby sztab żelaznych lanych albo kutych, ułożonych obok siebie na dwóch belkach, również żelaznych, lanych albo kutych, w ten atoli sposób, iż pomiędzy niemi znajdują się mniéj więcéj wązkie otwory, którymi do ogniska wpływa powietrze, a do popielnika spada popiół i pozostałości, które na ruszcie spalonemi być nie mogły.
[37] Figura 11-ta przedstawia pojedynczy ruszt w widoku podłużnym, fig. 12-ta takiż ruszt w przekroju poprzecznym, fig. zaś 13-ta część powierzchni rusztowéj, złożonéj z pojedynczych sztab czyli prętów; aa są to głowy rusztów leżące na belkach bb

Fig. 11.

Fig.12

Fig. 13.

żelaznych lanych; cc wzmocnienia środkowe rusztów, których grubość równa jest szerokości otworów dd pomiędzy rusztami.
 Grubość rusztu powinna być tylko taka, aby ciężar warstwy materyału opałowego, mającéj na nim spoczywać, nie był go w możności wygiąć, bo im grubsze będą ruszta, tém powietrze mniéj będzie miało do ogniska przystępu i palenie odbywać się będzie wolniéj. Oprócz tego, grubych rusztów nie używa się dla tego, iż się prędko przepalają, gdy przeciwnie cienkie ruszta łatwiéj się chłodząc cyrkulującém powietrzem, konserwują się dłużéj.
 Długość sztaby rusztowej zawisłą jest od powierzchni rusztów i od stosunku, w jakim się ma znajdować szerokość rusztu do swojej długości. A zatém długość rusztów jest bardzo [38]rozmaita, nie powinna jednak 4 stóp przekraczać, gdyż inaczéj, ruszta musiałyby być grube, co sprowadza za sobą powyżéj przywiedzioną niedogodność. Jeżeli zaś ruszta muszą być koniecznie dłuższe aniżeli 4 stopy, to składać się je zwykło z dwóch części i w tym razie daje się jeszcze trzecią belkę dla podparcia ich w środku. Szerokość otworów pomiędzy rusztami, nie jest dowolną. Nie powinna być za wielką, aby materyał drobniejszy, oraz nie spalony, znajdujący się na ruszcie, temi otworami do popielnika nie wpadał, Ale otwory te nie powinny znowu być za małe, gdyż w takim razie zapychają się popiołem i żużlem, które nie mogąc swobodnie do popielnika spadać, utrudniają krążenie powietrza i palenie opóźniają.
 Liczne doświadczenia nauczyły, jaką należy dawać szerokość otworom międzyrusztowym. Dla węgla kamiennego daje się 3¾ do 6 linij; dla koksu: 13 do 15 linij; dla lignitu, drzewa i torfu 3 do 4 linij. Czasami daje się rusztom w kierunku całéj ich długości od góry, pół okrągłe rowki, w których się gromadzi popiół, bo ten jako zły przewodnik ciepła, nie dopuszcza szybkiego przepalania się takowych. Otworom pomiędzy rusztami daje się zwykle ⅓ do ⅕ powierzchni całego rusztu.
 Tak ruszta żelazne lane, jako też i kute, powinny na swoich belkach leżeć swobodnie, aby się mogły w ognisku przedłużać.
 Stósownie do doświadczeń Brix’a, na każdą stopę długości rusztu, należy dawać ½ cala światła pomiędzy belkami, na których spoczywają. Gdzie ta ostrożność nie jest zachowaną, ruszta wyginają się na boki lub w górę i na dół.
 Wielkość powierzchni rusztu zawisłą jest od wielkości powierzchni ogrzewalnéj kotła i od ilości materyału, mającego być na niéj spaloną w pewnym przeciągu czasu, np. w jednéj godzinie. Dawać się im zwykło taką wielkość, któraby się równała ⅟₁₈ do ⅟₃₆ całkowitéj powierzchni ogrzewalnéj kotła. Podług doświadczeń Koechlina, można spalić na jednéj stopie kwadratowej [39]rusztu w przeciągu jednéj godziny 40 do 70 funtów drzewa, a to stosownie do jego gatunku.
 Podług doświadczeń Cavé’go, spalić można na 1 stopie kwadratowéj rusztu, 7 do 9 funtów węgla kamiennego. Z jego doświadczeń pokazuje się również, że przy powierzchni rusztów równającej się ⅟₁₇ całkowitéj powierzchni ogrzewalnéj kotła, paląc 7 funtów węgla kamiennego na jednéj stopie kwadratowéj rusztu, w przeciągu jednéj godziny, można jednym funtem węgla wyparować 8 funtów wody. Dzisiaj przyjmuje się za zasadę, że na 1 metrze kwadratowym rusztu, w jednéj godzinie czasu, można spalić 30 do 80 kilogramów (75 do 200 funt. pols.) węgla kamiennego.
 Dr. Lardner anglik, w dziełku swojém pod tytułem „Maszyna parowa” (Steam Engine), powiada co następuje: „Na każdego konia parowego, powinien kocioł wyparować w przeciągu jednéj godziny, jednę stopę sześcienną wody. Dlatego kocioł np. na 50 koni siły, powinien przy regularném paleniu, w przeciągu jednéj godziny wyparować wody 50 stóp sześciennych.
 Na jednego konia parowego bierze się zwykle jednę stopę kwadratową powierzchni rusztu, a zatém na jednéj stopie □ rusztu, tyle się spali materyału w przeciągu jednéj godziny, ile go potrzeba do wyparowania wody 1728 cali sześciennych, czyli jednéj stopy sześciennéj.
 W zwyczajnych kotłach lądowych czyli stałych, daje się pospolicie 15 stóp □ powierzchni ogrzewalnéj na jednego konia parowego, do czego wchodzi już powierzchnia ogniowa, oraz kanały ciągowe. Zatém kocioł 50 konny powinien mieć 750 stóp kwadratowych powierzchni ogrzewalnéj.”
 Lokomobile, parowozy i kotły na statkach parowych, stanowią wyjątek od téj ogólnéj reguły, z powodu bowiem braku miejscowości, daje się im tylko na siłę jednego konia parowego 8 do 10 stóp, czyli do 1 metra □ powierzchni ogrzewalnéj; ale palenie na parowozach i parostatkach, odbywać się musi w [40]sposób bardzo gwałtowny, przez co i parowanie odbywa się także bardzo szybko, ale za to ruszta ulegają tutaj szybszemu zniszczeniu, aniżeli przy kotłach zwyczajnych stałych, gdzie palenie odbywa się wolno i regularnie.
 Niezmiernie ważną jest rzeczą, umiarkowanie odległości rusztów od kotła parowego; właściwe jéj zastosowanie wielki wywiera wpływ na skutek palenia.
 Inżynier Scholl podaje tę odległość wziętą z doświadczenia, jak następuje: dla dobrego węgla, radzi dawać cali 15 do 16; dla koksu cali 22; dla drzewa cali 18 do 30, a dla torfu cali 20 do 24 miary angielskiéj.
 W Bernoullim (wydanie 13, na str. 363), znajdujemy znowu w miarach francuzkich, następujące dane:

		Grubość warstwy paliwa.		Odległość rusztu od kotła.
dla	węgla kamiennego:	0,12 — 0,15m	.   .   .	0,25 — 0,40m
„	koksu .....	0,15 — 0,20	.   .   .	0,30 — 0,50
„	drzewa ....	0,20 — 0,25	.   .   .	0,40 — 0,65

 Odległość drzwiczek ogniskowych od rusztu, wynosi zwykle 16 do 20 cali; czasem odległość ta bywa mniejsza, ale daje się wtedy drzwiczki dubeltowe w odległości 3 do 4 cali jedne od drugich, lub wypełnia się je cegłą jako złym przewodnikiem ciepła, aby się nie przepalały.

 Popielnik, jest to przestrzeń znajdująca się pod rusztem, czworokątnego lub okrągłego przekroju, z otworem na jednéj stronie lub z dwóch stron, do przypływu powietrza. Głębokość jego powinna być taka, aby żużel i gorący popiół, znajdujące się na dnie popielnika, przez promieniowanie cieplika nie rozpalały zbytecznie rusztów, a tém samém nie przyczyniały się do ich zniszczenia.

[41]

21. Co to są ogniska dymochłonące i ruszta schodowe?

 W skutek ciągłego pomnażania się fabryk wszelkiego rodzaju, działających przy pomocy maszyn parowych, jako to: hut, fabryk chemicznych, cukrowni, młynów, browarów, gorzelni, kolei żelaznych i statków parowych; jak również z powodu upowszechnionego dzisiaj ogrzewania mieszkań węglem kamiennym i torfem po miastach i ludnych przemysłowych osadach, wyrodziła się potrzeba budowania takich ognisk, któreby dym pochłaniając czyli trawiąc, takowego kominami nie wydzielały na zewnątrz, a tém samém nie zanieczyszczały powietrza, który w tak zanieczyszczonym stanie, niezmiernie szkodliwe wywiera wpływy na ludzi, zwierzęta i wegetacyę roślin.
 Prócz tego ważnego względu, inna jeszcze przyczyna skłoniła techników do urządzenia ognisk dym pochłaniających, a mianowicie: oszczędność paliwa, którego potrzeba z rozwojem przemysłu coraz staje się większą, a które przez to, coraz staje się droższém. Dym jak wiadomo, jest to materyał nie spalony, ulatujący kominami bezpożytecznie w powietrze, umiejętne więc przetrawienie go w ognisku, daje jeszcze znakomitą ilość cieplika, a tym sposobem korzystnie wpływa na oszczędność paliwa.
 Już w r. 1854 we Francyi i Anglii, gdzie przemysł fabryczny wysoko jest rozwinięty, wydane zostały odpowiednie przepisy rządowe, w celu, zaprowadzenia wszędzie ognisk dymochłonnych, gdzie tylko dym może przynosić szkodę dobru publicznemu, lub prywatnemu. Takie same przepisy zaprowadzono później i w Niemczech.
 Główny inspektor górnictwa we Francyi Combes i inżynier Viollet, zaszczytnie znani w literaturze technicznéj, opisali rozmaite sposoby urządzenia takich ognisk w r. 1855, w ' [42]Bulletin de la Société d'Encouragement pour l'Industrie nationale — i z tego to pisma Dr. Karol Hartmann korzystając, napisał bardzo pożyteczną książkę, pod tytułem: Die rauchverzehrenden Oefen, wydaną w Wejmarze w r. 1855. W książce téj zestawione są rozmaite sposoby urządzania ognisk dymochłonących i aparatów, służących do niszczenia i oczyszczania dymów.
 August Perdonnet professor szkoły centralnéj paryzkiéj, inżynier, dyrektor i administrator kilku kolei żelaznych francuzkich, w dziele swojém: Traité élémentaire de chemins de fér w tomie II (z r. 1856) opisuje ruszt schodowy Chobrzyńskiego, zastosowany do lokomotyw, i ognisko p. Duméry pochłaniające dymy, dające się bardzo korzystnie używać przy wielkich kotłach bulierowych, jakie najczęściéj napotykamy w cukrowniach i innych większych przemysłowych zakładach. Opierając się na powadze tak znakomitego autora, jakim jest Perdonnet, powtórzymy tutaj w streszczeniu opis rzeczonych przyrządów, które jakkolwiek nie upowszechniły się dotąd jakby na to zasługiwały, skutkiem obojętności właściecieli kotłów na własne dobro albo ich nieświadomości, ale które to przyrządy, w miarę wzrastania ceny materyału opałowego, nabywać będą i muszą, coraz rozleglejszego znaczenia.
 Sposób palenia bez dymu p. Duméry inżyniera w Paryżu, członka Towarzystwa Zachęty (Société d’Encouragement), podług robionych doświadczeń na kolei żelaznéj wschodniéj, w warsztatach mechanicznych w La Vilette, okazał się najpraktyczniejszym z pomiędzy innych sposobów, a wynalazca otrzymał nagrodę Montyona 2500 franków. Pragnących obeznać się z wszystkiemi subtelnościami jego teoryi palenia, odsyłamy do broszurki: „La combustion sans fumée par C. I. Duméry; Paris, chez Lacroix et Baudry, 1858,” a tutaj przytoczymy tylko opis samego przyrządu.

 Duméry urządził swoje ognisko jak figury 14, 15 i 16 wskazują.

Fig. 14.

Fig. 15.

[44] Cały piec czyli ognisko pod bulierami kotła umieszczone, stanowi szkielet żelazny na fig. 15, posiadający tylko dwie ściany ochronne aa z cegły ogniotrwałéj, które jednocześnie służą do podparcia kotła. W środku ogniska, w kierunku długości, umieszczone są ruszta r, połączone z dwiema retortami żelaznemi lanemi A i A wewnątrz pustemi, mającemi w przecięciu kształt rogów, które rozszerzają się w miarę zbliżania się do ogniska. Obie te retorty po obu końcach otwarte, służą do ładowania paliwa, które się posuwa ku ognisku za pomocą dwóch popychaczy B i B ruchomych, poruszających się za pomocą korb osadzonych na osiach b i b. Powietrze do spalenia potrzebne, przypływa tutaj otworami c i d, które wedle potrzeby można zmniejszać lub powiększać.

 Obsługa tego paleniska jest następująca:
 Całe retorty napełniają się węglem, przez które powietrze przepływa. Na surowy węgiel nakłada się warstwę koksu, sprodukowanego dnia poprzedniego; następnie rozpala się część wierzchnią zwyczajnym sposobem, t. j. suchemi wiórami i żarzącym koksem, a nowy ładunek paliwa, stosownie do potrzeby posuwa się popychaczami B i B, i w taki sposób postępuje się daléj.
 Jeżeli chcemy ogień wygasić, to za pomocą drzwiczek f i f’ w spodzie retort umieszczonych, można tak surowy węgiel jak i koks żarzący wyrzucić i na drugi dzień zachować.
 Bulletin de la Société d'Encouragement z miesiąca listopada 1855 r. str. 771 i Dziennik Politechniczny Dinglera w tomie 140 na str. 241, następujące zalety oddają temu palenisku:

 1. Spalenie materyału odbywa się tu dokładniéj jak na zwyczajnych ogniskach, albowiem wydobywające się gazy i cząsteczki węgla z palących się materyałów, łączą się tu dokładnie z czystym kwasorodem powietrza, a przebiegając przez żarzące węgle i ogrzewając się coraz więcéj, ulegają zupełnemu spaleniu.
[45]

Fig. 16.

 2. Promieniowanie cieplika jest ciągłe i nieprzerywane.
 3. Ponieważ ciąg, cząstkowém przymykaniem otworów w retortach, któremi powietrze przepływa, łatwo regulowanym być może, od woli więc maszynisty i palacza zawisło, spalić mniéj lub więcéj materyału, t. j. mniéj lub więcéj wyprodukować pary.
 4. Ponieważ tworzący się tutaj żużel, spada z płaszczyzn nachylonych ku sobie pod kątem 45°, przeto spadać musi na ruszt środkowy r, zkąd wyjmuje się go z wielką łatwością małemi drzwiczkami, mającemi szerokość rusztów.
 Akademia fruncuzka nauk, która przed kilkunastu laty zajmowała się doświadczeniami rozmaitych palenisk, wzięła także pod uwagę aparat p. Duméry. W tym celu opatrzono jeden z kotłów parowych w warsztatach mechanicznych kolei wschodniéj w la Vilette przyrządem p. Duméry, drugi zaś [46]kocioł téj saméj wielkości, pozostawiono z ogniskiem zwyczajném. Próby długi czas jak najstaranniéj wykonywane, dały następujący rezultat:
 Powierzchnia ogniska u p. Duméry wynosiła 62, powierzchnia zaś rusztów w drugim kotle wynosiła 68 decymetrów kwadratowych. Używając węgla z Saarbrücken, spalono przez godzinę na przyrządzie p. Duméry 60 do 120 kilogramów węgla, a na zwyczajném ognisku tylko 56 do 107 kilogramów. Jeden kilogram węgla wyparował: pierwszym sposobem: 5,34 do 6,55 kilogramów wody; a drugim sposobem zaledwie 5 kilogramów. Komissya przekonawszy się więc o zadawalających wypadkach, a mianowicie, że jego system opalania przynosi oszczędności w materyale opałowym około 24%, udzieliła p. Duméry nagrodę Montyon'a.
 W ognisku tém, podług twierdzenia p. Duméry, wypełnione są wszystkie teoretyczne warunki dobrego palenia. Dogodności zaś praktyczne są następujące: Ogień jest ciągły i nie przerywany; palaczom nie dokucza gorąco promieniujące z otwartego ogniska, a nawet drzwiczki mniéj się rozpalają. Ruszta trwają daleko dłużéj. Siła ogrzewająca jest większa, a ztąd oszczędność materyału opałowego dochodzi do 24%. Nie ma dymu, ilość spalonego węgla może być bardzo rozmaita, znajduje się bowiem w granicach od 1 do 6. Rozpalanie odbywa się prędko, a szczególniéj dogodna jest możność podniecania w każdéj chwili palenia, kiedy tego zachodzi nagła potrzeba, jak np. przy nagle powiększających się oporach w maszynach poruszających warsztaty, na kolejach żelaznych, przy wznoszeniu się pociągu na spadki, albo na statkach parowych spotykających wiatry, silne prądy wodne, lub téż kiedy statek na mieliźnie osiędzie.
 Ruszta schodowe wielkie oddają usługi przy kotłach lądowych, kiedy je chcemy opalać złemi gatunkami węgla, drobnym [47]węglem, miałem węglowym, węglem brunatnym, torfem, trociną drzewną i korą garbarską.

Fig. 17.

 Figura 17 przedstawia ruszt tego rodzaju w przekroju pionowym podłużnym, przy kotle parowym na 5 stóp średnicy, z rurą ogniową na 2½ stóp średnicy. W kotle tym a przedstawia mostek ogniowy, bbb są to 3 poziome belki, na których opierają się wangi rusztowe. Sztaby rusztowe są to krótkie stopnie odlane razem z wangami. Kąt nachylenia rusztu wynosi zwykle 45°, lecz dla węgla brunatnego daje się ten kąt nachylenia 38°. Ładowanie węgla na ruszty, uskutecznia się tu za pomocą skrzynki d, z któréj spada ciągle świeży węgiel, w miarę spalenia się go na ruszcie.
 W kotle, a raczéj w rurze ogniowéj, znajduje się popielnik służący do odbierania spadającego z rusztu popiołu i spalonego węgla, pomiędzy belką b i ścianą szczytową kotła. Drzwiczki e otwierają się na dół, służą do rozpalania ognia pod kotłem.
 Inżynier Chobrzyński był pierwszym, który na kolejach francuzkich wprowadził swojego pomysłu ruszty schodowe, służące do niszczenia, czyli do trawienia dymu, uchodzące tamże pod nazwiskiem dymochłonów albo dymotrawów schodowych (La grille fumivore à gradins).
[48] Figury 18 i 19 przedstawiają ruszt schodowy Chobrzyńskiego w przecięciu pionowym po linii CD, i w rzucie poziomym po linii AB.
 Perdonnet w swojém dziele, mówi o nim co następuje: Dym wychodzący z ognisk, oznacza nie zupełne spalenie, a im ten dym jest gęstszy, tém palenie jest gorsze, tak, że można powiedziéć, że zachodzi prosty stosunek pomiędzy uciążliwością dymów wychodzących z ognisk fabrycznych, zanieczyszczających powietrze i stratą znacznéj części materyałów opałowych zużywanych w tych ogniskach. Dla zapobieżenia tym niedogodnościom i stratom, proponowano rozmaite ulepszenia w urządzeniu ognisk, np kraty, czyli ruszta ruchome, poruszające się

Fig. 18.

[49]

Fig. 19.

tam i nazad za pomocą łańcuchów, skrzynkowe i t. p., nie dochodząc jednak do pożądanych wypadków.
 Najważniejsze dopiero ulepszenie stanowi ruszt schodowy Chobrzyńskiego, przedstawiony na fig. 18 i 19.
 Świeże paliwo nakłada się na pierwszy schód zaraz przy drzwiczkach, a w miarę koksowania spycha się go coraz to na niższe stopnie, i nakoniec na ruszcie poziomym przepala się ostatecznie. W budowie tych rusztów należy zachować następujące warunki:
 1. Powierzchnia rusztu powinna być 1 metr kwadratowy na 60 kilogramów węgla spalonego w godzinie czasu.
 2. Powierzchnie otworów pomiędzy stopniami, zależne zresztą od użytego paliwa i od ciągu, nie mogą być mniejsze jak 0,^m18 □ na kilogram węgla w godzinie.
 3. Pierwszy stopień najwyższy, ma leżeć nie więcéj jak 0,^m25 poniżéj kotła. Drzwiczki więc muszą być umieszczone o 0,^m10—0,^m15 wyżéj niż przy rusztach płaskich. [50] 4. Ruszt płaski na końcu ma być ruchomy dla łatwego oczyszczenia onego.
 Ruszt schodowy Chobrzyńskiego i Fiumiwor Chodźki, obudziły w swoim czasie ogólne zajęcie w świecie przemysłowym i wielu techników skłoniły, do rozmaitych późniejszych badań i ulepszeń dymochłonów, nie tylko we Francyi, ale także w Niemczech i Anglii.

22. Jak wysoko powinny leżeć kanały ogniowe i jaki dawać się im zwykło przekrój?

 Kanały ogniowe podług przepisów policyjnych, powinny leżeć przynajmniéj o 100$^{\tfrac {m}{m}}$ (4 cale) głębiéj od linii wodnéj kotła, aby żadna część płaszczyzny ogniowéj nie była pozbawioną wody, a tém samém, aby ściany kotła nie uległy przepaleniu, co najczęściéj jest przyczyną eksplozyi.
 Tylko przy kotłach o bardzo wielkiéj powierzchni ogrzewalnéj dozwoloném jest gorące gazy, ale ochłodzone przynajmniéj do 420° C zanim wejdą do komina, zetknąć z przestrzenią parową kotła, aby jéj temperaturę podnieść, a tém samém rozprężliwość pary powiększyć.
 Ponieważ sadza osiadająca na ścianach kotła, jest złym przewodnikiem cieplika, wielka więc ilość owego cieplika zamiast korzystnie wywierać swój skutek na wodę w kotle zawartą, uchodzi przez komin wraz z dymem w powietrze, i tym sposobem staje się bezpożyteczną. Daléj sadza wnętrze ścian rurek płomiennych robi chropowatemi, w skutek czego zmniejsza się ciąg powietrza znacznie. Częstokroć rury zapychają się także popiołem, co również szkodliwy wpływ na ciąg powietrza wywiera. Z tych przeto powodów, zwykło się dawać w odpowiednich miejscach wyciory, któremi się kanały ogniowe od [51]czasu do czasu czyszczą. Wyciory te, w czasie funkcyonowania kotła, powinny być jak najszczelniéj zamkniętemi, ażeby się przez nie zimne powietrze nie dostawało, a tém samém nie niweczyło cieplika.
 Jeżeli chyżość gorącego powietrza i gazów, ma być jednakowa tak w kominie jak i w kanałach ciągowych, to wtedy ich przekroje będą się miały do siebie jak objętości powietrza; a zatém przekroje w blizkości ogniska, w miejscu średniéj temperatury i w najwyższém miejscu komina, będą do siebie jak: 5,4:3,7:2,0 czyli jak 2,7:1,8:1. Zazwyczaj jednak puszcza się powietrze kanałami ogniowymi daleko prędzéj, aniżeli najwęższym przekrojem komina, robi się więc wtedy przekroje ciągów daleko mniejszemi, niż powyższy stosunek wskazuje. W każdym jednak razie, bardzo jest korzystnie dawać średnią wielkość przekroju ciągów ogniowych, równą l¼ części najmniejszego przekroju komina.

23. Co to jest komin i do czego służy?

 Dla utrzymania ciągłego a przytém dobrego palenia, należy koniecznie wprowadzać w ognisko powietrze, a jednocześnie tworzący się dym wyprowadzać na zewnątrz komina. Powstający ztąd ruch, nazywa się pospolicie ciągiem. Ciąg ten czterema sposobami otrzymać można:
 1. Za pomocą kominów, któremi gorące dymy uchodzą i otwierają drogę zimnemu powietrzu na dolnym końcu ogniska.
 2. Przez wprowadzenie zużytéj pary do dmuchawki kominowéj.
 3. Za pomocą miechów i wentylatorów, wprowadzających wiatr do ogniska, a dym wypędzających kominem.
 4. Za pomocą Exhaustorów ssających dymy z kominów i dających przez to wolny przystęp zimnemu powietrzu.
[52]Przy maszynach parowych używa się tylko dwóch sposobów, mianowicie: 1-go i 2-go, to jest przy maszynach stałych, dla nadania ciągu, budują się wysokie kominy, a przy parowozach na drogach żelaznych, wzbudza się ciąg w nizkim kominie za pomocą dmuchawki parowéj.
 Dla otrzymania dobrego ciągu, potrzebne są tylko dwa otwory: jeden, którym zimne powietrze wpływa do ogniska, a drugi, którym dym wychodzi z komina. Każdy inny otwór szkodzi tylko dobremu ciągowi, zatém należy go jak najstaranniéj unikać.
 Dla spalenia w wielkich piecach hutniczych jakiegokolwiek materyału opałowego, tłoczy się jak wiadomo do ogniska potrzebna ilość powietrza za pomocą miechów; ale przy ogniskach kotłów parowych, rzecz się ma inaczéj; tutaj podczas palenia wywiązujący się cieplik, służy zarazem jako siła do sprowadzania powietrza w ognisko.
 W tym celu budując ognisko oraz kanały ogniowe, buduje się jeszcze jeden kanał (zastępujący niejako miechy) w związku z poprzedniemi kanałami będący, okrągły lub prostokątny, wznoszący się do pewnéj wysokości w kierunku prostopadłym do kanałów ogniowych, komunikujący z zewnętrzném powietrzem, nie tylko górnym swoim końcem, ale także i dołem przez ognisko za pomocą otworów międzyrusztowych. Kanał tego rodzaju nazywamy powszechnie kominem (Rauchfang, Schornstein, cheminée).
 Ponieważ dym gromadzący się w okolicy fabryki, jest dla sąsiadów nie tylko nie przyjemnym, lecz także z powodu swych części składowych, i zdrowiu ludzkiemu szkodliwym; na mocy więc przepisów policyjnych, powinien być dopiero w takiéj wysokości na powietrze wypuszczany, kiedy już nie przedstawia powyższych niedogodności.
 Wysokość jednak jaką się zwykło dawać kominom, zależną jest od rozmaitych miejscowych stosunków i okoliczności. [53]W każdym razie, bardzo jest dobrze robić go o ile można wysokim, gdyż tym sposobem unika się nietylko wyż rzeczonych niedogodności, ale otrzymuje się także potężny ciąg powietrza, jaki przy wielkich piecach tylko miechami otrzymać można. Dla tego budują się pospolicie kominy dla kotłów parowych, od 60 do 120 stóp wysokości; niżéj 60 stóp bardzo rzadko, zaś kominy nad 120 stóp wysokości, do wyjątków należą.
 Największy taki wyjątkowy komin w świecie, widzieć teraz można w Port-Dundas pod Glasgowem. Ma on 454 stóp angielskich wysokości, szerokość jego ścian wynosi na dole stóp 32, a u góry stóp 12¾; otwór górny komina równa się 10' 5" a dolny 21'6", co daje zwężenie zewnętrzne ⅟₂₅ a wewnętrzne ⅟₄₀.
 Drugi olbrzymi komin, lecz tylko na 400 stóp wysoki, znajdował się również pod Glasgowem, który jednakże z powodu przeniesienia fabryki na inne miejsce, zburzony został i to za pomocą prochu.
 Jaki przekrój posiadają ciągi kotlinowe, taki sam przekrój musi miéć i komin w swojém miejscu najwęższém, a mianowicie u swego szczytu. Dolny przekrój komina dla większéj stałości daje się zawsze większy od przekroju górnego; a różnica tych wymiarów, nazywa się zwężeniem komina. Przy kominach żelaznych daje się to zwężenie ⅛" na stopę bieżącą. Jeżeli np. taki komin posiada w górze otwór 11" a wysokość jego wynosi stóp 48, to otwór komina na dole będzie miał średnicy 11 + ⁴⁸⁄₈ = 17"; daje się w takim razie grubość ścianom żelaznym u góry = ⅛ a na dole ³⁄₁₆", a zatém ciężar takiego komina wynosić będzie około 1500 funtów.
 Kiedy komin posiada zwężenie ⅟₉₆, należy go łańcuchami dobrze umocować dla nadania mu potrzebnéj stałości. Jeżeli chcemy uniknąć takiego umocowania, to nietylko należy dać większą grubość blachom, ale nadto zwężenie komina powiększyć na ⅟₈₀ do ⅟₇₂. W taki sposób zbudowany komin na 100 [54]stóp wysoki, będzie miał średnicy u dołu 5ʼ4” a u góry 4ʼ, na dole będzie blacha gruba ⅜” a u góry ¼”.
 Kominom murowanym dawać się zwykło daleko większe zwężenie jak kominom żelaznym, mianowicie ⅟₂₅ do ⅟₂₂ na zewnątrz, a ⅟₄₀ na wewnątrz, przez co i stabilarność jego jest większą i forma staje się piękniejszą. Komin murowany na 100ʼ wysoki, przy górnéj średnicy światła 24”, przy zewnętrzném zwężeniu ⅟₂₅, wewnętrzném ⅟₅₀, górnéj grubości zewnętrznéj 3ʼ, otrzymałby dolne światło 24 + 100/50 × 12 = 48” a dolną grubość: 36 + 100/25 × 10 = 84”.
 Kominy budują się zwykle z cegły lub metalu, a mianowicie z blachy żelaznéj, z blachy miedzianéj i żelaza lanego; miedziane jednak wypadają za drogo, a żelazne lane byłyby za ciężkie, a więc i kosztowniejsze, a żadnych lepszych nie przedstawiają korzyści od kominów z blachy żelaznéj. Co się tyczy ciągu, to takowy prawie jest jednaki czy w kominach murowanych, czy téż metalowych, kiedy ściany pierwszych wewnątrz, po pewnym przeciągu czasu użycia, pokryte zostaną sadzą.
 Figura 20 przedstawia przekrój komina z cegły murowanego. A jest fundament na palach B, C jest to ujście kanału ogniowego do komina, D kapelusz żelazny lany. Ustępy wewnętrzne robią się dla oszczędności cegły.
 Kominy z blachy żelaznéj są daleko tańsze od murowanych, aby zaś przez rdzę nie uległy prędkiemu zniszczeniu, należy je od zewnątrz corocznie pomalować smołą kamienną, a najlepiéj dobrą farbą olejną. Co do formy przekroju komina, to za najkorzystniejszą uważać należy okrągłą i taką téż formę daje się zawsze kominom z blachy żelaznéj, zaś kominom murowanym formę kwadratową, albowiem nie mała zachodzi trudność w wyrobieniu cegły do budowy okrągłych wewnątrz

Fig. 20.

Fig. 21.

[56]kominów, gdyż cegła taka musi być fasonowana, a zatém będzie znacznie droższą, od cegły zwyczajnéj.

 Figura 21 przedstawia komin z blachy żelaznéj. Na fundamencie murowanym z cegły lub z kamienia łamanego A, stoi cokuł B. Komin blaszany C wstawiony jest w mufę żelazną laną D i z nią ściśle połączony. Cztery grube ankry żelazne EE, łączą komin z fundamentem i sięgają do fundamentu A, pod którym są zaklinowane. Komin zakończony jest koroną blaszaną F, a pod nią znajduje się krążek G, służący do dźwigania lekkiego łańcucha, za pomocą którego w różnych wypadkach można założyć silniejszy łańcuch np. do windowania robotnika w czasie malowania komina, lub w czasie oczyszczenia go ze sadzy. Kanałem H wprowadza się do komina dym z kanałów ciągowych.
 Czyszczenie wysokich kominów odbywa się zwykłe za pomocą prochu strzelniczego. Gdy komin należycie wystygł, zamyka się szyber i wszelkie wyciory z kotłem komunikujące, a następnie bierze się dwa lub trzy razy tyle prochu, ile go do nabicia fuzyi potrzeba i zapala się na spodzie komina. W skutek explozyi prochu, następuje gwałtowne wstrząśnienie całéj kolumny powietrza w kominie, a wywiązane gazy odrywają sadzę ze ścian komina, które w pewnéj części wyrzucone zostaną do góry, a reszta na spód komina opadnie.
 Należy jednak przy takiém czyszczeniu kominów, postępować z wielką oględnością, aby w skutek użycia za wielkiéj ilości prochu nie porysował się komin, a co większa, ażeby nie runął.
 Tak przy kotłach parowych przenośnych, jako téż przy parowozach i lokomobilach, wysokie kominy byłyby niedogodnymi i niepraktycznymi. Dla tego wysokość komina, zastępuje się tu urządzeniem sztucznego ciągu w kominie, który otrzymuje się przez silny napływ do komina pary już zużytéj, za pomocą rury wychodowéj, czyli dmuchawki (Blasrohr, tuyau [57]d’echappement), w skutek czego tworzy się w kominie czczość czyli próżnia, która z wielką chciwością dym wciąga i na zewnątrz go wypędza. Tym sposobem sztucznie urządzony ciąg powietrza, podług czynionych doświadczeń, przewyższa nawet szybkość i siłę najmocniejszéj burzy.

24. Co to jest palenie i jak się takowe odbywa?

 Materyałami opałowemi nazywają się takie palne ciała, które służą do wydobycia z nich cieplika lub siły, w celach ekonomicznych i przemysłowych. Do takich materyałów palnych należą: drzewo, torf, węgiel brunatny, węgiel kamienny, antracyt, węgiel drzewny, węgiel torfowy, koks, oléj skalny i gazy zapalne, jak niedokwas węgla i gaz wodorodno węglisty. Z wyjątkiem gazów palnych, wszystkie materyąły opałowe są bardzo blizko spowinowacone z sobą, gdyż składają się z komórek i włókien drzewnych, albo téż z takowych powstały. Naturalne albo surowe materyały opałowe, jak drzewo, torf, węgiel brunatny i kamienny, oraz antracyt, składają się głównie z węgla, wodorodu i kwasorodu; węgiel kamienny także jeszcze z małéj ilości azotu i niektórych części mineralnych jak siarka, fosfor, krzemionka, glinka, niedokwas żelaza, ziem alkalicznych i alkaliów, które z wyjątkiem tylko siarki i fosforu po spaleniu materyałów opałowych, pozostają w ognisku w kształcie popiołu. Ze wszystkich tu wymienionych ciał, są palnemi tylko dwa, mianowicie węgiel i wodoród, i te dwa jedynie pierwiastki, stanowią palną wartość wszelkiego materyału opałowego. Wszystkie materyały opałowe przy zupełném swém spaleniu, dają wodę i kwas węglowy, pozostawiając w popiele części składowe nieorganiczne. W popiele powstałym z materyałów palnych roślinnych, przeważa w ogólności zawsze węglan wapna, a zaś z mineralnych, glina.
[58] Przez palność materyałów opałowych rozumieć należy mniejszą lub większą łatwość, z jaką się też materyały rozpalają, a następnie palą. Ta palność zawisłą jest od przymiotów zbitości i od składu materyału opałowego. Porowaty, mniéj zbity materyał opałowy, daleko łatwiéj jest palnym od mniéj porowatego. Co się zaś jego składu dotyczy, to pokazało się, że materyał o tyle będzie palniejszym, im więcéj wodorodu w sobie zawiera. Palenie odbywa się bez płomienia lub z towarzyszeniem mniejszego albo większego płomienia; a że płomień powstaje w skutek palenia się gazów, przeto te ciała będą w czasie palenia największy płomień wydawać, czyli będą najwięcéj płomienistémi, które największą ilość gazu wodorodu zawierają w swoim składzie; ponieważ wodoród ze wszystkich materyałów opałowych, jest najpalniejszym.
 Wywiązany cieplik, przy dokładném spaleniu się materyału, mierzy się pod dwojakim względem:
 1) pod względem ilości cieplika, i
 2) pod względem stopnia temperatury.
 Mierząc cieplik co do ilości, otrzymujemy siłę jego palności, (czyli gatunkowy albo bezwzględny skutek cieplika); jeżeli zaś oznaczamy stopień tego cieplika, to wtedy otrzymujemy siłę ogrzewalną materyału (pyrometryczny stopień cieplika). Ta siła palności i siła cieplika razem wzięte, dają dopiero prawdziwą wartość każdego materyału opałowego.
 Ilość cieplika potrzebna, aby temperaturę 1 funta wody podnieść od 0 do 1 stopnia, nazywa się jednością cieplika czyli ciepliną. Ciepliny takiéj używa się do oznaczenia ilości cieplika zawartego w materyale opałowym, gdyż siła palności materyałów oznacza się ilością cieplin wywiązanych przy spaleniu jakiegoś ciała. Podług najlepszych doświadczeń, otrzymano następujące wypadki:
[59]

	ilość cieplin.
Wodoród ..........	daje	34462
Węgiel (palony na kwas węglowy) .	„	8080
„       (palony na niedokwas węgla) .	„	2474
Gaz bagnisty ........	„	2403
Oléj skalny .........	„	11773
Alkohol ..........	„	7183
Zupełnie suche drzewo .....	„	3600
Drzewo suszone na wietrze ....	„	2900
Torf suszony na wietrze .....	„	1500	– 3000
Węgiel kamienny najlepszy ...	„	7000	– 7500
„             „         pośledniejszy ..	„	6000
Koks ...........	„	6000

 Analiza chemiczna odkryła w materyałach opałowych następujące pożyteczne części składowe:

Wyszczególnienie materiału	Węgla	Wodoro- du	Kwaso- rodu	analizował:
Czyste włókno drzewne .	52,65	5,25	42,1	${\textstyle {\bigl \}}{\bigr .}}$	Régnault
Torf z Vulcaire ....	57,03	5,63	31,76
Węgiel brunatny z Heim-  stedt ......	67,88	6,85	17,46		Varrentrapp
Węgiel kamienny z ko-  palni królewskiej na  górnym Szląsku ...	78,39	3,21	17,7		Karsten

 Z tablicy téj widzimy, że włókno drzewne zawiera 52% węgla, a 48% wodorodu i kwasorodu w stosunku do tworzącéj się z nich wody. Inne materyały opałowe zawierają większą ilość węgla, a największą jego ilość zawiera węgiel kamienny.
[60] Siła parowania materyału opałowego daje się oznaczyć teoretycznie. Podług Régnaulta potrzeba jest 652 cieplin, aby 1 kilogram wody 0° zamienić na parę 150° C; zatém wyparować mogą:
 1 kilogram węgla (8080/652) = 12,4 kilogr. wody;
 1 kilogram wodorodu (34462/652) = 52,9 kilogr. wody.
 Materyały opałowe jak to widzieliśmy, składają się głównie z węgla, wodorodu i kwasorodu. Do utrzymania processu palenia, musi być kwasoród wprowadzony do ogniska, wtedy węgiel materyałów opałowych, łączy się z kwasorodem, i tworzy kwas węglowy, a wodoród z kwasorodem tworzy wodę. Otrzymana ztąd ilość cieplika tém będzie większą, im większy jest stopień ukwaszenia, połączenia węgloroduwęgla z kwasorodem. Z 1 objętości węgla i 2 objętości kwasorodu, powstają tylko 2 objętości kwasu węglowego. W skutek tego zmniejszenia się objętości, wywięzuje się cieplik. W czasie palenia łączą się także 2 objętości wodorodu z 1 objętością kwasorodu, a z tego połączenia otrzymuje się tylko 2 objętości pary wodnéj. W skutek tego połączenia, również wywięzuje się cieplik. Produktami dobrego palenia są: kwas węglowy i para wodna. Dla utrzymania więc dobrego palenia, konieczną jest rzeczą, taką ilość kwasorodu do ogniska wprowadzić, jaka jest potrzebna do spalenia węgla na kwas węglowy i wodorodu na wodę.
 Kwasoród ten wprowadza się do ogniska z powietrzem atmosferyczném. Ponieważ powietrze zawiera w sobie ⅘ azotu a tylko ⅕ kwasorodu, dla tego proces palenia nie odbywa się tutaj tak dokładnie, jak wtedy, gdyby do ogniska wprowadzało się czysty kwasoród. Tworzy się więc tutaj zamiast kwasu węglowego, niedokwas węgla, a przez to mniéj wydobywa się cieplika. Przytém powstaje wielka liczba innych [61]chemicznych połączeń węgla z wodorodem. Wszystkie w ten sposób utworzone chemiczne produkta, muszą być z ogniska uprowadzone wraz z niespalonym azotem. Mieszanina tych wszystkich gazów z niespalonemi cząsteczkami węgla, stanowi tak zwany dym; a niespalone części składowe materyałów opałowych, pozostają na ruszcie i stanowią żużel.
 Ponieważ 100 wag kwasu węglowego zawierają:
   27,36 węgla
   72,64 kwasorodu
   100.
 Znajdziemy więc z proporcyi:
   27,36 : 72,64 = 1 : x
   x = 2,65,
to jest: że 1 funt węgla do zupełnego spalenia, potrzebuje 2,65 funtów kwasorodu.
 Powietrze atmosferyczne zawiera:
   23,1 wag kwasorodu
   76,9   „ azotu
   100.
do zupełnego więc spalenia 1 funta węgla potrzeba do ogniska:
   2,65 • 100/23,1 = 11,5 funtów,
atmosferycznego powietrza wprowadzić.
 1 stopa sześcienna wody waży około 66 funtów. Powietrze jest lżejsze od wody 773,7 razy, zatém 1 stopa sześcienna powietrza waży: 66/773,7 funtów, a 134 stóp sześciennych powietrza, ważą 11,5 funtów; zatém do zupełnego spalenia 1 funta węgla, potrzeba jest 134 stóp sześciennych powietrza.
 Powietrze jak wiadomo, zawiera tylko w swym składzie ⅕ kwasorodu, zatém łączenie się węgla z kwasorodem, znacznie bywa utrudnioném przez azot. Powietrze więc w ognisku oddaje swój kwasoród z coraz większą trudnością, aż w końcu [62]palenie ustaćby zupełnie musiało. Dla tego w celu utrzymania palenia, wprowadzać się zwykło do ogniska nadmiar powietrza. Podług doświadczeń Péclet'a, wprowadza się zwykle do ogniska podwójną taką ilość powietrza, jaka jest do zupełnego spalenia ciała potrzebną. Do zupełnego więc spalenia 1 funta węgla, potrzeba do ogniska wprowadzić powietrza 268 stóp sześciennych.
 1 funt drzewa zawiera około ½ funta węgla, zatém 1 funt drzewa do zupełnego spalenia, potrzebuje 134 funtów powietrza. Torf, węgiel brunatny i węgiel kamienny do spalenia węgla i do spalenia nadmiernego wodorodu, potrzebują kwasorodu powietrza. Ponieważ te materyały opałowe, palą się pospolicie na rusztach, przypływające więc powietrze, zmuszone jest wprzód przechodzić przez całą warstwę paliwa rozłożonego na ruszcie, nim się na jego powierzchnię dostanie, na któréj ma być największe gorąco, i gdzie się to gorąco rozwija. Powietrze więc jest już nieco zredukowaném.
 Z tych powodów, należy brać do palenia 3 razy większą ilość powietrza. Zatem, na 1 funt węgla znajdującego się w materyale opałowym, liczy się zwykle 402 stóp sześciennych powietrza.
 1 funt węgla kamiennego zawiera 0,8 funta węgla, zatém potrzebuje 320 stóp sześciennych powietrza.
 1 funt węgla brunatego zawiera 0,7 węgla, i potrzebuje 280 stóp sześciennych powietrza.
 1 funt torfu zawiera 0,6 funta węgla, potrzebuje więc 240 stóp sześciennych powietrza^[4]. [63] Koks uboższym jest w wodoród niż węgiel kamienny, a ponieważ 1 funt wodorodu do swego spalenia, potrzebuje 3 razy więcéj kwasorodu aniżeli węgiel, zatém 1 funt koksu potrzebuje mniéj kwasorodu do spalenia, od 1 funta węgla.
 ObliczającObliczają, że ⅔ • 402 = 268 stóp kubicznych, potrzeba powietrza, do spalenia 1 funta koksu.

25. Jak się oznacza moc ogrzewania ognisk przy kotłach parowych i jak się wynajduje ilość straconego na nich cieplika?

 Dla bardzo rozmaitych przyczyn, nigdy nie można spożytkować całkowitego, z materyałów opałowych wydobytego na ognisku cieplika. Rozliczne przedsiębrano próby, ażeby dokładnie zbadać wartość użytecznego i straconego cieplika. Dadzą się one podzielić na 2 następujące klassy; na:
 1) Próby z tym samym kotłem a z rozmaitymi materyałami i na:
 2) Próby z rozmaitymi kotłami i rozmaitymi materyałami.
 Doświadczenia pierwszéj klassy dają cyfry względnéj wartości materyałów, kiedy zastósowanie ich jest jednakowe; doświadczenia drugiéj klassy, dają cyfry dla najkorzystniejszéj formy kotłów, przy jak najlepszém zastósowaniu materyałów.
 W skutek żądania Towarzystwa dla rozpowszechnienia przemysłu w Prusach, Dr. Brix przedsięwziął szereg doświadczeń, pod względem mocy ogrzewania rozmaitych materyałów opałowych. Rezultaty owych doświadczeń ogłoszone zostały w dziełku: „Untersuchungen über die Heizkraft der wichtigeren Brennstoffe des Preussichen Staates, etc.”
 Wyjmujemy ztamtąd co następuje:
 Kocioł parowy był cylindrowy, 29 stóp długi, średnicy stóp 3½, opatrzony był dwiema rurami ogniowemi od 9½ do 10 cali średnicy wewnętrznéj.
[64] Ruszt składał się z dwóch szeregów rusztów po za sobą ustawionych i na 3-ch belkach opartych, które dały się w górę podnosić lub na dół opuszczać.
 Powierzchnia odstępów między - rusztowych mogła być zmienianą dotąd, póki palenie nie uskuteczniało się całkowicie i o ile można bez dymu.
 Wysokość komina równała się stóp 70, przekrój jego był 21 cali w kwadrat. Ostatnie 13 stóp stanowiło nadsztukowanie blaszane, tworzące rodzaj stożka, około 16 cali średnicy.
 Klapy bezpieczeństwa tak obciążone zostały, ażeby para przy 114° C. mogła na zewnątrz uchodzić.
 Za jednostkę cieplika przyjęto taką ilość ciepła, jaka jest potrzebna, aby 1 funt wody temperatury zera, zamienić było można na parę. Podług doświadczeń Brixa, ilość ta równą była 640 jednostek cieplika (cieplin), to jest takiéj ilości cieplika, jaka jest potrzebną, aby 1 funt wody ogrzać od 0° do 1° C.
 Z rezultatów przezeń wykazanych wypływa, że moc czyli siła ogrzewania jednakich gatunków drzewa jest prawie jednakowa: miękkich gatunków drzewa większa, aniżeli twardych, a gatunków żywicznych sosnowych największa. Miękkie gatunki drzewa, wydające mocny płomień, zawdzięczają ten swój przymiot nadmiarowi wodorodu jaki zawierają, który w czasie palenia, więcéj wydaje cieplika od węgla, przy téj saméj wadze. Z oddzielnie przedsiębranych doświadczeń, pokazało się także, że moc ogrzewania materyałów zmniejsza się, w miarę zwiększania się w nich ilości wody.
 Twierdzenie to Brixa, nie zgadza się z dość upowszechnionem mniemaniem, że polany wodą węgiel kamienny, wydaje więcéj cieplika aniżeli suchy.
 Mniemanie to, jest w każdym razie fałszywe, gdyż dodana woda, musi przedewszystkiém wyparować, a potém dopiero może się rozłożyć para na wodoród i kwasoród, poczém rzeczone gazy mogą być spalonymi. Ale wtedy, kiedy się to dzieje, nie zyskuje się wcale cieplika; gdyż przy rozłożeniu wody tyle się [65]go traci, ile go się znowu zyskuje, czyli uwalnia przy połączeniu. Zatém cieplik do wyparowania wody użyty, w każdym razie odbiera się materyałom opałowym, należy go przeto jako stracony uważać.
 Z prób Brixa pokazuje się, że jego palenie odbywało się daleko wolniéj, aniżeli to ma miejsce na ogniskach zwyczajnych kotłów parowych.
 Temperatura dymu była u niego w przecięciu 20 do 30 stopni wyżéj liczoną od temperatury tworzącéj się pary, a rzadko przekraczała 160° C. Przewyżka ta temperatury dymu nad temperaturą w kotle, przy należytém tworzeniu się pary, znakomicie wzrastała.
 Ponieważ jednak rzadko używa się pary tak nizkiego ciśnienia, przy jakiém Brix robił swoje doświadczenia, ponieważ palenie odbywa się w praktyce daleko prędzéj i nie tak dokładnie; ponieważ zwykłemu paleniu pospolicie dym towarzyszy: wynika przeto z tego co się tutaj powiedziało, że skutek użyteczny czyli moc ogrzewania materyałów opałowych, należy brać cokolwiek niżéj, aniżeli to tablice Brixa wskazują.
 Na stratę cieplika w czasie odbywania się procesu palenia, wpływają głównie następujące przyczyny:
 1) Temperatura dymu i
 2) Ilość wody zawarta w materyale opałowym.
 Jeżeli s oznacza cieplik gatunkowy dymu, to 1 funt dymu temperatury t° zawierać będzie s • t jednostek cieplika.
 Do spalenia 1 funta węgla kamiennego, potrzeba 320 stóp sześciennych powietrza. Powietrze to waży: 320 • 66/800 = 26½ funtów.
 Dym cięższy jest od powietrza 1,045 razy, zatém waży 27,8 funtów; dla tego przy spaleniu 1 funta węgla kamiennego, uchodzi z dymem:
 27,8 • s • t; a koksu 22,6 • s • t jednostek cieplika.
[66] Jeżeli weźmiemy cieplik gatunkowy dymu s = ¼, (dla wysokich kominów) temperaturę dymu t = 180°, to znajdziemy stratę cieplika:

dla	1	funta	węgla kamiennego	= 1251	jednostek	cieplika,
„	1	„	koksu ....	= 1017	„	„

  Z poprzedzającego § 24 wiadomo, że ze spalenia 1 funta węgla kamiennego wywięzuje się 7000, a ze spalenia 1 funta koksu 6000 jednostek cieplika,
 z dymem więc uchodzi bez pożytecznie:
 przy paleniu węglem 1251/7000 t. j. więcéj jak 1/6,
 przy paleniu koksem 1017/6000 t. j. również więcéj jak 1/6,
wywiązanego cieplika.
 Dym w kominach parowozowych podług Stephensona, ma temperaturę 300° C, dla tego opalając parowozy koksem, traci się więcéj jak: 1/6 • 300/180 czyli więcéj jak 5/18 wywiązanego cieplika.
 Strata zaś cieplika, z powodu obecności wody w materyale opałowym powstała, daje się wynaleźć w sposób następujący:
 Jeżeli 1 funt materyału opałowego zawiera n funtów wody (n jest zawsze właściwym ułamkiem), wtedy materyału wydzielającego cieplik, znajdować się będzie tylko (1-n) funtów, a zatém ciało wydające cieplik i wywiązany zeń cieplik, użytémi zostaną jeszcze w części do wyparowania n funtów wody, a zatém będą straconymi. Z powodu więc obecności wody, powstają dwa źródła utraty cieplika, z których pierwsze jest daleko większe od drugiego.
 W skutek pierwszéj straty daje:

1	funt	węgla kamiennego	tylko	(1—n) 7000	cieplin
1	„	koksu ....	„	(1—n) 6000	„
1	„	drzewa ....	„	(1—n) 3000	„

[67] Jeżeli do wyparowania 1 funta wody potrzeba jest 637 cieplin, to n funtów wody potrzebować będzie do wyparowania n • 637 cieplin czyli jednostek ciepła. Tę ilość należy jeszcze wstawić w powyższy rachunek. Prócz tego wielka ilość wody działa już sama przez się niekorzystnie na wywiązywanie się cieplika, gdyż przez to temperatura materyałów opałowych obniża się do tego stopnia, że nie może się uskutecznić ich należyte czyli zupełne spalenie, a tém samém zamiast najwyższego stopnia ukwaszenia, tworzą się podczas palenia połączenia niższe. Jeżeli zaś podczas palenia, zamiast kwasu węglowego, tworzy się niedokwas węgla, to wtedy wywięzuje się cieplika zaledwie cokolwiek więcéj nad ¼, i taką stratę należy uważać jako jednę z większych. Ze wszystkich tu wymienionych przyczyn, należy się przeto starać, n jak najmniejszém uczynić. Węgle kamienne, mające się do palenia używać, zlewają się zwykle wodą, ale téż wtedy jak to Brix dowiódł, daleko mniéj wydają cieplika.

26. W jaki sposób oblicza się ciąg komina?

 Każde ciało podlega prawu ciężkości, skutkiem którego usiłuje spaść do środka ziemi. Jeżeli dwa ciała złączymy ze sobą, to, gdy jedno spada, drugie musi iść do góry, t. j. cięższe spada, a lżejsze wznosi się do góry. Podnoszenie się więc do góry jakiegoś ciała, jest tylko następstwem spadania drugiego, jeżeli nie ma innéj siły, któraby na nie działała. Dym zatem w kominie, dlatego wznosi się do góry, że jakieś inne ciało z nim złączone na dół opada.
 Oczywistém jest, że każde ciało wypycha objętość powietrza, równą swojéj objętości i tyle utrącą ze swojéj ciężkości, ile wypchnięte powietrze ważyło. Jeżeli to ciało spada, to powietrze takiéj saméj objętości, musi koniecznie swoje miejsce zmienić, to jest pójść do góry; jeżeli się zaś podnosi, to powietrze opadać musi. Z ruchem więc ciała, odbywa się [68]jednocześnie i ruch powietrza, takiéj saméj objętości, tylko w odwrotnym kierunku. Ciało więc poruszające się w powietrzu, należy uważać jako ściśle połączone z taką samą objętością powietrza, to jest, jak gdyby obadwa złączone były ze sobą za pomocą sznurka, przechodzącego przez krążek ^[5].
 Jeżeli ciało jest lżejszém od takiéj saméj objętości powietrza, to ciało podniesie się w górę, a powietrze na dół opadnie; jeżeli ciało jest cięższe, to będzie opadać, a powietrze wznosić się będzie. W obudwu wypadkach daje się oznaczyć przyśpieszenie ruchu podług jednakich prawideł, gdyż spadanie jest przyczyną tego ruchu. Jeżeli
  h oznacza wysokość komina,
  F jego przekrój,
  r ciężar gatunkowy zewnętrznego powietrza,
  r‘ ciężar gatunkowy dymu w kominie,
  t temperaturę zewnętrznego powietrza,
  t‘ temperaturę dymu;

to ciężar słupa dymu w kominie będzie ...	=	F • h • rʼ
a ciężar słupa powietrza takiéj saméj objętości	=	F • h • r
a zatém przewyżka ciśnienia, czyli ciśnienie  względne w kierunku do góry ....	=	F h (r—rʼ),

i to jest ciśnieniem skuteczném w dolnym otworze komina, to jest, na powierzchni rusztu.
 Ale w górnym otworze komina, wypływający dym pod takiém ciśnieniem napotyka opór, tak samo jak każde inne ciało uderzające o spokojne powietrze.
 Jeżeli v oznacza chyżość wypływu, to opór bierny powietrza dla przekroju F będzie:

$={\frac {F\ r\ v^{2}}{2\ g}}$,

[69]gdy g oznacza przyśpieszenie ciężkości ziemskiej, t. j. chyżość ciała spadającego na końcu pierwszéj sekundy. Dlatego przewyżka skutecznego ciśnienia wpływającego na ruch dymu będzie teraz:

$=F\ h\ (r-r')-{\frac {F\ r\ v^{2}}{2\ g}}$.

 Massami będącemi w ruchu są: powietrze opadające i dym wznoszący się do góry, dlatego będzie:

$={\frac {F\ h\ r}{g}}\ +\ {\frac {F\ h\ r'}{g}}$;

podzieliwszy powyższe równanie przez to wyrażenie, to znajdziemy przyśpieszenie:

$g'={\frac {F\ h\ (r-r')\ -{\frac {F\ r\ v^{2}}{2\ g}}}{F\ h\ (r+r')}}\cdot g$.

Cbyżość v dla wysokości h, podług prawa spadania ciał będzie:

$v^{2}=2\ g'\ h$.

 Wstawiwszy za g’ wartość powyższą i wykonawszy działanie otrzymamy:

$v^{2}=2\ h\left\{{\frac {2\ g^{2}\ h\ F\ (r-r')\ -g\cdot F\cdot r\cdot v^{2}}{2\ g\ h\cdot F(r+r')}}\right\}$

czyli $v^{2}={\frac {2\ g\ h\ (r-r')\ -r\ v^{2}}{(r+r')}}$, albo

$v^{2}={\frac {2\ g\ h\ (r-r')}{2r+r'}}$, a zatém

 1) $v={\sqrt {{\frac {r-r'}{2r+r'}}\cdot 2\ g\ h}}$.
 Ponieważ w najkorzystniejszych wypadkach, połowa uchodzącego dymu, składa się z powietrza atmosferycznego, a druga połowa z rozłożonych produktów palenia; zatém na 2 objętości powietrza wpływające do ogniska, mamy w dymie:
 1-ę objętość nierozłożonego atmosferycznego powietrza: 0,79 objętości azotu, i 0,21 objętości kwasorodu, który w [70]połączeniu z węglem tworzy kwas węglowy — niezmieniając swojéj objętości, a ciała te w takim stanie, uchodzą kominem na zewnątrz.
 Jeżeli para i inne wytworzone gazy, jako ilości zbyt małe, nie będą wchodziły do naszego rachunku, to objętość uchodzącego dymu, będzie równą objętości przypływającego świeżego powietrza.

Biorąc	ciężar	gatunkowy	powietrza ..	= 1
„	„	„	azotu ....	= 0,976
„	„	„	kwasu węglowego	= 1,524,

otrzymamy ciężar gatunkowy dymu =

${\frac {1+0,79\cdot 0,976+0,21\cdot 1,524}{2}}=1,045$.

 Jeżeli ciężar jednéj objętości powietrza 0 stopni uczynimy = 1, wtedy:

$r={\frac {1}{1+\alpha t}}$,     $r'={\frac {1,045}{1+\alpha t'}}$,

gdy α oznacza spółczynnik jego rozszerzalności 0,00366.
 Jeżeli te wartości wstawimy w formułę 1), otrzymamy:
 2) $v={\sqrt {{\frac {\alpha \ t'-1,045\ \alpha \ t-0,045}{3,045+1,045\ \alpha \ t+2\ \alpha \ t'}}\cdot 2\ g\ h}}$.
 Większa część kominów czynną jest codzień i we wszystkich porach roku; dlatego temperatura $t$ powietrza atmosferycznego, w rozmaitych czasach, będzie rozmaitą. Ponieważ to $t$ raz od zera jest większe, a drugi raz mniejsze, a ponieważ wartość $t$ w stosunku do $t'$ jest zawsze bardzo małą ilością, z tego więc powodu i dla uproszczenia wzoru, ponieważ przez to wypadek bardzo małéj zmianie ulegnie, uczyniwszy $t=0$, gdy $\alpha =0,00366$, a $g=31,25$, otrzymamy:
 3) $v=7,9\ {\sqrt {{\frac {t'-12}{832+2\ t'}}\cdot h}}$.
Objętość dymu górnym otworem komina wypływającego jest $=F\ v$;
[71]przeto objętość powietrza dolnym otworem komina czyli rusztem napływającego, będzie:

$v={\cfrac {1,045\cdot F\ v}{1+\alpha \ t'}}$.

 Podstawiając wartość za v z równania 3), otrzymamy ilość powietrza rusztem napływającego, gdy spółczynnik tarcia przyjmierny = 0,62:

 4) $v={\cfrac {1398F}{273,2+t'}}$     ${\sqrt {{\frac {t'-12}{832+2\ t'}}\ h}}$.
 Widzimy z tego wyrażenia, że ilość zużytego powietrza wzrasta z temperaturą dymu i z √h, a mianowicie V dla niższych temperatur wzrasta bardzo szybko, a dla wyższych wzrastanie to chyżości jest mniejsze i dochodzi do maximum, gdy tʼ = 185° C.
 Objętość powietrza wzrasta również z √h. Ztąd da się wyprowadzić wniosek, że w kominach niższych, przy powiększeniu wysokości o n, ciąg zwiększa się daleko więcéj, aniżeli przy większych wartościach h, i że za pewną granicą wysokości h, z przyczyny tarcia o ściany komina i oziębienia się dymu, skutek powiększania h zupełnie znika. Czyli innemi słowy, że wysokość kominów wywiera wpływ na ciąg powietrza tylko do pewnéj granicy, którą przekroczywszy, wyłożyliśmy tylko więcéj kapitału na wysoki komin, który nie przyniesie nam większych korzyści, jak wtedy, gdyby był umiarkowany i potrzebie odpowiedni.
 Tylko w bardzo rzadkich wypadkach daje się h mniejsze jak 60, a większe jak 180120 stóp; czyli że nie zwykło się murować niższych kominów od 60, a wyższych nad 180120 stóp.
 Ilość powietrza, potrzebna dla utrzymania processu palenia, jaką potrzeba do ogniska wprowadzić, daje się zawsze ocenić z siły maszyny, t. j. z ilości wody mającéj się [72]wyparować, lub z potrzebnéj ilości cieplika, albo nakoniec z ilości zużytego materyału.
 Z formuły 4), łatwo jest otrzymać potrzebny przekrój komina.

 5) $F={\cfrac {(273,2+t')\cdot V}{1398}}$     ${\sqrt {\frac {832+2\ t'}{(t'-12)\cdot h}}}$.

 Przykład. Na pewném ognisku, mamy w jednéj minucie czasu wyparować 20 funtów wody. Temperatura uchodzącego dymu ma być 200° C, wysokość komina 72 stóp. Jaki należy dać przekrój kominowi?
 Obliczamy w taki sposób:
 Na 1 minutę mamy wyprodukować 20 funtów pary wodnéj,
   „   1 sekundę ⅓ funta pary wodnéj.
 Ponieważ 1 funt węgla kamiennego daje 6⅔ funtów pary wodnéj,
przeto ⅟₂₀ funta węgla, da ⅓ funta pary wodnéj.
 Potrzeba zatém:
 Do 1 funta węgla, 320 stóp sześciennych powietrza, — do ⅟₂₀ funta węgla, 16 stóp sześciennych powietrza.
 Ponieważ:
  V = 16, tʼ = 200, zatém podstawiwszy te wartości w równanie 5), otrzymamy: że w takim razie przekrój komina F = 1,63 stóp kwadratowych.

27. Co należy rozumieć przez maszynę parową?

 Kotły parowe, jak już to widzieliśmy, przeznaczone są do produkowania pary, któréj używa się wprawdzie i do innych rozmaitych celów, ale któréj po większéj części jest przeznaczeniem: poruszać maszyny parowe.
 Pod nazwą więc maszyny parowéj, rozumiemy taki mechaniczny przyrząd, który za pomocą sprężystości pary wodnéj, [73]wykonywa pewne ruchy, a tém samém pewną mechaniczną pracę.
 Maszyny parowe doszły dzisiaj można powiedzieć do szczytu swéj doskonałości, mają one pierwszeństwo przed wszystkiemi innemi silnicamisilnikami, z powodu swéj niezależności od zmiennych wpływów natury.
 Użycie wiatru jako motora, zależne jest od rozmaitych okoliczności, nie dających się nigdy naprzód przewidzieć, ani obrachować. Użycie wody, tymże samym przypadkom podlega, a nawet w najlepszy sposób urządzone wiatraki, koła wodne i turbiny, nie odpowiadają celowi, kiedy powietrze jest zupełnie spokojne, łub gdy wiatr jest za gwałtowny; kiedy nie ma dostatecznéj wody, lub kiedy ta jest za wielką.
 Tylko na maszynę parową, żadnego nie wywierają wpływu owe elementy: ani zupełny brak wiatru, ani burza, ani susza, ani w końcu wystąpienie wody ze swego koryta—nie przeszkadzają biegowi maszyny parowéj.
 Jest ona w każdéj chwili ze swoją siłą na nasze rozkazy, przy niewielkiéj ilości wody i materyału opałowego, które zawsze znajdują się pod ręką.
 Maszyna parowa, która zastosowana do lokomotyw, parostatków i t. p., obok telegrafów elektrycznych, szczyt dzisiejszego przemysłu stanowi, ze względu na swoją budowę, jest specyalnym przedmiotem fabrykantów maszyn.
 Każdemu jednak technikowi, maszyniście i przemysłowcowi, choćby ogólna znajomość rzeczonéj budowy, koniecznie jest potrzebną, co téż w następnych paragrafach będziemy się starali, w krótkości objaśnić.

28. Jaki jest podział maszyn parowych i jakie są najwięcéj używane?

 Ze względu na większą lub mniejszą rozprężliwość pary w rozmaitych maszynach, jak również ze względu na tę [74]okoliczność, czy para działa z rozszerzaniem lub téż ze zgęszczaniem, dzielą się maszyny parowe na cztery kategorye:
 a) Maszyny parowe nizkiego ciśnienia (działają z kondensacyą czyli ze zgęszczaniem, przy użyciu pary nizkiego ciśnienia).
 b) Maszyny parowe średniego ciśnienia.
 c) Maszyny parowe wysokiego ciśnienia.
 d) Maszyny parowe wysokiego ciśnienia z ekspansyą, czyli rozszerzaniem i z kondensacyą.
 Pomiędzy maszynami średniego i wysokiego ciśnienia, należy rozróżnić:
 aʼ) Maszyny z całkowitém napełnianiem parą cylindra, i
 bʼ) Maszyny ekspansyjne czyli rozszerzalne, kiedy para żywa wchodzi tylko do części cylindra, a następnie się rozszerza.
 Ze względu na konstrukcyę, maszyny dzielą się na:
 aa) Maszyny balansierowe, czyli wahadłowe.
 bb) Maszyny bezbalansierowe ze stałymi cylindrami.
 cc) Maszyny z cylindrami ruchomymi, czyli oscyllującymi.
 Ruch tłoka z góry na dół i z dołu do góry, czyli działanie tłoka tam i nazad w maszynach parowych, używa się albo bezpośrednio do wykonywania jakiéjś pracy, albo téż tenże ruch posuwisty czyli prostolinijny, zamienia się wprzód na obrotowy i z téj przyczyny dzielimy znowu maszyny na:
 ab) Maszyny z ruchem prostolinijnym, tam i nazad, np. przy pompach, miechach, tartakach, hamerniach i t. p.
 ac) Maszyny z ruchem obrotowym, czyli maszyny korbowe, do których liczą się maszyny: fabryczne, statkowe i lokomotywy.
 Podług swego zastosowania do rozmaitych celów, podług ustawienia i miejscowości, dzielą się nakoniec na:
 ba) Maszyny lądowe czyli stałe.
[75] bc) Maszyny przenośne czyli lokomobile.
 bd) Maszyny statkowe czyli okrętowe.
 be) Maszyny używane na drogach żelaznych, czyli lokomotywy albo parowozy.
 Oprócz tu wymienionych maszyn parowych, w drobnym przemyśle, używa się jeszcze maszyn dwojakiego rodzaju, a mianowicie:
 aaa) Maszyn kalorycznych czyli cieplikowych, poruszanych za pomocą ogrzanego powietrza, wynalezionych przez Ericson’a, i
 bbb) Maszyn gazowych, poruszanych za pomocą gazu oświetlającego, a wynalezionych przez Lenoir’a.
 Maszyny lądowe czyli stałe, przedstawiają nam figury: 25, 26, 27, 28, 29, 30 i 31, opisane w § § 29, 30 i 31.
 Maszyny parowe używane na drogach żelaznych będą przedmiotem Rozdziału II, tutaj więc opiszemy tylko maszyny należące do pozycyi bc i bd, to jest maszyny przenośne czyli lokomobile i maszyny parostatkowe.

 Co do bc. Maszyny przenośne czyli lokomobile.
 Maszyny przenośne, są to małe maszyny z kotłami parowymi, zwykle z cylindrami leżącymi, działające pod ciśnieniem pary wysokiego ciśnienia, spoczywające na wozie opatrzonym czterema kołami, a zatém dającemi się łatwo przeprowadzać z jednego miejsca na drugie. Używa się ich do poruszania sikawek przy gaszeniu pożarów, do poruszania kafarów, pługów, młockarń, tartaków, w budownictwie do wyciągania ciężarów, do pompowania wody przy zakładaniu fundamentów, do wyładowywania i ładowania statków w przystaniach, do poruszania małych warsztatów mechanicznych i t. p. czynności. Figura 22 przedstawia maszynę tego rodzaju. Na podstawie żelaznéj spoczywa kocioł parowy. Na wierzchu kotła umieszczony jest cylinder parowy A w zbiorniku parowym Aʼ żelaznym lanym, na szczycie którego znachodzi [76]się klapa bezpieczeństwa B. C jest to manometr sprężynowy. Ruch tłoka parowego przenosi się tutaj za pomocą trzona

Fig. 22.

[77]korbowego na korbę i wał korbowy, który znów za pomocą pasu na kole zamachowém O umieszczonego, ten ruch daléj przesyła. D jest to regulator czyli moderator, poruszany za pomocą kółka-stożkowego, zazębionego, na wale K osadzonego. Para zużyta w cylindrze uchodzi rurą E do komina G przy F, dla podniesienia ciągu w ognisku N. Kocioł parowy podobny jest bardzo do kotła lokomotywy. N jest to wewnętrzne ognisko formy cylindrowéj, opatrzone drzwiczkami, rusztami i popielnikiem. Rury płomienne R R wychodzą ze ściany szczytowéj M, idą przez wnętrze kotła Q i kończą się w drugiéj ścianie szczytowéj, graniczącéj z dymnicą P, w któréj gromadzą się wszystkie gazy w skutek palenia powstałe i kominem G na zewnątrz uchodzą. Zasilanie kotła wodą, które dzisiaj uskutecznia się chętniéj smoczkiem Giffarda, tutaj odbywa się za pomocą pompki zasilającéj, z wiadra pod kotłem ustawionego, takową do ogrzewacza H pod dymnicą będącego prowadzi, a następnie ogrzaną do kotła tłoczy.

 Zewnętrzna forma lokomobil jest bardzo rozmaita, zależną ona jest od gustu konstruktora, od jéj przeznaczenia i od miejscowych warunków. W ogólności jednak, powinna obok pięknéj formy, być lekką, do przeprowadzenia i uruchomienia łatwą, a przytém zalecać się długą trwałością.
 Oprócz lokomobil leżących, bardzo często dzisiaj napotykamy lokomobile stojące, czyli pionowe, do podłogi budynku przymocowane, używane w drobnym przemyśle, posiadające siłę od 3 do 10 koni parowych, a ciśnienie pary w kotle 5 do 6 atmosfer.
 Co do bd. Maszyny statkowe albo okrętowe z cylindrami oscyllującymi.
 Figury 23 i 24 przedstawiają nam maszynę parową z cylindrami oscyllującymi, używaną w żegludze parowéj. Dwa cylindry parowe A A posiłkują się nawzajem, kiedy jeden tłok przestaje działać na korbę, to jest, kiedy przechodzi do punktu martwego, drugi wywiera już wtedy największe działanie na [78]drugą korbę, do pierwszéj pod kątem prostym ustawioną; a tym sposobem punkt martwy niwecząc, pomaga w pracy drugiemu cylindrowi; dla téjto wspólności w pracy, maszyny tego rodzaju, nazywają Niemcy bliźniakami (Zwillingsmaschine). Pompa powietrzna i kondensator, wspólnemi są dla obydwóch maszyn.
 Cylinder A parowy, otrzymuje parę za pomocą rury a. BB są to korby na wale środkowym, CC korby na wałach DD

Fig. 23.

zewnętrznych czyli łopatkowych. Przy EE znajduje się kondensator, przy F pompa powietrzna. Obadwa cylindry parowe posiadają jednakie skrzynki stawidlowe (szybrowe) G, których

Fig. 24.

[80]stawidła (szybry), posuwają się za pomocą mimośrodów czyli ekscentryków HH. Drążki II służą do odczepiania sztang mimośrodowych, a zaś drążki I₂I₂ do puszczania maszyny od ręki.

 Mimośrody są tutaj luźne i mogące się przestawiać.
 Na wielu parostatkach, maszyniści przy puszczaniu maszyny w tył i wolném manewrowaniu, puszczają tylko w ruch jeden cylinder parowy, gdyż im to łatwiéj przychodzi, jak puszczać obadwa naraz.
 Jeżeli zaś maszynista, obiema cylindrami naraz koniecznie musi manewrować, wtedy przychodzi mu w pomoc podmaszynista.
 Przy E znajduje się kran wtryskowy, zawsze pod ręką maszynisty będący, ponieważ jest mu potrzebny, tak przy puszczaniu, jak i przy zatrzymywaniu maszyny. K jest to rura odpływowa pompy powietrznéj, dosyć obszerna, ażeby powietrze razem z wodą ciągnione pomieścić mogła.
 Przy LLLL widać cztery pompy, których komunikacya ruchu jest tutaj opuszczona. Dwie pompy służą do zasilania kotła, a dwie do pompowania wody, ze statku na zewnątrz. Fundament całej maszyny, stanowią poprzeczne gęsto ustawione żebra, składające się z żelaza kątowego i grubéj blachy żelaznéj. Ośm filarów żelaznych kutych, łączy dolny fundament maszyny z ramą górną (Entablement) M, na któréj umieszczone są panwie wału głównego czyli łopatkowego ^[6].

29. Jakie maszyny parowe działają z kondensacyą?

 Wszystkie maszyny parowe nizkiego ciśnienia i niektóre wysokiego, działają z kondensacyą, czyli ze zgęszczaniem pary, [81]t. j. że para zużyta w cylindrze, przez wtryśniętą wodę zagęszcza się i wodę zimną w gorącą zamienia; a to dzieje się zaraz po wyjściu pary z cylindra.
 To skraplanie pary, dokonywa się w osobném naczyniu, zwaném kondensatorem czyli zgęszczalnikiem (Condenseur), wtryskiwanie zaś zimnéj wody, uskutecznia się za pomocą wentyla wtryskowego (Einspritzhahn, robinet d’ injection). Skutkiem zgęszczenia się pary w kondensatorze, tworzyć się powinna zupełna próżnia, jednakowoż z rozmaitych powodów, jak doświadczenie wskazuje, próżnia ta w praktyce, zaledwie ⅘ prawdziwéj próżni wynosi, a zatém przeciwdziałanie powietrza, na tłok od strony kondensatora zawsze jeszcze ⅕ atmosfery stanowi. Po zgęszczeniu się pary, woda i powietrze usuwają się z kondensatora, za pomocą właściwéj pompy ssąco-podnoszącéj, która się pompą powietrzną nazywa (Luftpumpe; pompę â airà air.).
 Jako właściwość wszystkich maszyn kondensacyjnych, obok nizkiego ciśnienia (¼ atmosfery ciśnienia względnego), stanowią: kondensator czyli zgęszczalnik wtryskowy i pompa powietrzna.
 Wszystkie te trzy przedmioty wynalezione zostały przez angielskiego mechanika Watta, który maszyny parowe udoskonalił przez zastosowanie w praktyce zjawiska fizycznego, zwanego próżnią powstającą po kondensacyi, i tym sposobem skutek maszyn znakomicie podniósł.
 Figura 25 przedstawia nam widok boczny podłużny maszyny parowéj Watta, a figura 26, przekrój podłużny téjże saméj maszyny na większą skalę, aby szczegóły wyraźniejszemi uczynić, z opuszczeniem balansiera.

 A jest to cylinder parowy, w górze i na dole parotrwale t. j. jak najszczelniéj pokrywami zamknięty. B tłok obwinięty warkoczem konopnym i szczelnie do ścian cylindra przystający. [82]

Fig. 25.

 Trzon tłokowy (Kolbenstange, tige de piston) C, przechodzi przez buks pakunkowy górnéj pokrywy cylindra i sięga równoległoboku, czyli parallelogramu Watt’a, za pośrednictwem onegoż przenosi ruch tam i nazad na wahadło D, E, F.
 E jest osią obrotu balansiera. Trzon korbowy G, umocowany jest jednym końcem przy F do balansiera, a drugim końcem H, do czopa osadzonego w korbie znajdującej się ną głównym wale czyli osi K.

 LL oznacza koło zamachowe (Schwungrad). Balansier osadzony jest w panwiach na płytach gzymsowych, podpartych sześcioma kolumnami żelaznemi. Kolumny te albo słupy, stoją znowu na skrzyni żelaznéj lanéj, stanowiącéj fundament dla wszystkich części maszyny, a sama skrzynia spoczywa na mocnym fundamencie murowanym.

Fig. 26.

[84] Rura parowa a (figura 26) prowadzi parę z kotła, do komory b, któréj przypływ reguluje się przepustnicą, umieszczoną, między rurą i komorą b. W komórce b posuwa się stawidło czyli szyber tam i nazad, po upustach drogi parowéj. Stawidłu dodany jest przyrząd mimośrodowy czyli ekscentryczny z odpowiednim trzonem mimośrodowym trójkątnym SS.

 d jest to rura łącząca cylinder A, z kondensatorem e, g kurek wtryskujący zimną wodę. h tłok pompy powietrznéj, ze swemi klapami ii; k kurek między pompą powietrzną, a kondensatorem, nazwany dennym wentylem (Fussventil), dla tego że się przy samém dnie znajduje i że się go zwykle nogą czyli stopą otwiera; l zbieralnik dla gorącéj wody, przy pompie powietrznéj, do którego wchodzi rura ssąca n pompy m, zasilającéj kocioł; o i o’ są to wentyle téj pompy, p rura tłocząca, komunikująca z kotłem. Cały przyrząd kondensacyjny znajduje się w skrzynce wypełnionéj do połowy zimną wodą. Ta zimna woda usuwa się pompą q i odlewa przy r do skrzyni. x, y, z, oznaczają części składowe regulatora i przyrządu trybowego, połączonych z wałem k, za pomocą pasa xx i z przepustnicą parową.
 Figury 27 i 28 przedstawiają mechanizm do regularnego ruchu stawidła służący. Na fig. 28, F oznacza stawidło, kiedy na niego z tyłu patrzymy, mm komorę czyli przestrzeń parową, przy E jest punktowany górny otwór prowadzący do cylindra. R trzon stawidłowy, umocowany na poprzecznym wałku QQ. Z tym wałkiem oraz drążkiem UU, na wale U (fig. 28) połączone są dwie kierownice MM, przenoszące ruch oscyllacyjny, tych drążków, na wałek Q, odbywający ruch prostolinijny i nadający go stawidłu F. Drążek Ut (fig. 27), osadzony jest na U, pod kątem prostym do UU, na którego czopie osadzony jest jednym końcem trzon trójkątny mimośrodowy Qsst. Ten trzon wzmocniony krzyżującemi się prętami, drugim swoim końcem za pomocą odpowiedniego z dwóch części złożonego pierścienia (Colier d’ excentrique), obejmuje tarczę mimośrodową P dość [85]silnie, a jednakże w taki sposób, aby ta w swoim pierścieniu mogła się swobodnie obracać.
Fig. 27.
Fig. 28.
 Aby trzon mimośrodowy mógł wykonywać ruchy tam i nazad, środek tarczy P, znajduje się zewnątrz środka wału K, a mianowicie w odległości 71 millimetrów, co pomnożone przez 2, daje całkowity ruch trzona 142 millimetrów. Ruch ten z powodu nierówności drążków Ut i Uv, redukuje się do 100 millimetrów, czyli 5 cali. Położenie punktowane ekscentryka Q i przyrządu drążkowego, ma miejsce wtedy, kiedy wał K zrobi pół obrotu, wyrównywające jednemu posunięciu się tłoka. Na figurze 25 widzimy dokładnie, że tarcza ekscentryczna i korba, znajdują się w odwrotnych kierunkach. Na walcu U widzimy drążek połączony z rękojeścią (figura 27), z pomocą którego można stawidło od ręki nastawić; wprzód jednakże należy trzon stawidłowy z Ut zluzować. Ażeby tę czynność ułatwić i zrównoważyć ciężar stawidła, znajduje się jeszcze jeden drążek, przeciwny drążkowi Uv, na którym zawiesza się przeciwciężar, równy ciężarowi stawidła i jego trzona.
 Ażeby maszynę w ruch puścić, potrzeba wprzód ogrzać parą cylinder i kondensator, a znajdujące się tam powietrze [86]wypędzić. Uskutecznia się to ręcznie wpuszczając na przemian parę nad tłok i pod tłok, jak również ustawiając kilkakrotnie stawidło tak głęboko, że z komory parowéj mm (fig. 28) wypędza się parę wprost przy c (fig. 26) do kondensatora. Powietrze znajdujące się w kondensatorze, wypuszcza się właściwym wentylem, otwierającym się na zewnątrz.
 Kondensator e jest to cylindrowy zbiornik, do którego wpływają: rurą d, zużyta para, a drugą rurą zimna woda ze skrzyni, któréj przypływ reguluje się kranikiem wtryskowym g.
 Klapa denna k, nie pozwala wracać się z pompy powietrznéj wodzie i powietrzu. Kiedy na fig. 26, tłok pompy powietrznej posuwa się na dół, woda i powietrze zapełniają tworzące się nad nim miejsce; podnosząc się zaś do góry, znajdującą się po nad sobą wodę i powietrze, wpycha do komory l.
 Ponieważ pompa powietrzna, przy każdym obrocie maszyny, jeden tylko krok wykonywa, przyczém cylinder podwójną swoją objętość pary spotrzebował, winna być przeto dostatecznie wielką, aby za każdym krokiem swego tłoka, tyle wody skondensowanéj usunąć, ile tego dwa napełnienia cylindra potrzebują.
 Zwyczajnie powierzchnia tłoka pompy powietrznéj, stanowi połowę powierzchni tłoka cylindra parowego.
 Ażeby bieg maszyny dokładnie można obserwować, używa się narzędzia do mierzenia próżni w kondensatorze. Przyrząd ten nazywa się: próżniomierzem (Vacuummetr; indicateur du vide), na którym odczytać można stopień rozrzedzonego powietrza, czyli stopień próżni.
 Wszystkie maszyny parowe jednocylindrowe, mające wykonywać ruch jednostajnie obrotowy, muszą posiadać koła zamachowe (Schwungrad, Volant). Koło to, spełnia cel bardzo ważny przy maszynie parowéj. Nie pozwala ono zatrzymać się korbie w dwóch położeniach, t. j. przy końcach swego przebiegu.
[87] Te obadwa punkta korby i tłoka, nazywają się punktami martwemi (TodtenpunktTodterpunkt; point mort). Zadaniem jest koła zamachowego, obadwa te martwe punkta zniweczyć i ruch maszyny uczynić jednostajnym.
 Tworzenie się punktów martwych (przy maszynach jednocylindrowych) ztąd pochodzi, że ciśnienie tłoka, właśnie w owych punktach, równe jest zeru.
 Ciśnienie to tłoka, powiększa się od punktu martwego, aż do środka kroku, od którego znów się pomniejsza, aż do drugiego punktu martwego. Siła więc obrotu wywierana na korbę, w równych peryodach, jest niejednostajną. Ta niejednostajność czyli nieregularność siły obrotowéj, jest jeszcze większą, przy maszynach ekspansyjnych. Tę jednak niejednostajność uczyni się nie szkodliwą, za pomocą koła zamachowego. W pewném stanowisku korby, siła obrotowa znajduje się w równowadze z oporami, mającemi być pokonanemi przez maszynę parową. Jeżeli siła staje się większą od oporów, to wtedy mamy zbytek siły. Ten zbytek siły sprawia, że obrót koła zamachowego staje się za szybki, przez co zwiększa się jego zamach (Schwung), czyli jak się mówi w mechanice, zwiększa się jego siła żywa (lebendige Kraft). Wkrótce potém, korba przybiéra znów takie położenie, gdzie siła obrotowa staje się mniejszą od oporów, a nawet jak to wyżéj widzieliśmy, spada do zera. Tutaj więc znowu niedostatek siły.
 Ten jednak niedostatek siły zastępuje natychmiast zamach, czyli siła żywa koła zamachowego.
 Można więc powiedziéć, że przy każdym obrocie korby, następują zmiany w chyżości koła zamachowego. Te zmiany jednak, będą tém mniejszemi, tém nieznaczniejszemi, im cięższe i większe jest koło zamachowe, a jeżeli jego wymiary będą miały odpowiednią wielkość do przepisów mechaniki, to owe zmiany w ruchu koła zamachowego, będą tak małemi, że jego ruch obrotowy za zupełnie jednostajny da się uważać.
[88] Regulator czyli moderator xyz (fig. 26) służy do regulowania przypływu pary i do utrzymania maszyny w ruchu jednostajnym, choć się zmienia prężenie pary i stan kondensacyi. Ruch jego uskutecznia się za pomocą pasa xx, komunikującego z wałem koła zamachowego, oraz za pomocą przyrządu trybowego.
 Drążek z łączy się jednym końcem z regulatorem, za pomocą hełży, a drugim końcem z przepustnicą parową. Jeżeli ciśnienie pary powiększy się, lub jeżeli się praca maszyny pomniejszy, w skutek których to przyczyn, bieg maszyny staje się szybszy, to kule oddalając się od siebie, pociągają hełżehełżę (Hülse), a z nią i drążek z do góry, który przypływ pary przymyka; w przeciwnym razie, kiedy ruch maszyny wolnieje, kule opadając na dół, za pomocą tegoż drążka z i klapy parowéj czyli przepustnicy, przypływ pary zwiększają.
 Regulatory czyli moderatory, budują się w rozmaity sposób; powszechnie jednak, zasadą ich budowy bywa siła odśrodkowa i oscyllacye pendułu. Regulowanie maszyny odbywa się: albo za pomocą przepustnicy parowéj, lub téż za pośrednictwem przyrządu ekspansyjnego, kiedy ekspansya jest zmienną.
 Maszyna posiada dwie pompy wodne: jednę do ciągnięcia zimnéj wody, pompę ssącą-podnoszącą q; a drugą pompę m, do alimentacyi, czyli zasilania kotła; ta druga jest pompą tłoczącą. Pompa q ciągnie wodę ze studni, zbiornika, rzeki lub kanału; pompa zaś zasilająca m, czerpie wodę z pomocą rury n, ze skrzynki l pompy powietrznéj, która to woda w skutek kondensacyi, znakomicie jest ogrzaną.

 Tłoki obydwóch pomp idą do góry, a zatem są w stanie ssącym, dla tego o, wentyl ssący pompy zasilającéj, jest otwartym, o’ zaś zamkniętym. Nad o’ jest dzwon powietrzny (Windkessel), do zbierania powietrza z wodą wciągniętego, a tém samém dla osłabienia uderzeń tłoka.

[89]

30. Jakie maszyny parowe mogą działać z ekspansyą?

 Maszyny wysokiego ciśnienia (Hochdruckmaschine; machine à haute préssionpression).
 Prężenie pary, jakiejakiego używamy w maszynach wysokiego ciśnienia, wynosi od 3 do 10 atmosfer. Robiono także próby z maszynami i przy wyższém ciśnieniu pary, ale pokazało się, że wtedy cierpią bardzo kocioł i maszyna parowa, a utrzymanie szczelności na spojeniach, nadzwyczajnie jest trudne.
 Dzisiaj budują się maszyny, najwyżéj do 10 atmosfer ciśnienia względnego i to zwykle parowozy.
 Maszynę leżącą, wysokiego ciśnienia o sile 12 koni parowych, przedstawia figura 29.
 A cylinder parowy, zabezpieczony płaszczem drewnianym przeciwko stygnięciu; trzon tłokowy B, utrzymywany jest w biegu prostolinijnym, za pomocą krzyżulca C, suwającego się w przewodniku C. E jest to żelazny kuty trzon korbowy, korbę E poruszający. Na końcu wału umieszczone jest koło zamachowe G. H jest to mimośród, poruszający stawidło umieszczone po drugiéj stronie cylindra, za pomocą cylindra I. K wentyl wpuszczający parę do stawidła, za którym leży przepustnica, miarkowana za pomocą regulatora L. M mimośród, do poruszania pompy zasilającéj N. Cylinder, przewodnik, panwie wału głównego, na którym osadzone jest koło zamachowe, pompa zasilająca, jakotéż podstawa regulatora, przytwierdzone są do jednéj wspólnéj płyty fundamentowéj OO, a ta umocowaną jest do fundamentu murowanego PP, z kamienia lub cegły.

 Mając taką płytę fundamentową, można na niéj wszystkie organa maszyny w fabryce upasować, ustawić i umocować, i tylko na podmurowaniu do tego celu zrobioném, poziomo ustawić i z fundamentem śrubami fundamentowemi związać, a maszyna będzie dobrze funkcyonować. Takie ustawienie maszyny jest zupełnie od budowli niezależném.

Fig. 29.

[91] Maszyny tego rodzaju, mogą działać z całkowitém napełnianiem cylindra, lub też jeżeli mają do tego urządzone stawiało, mogą także działać z rozszerzaniem czyli ekspansyą. Maszyny tego systemu, budują się od 3 do 25 koni parowych. Dopiero od 10 koni począwszy, ekspansya przynosi ważniejsze korzyści, zatem małe maszynki, ekspansyi zazwyczaj nie mają.

 Ażeby dać pojęcie o korzyściach maszyny parowéj, działającej z ekspansyą, przytoczymy tutaj dwie tabliczki porównawcze, maszyny parówéj pełnego ciśnienia (Volldruck) i maszyny takiéj saméj działającéj z ekspansyą.
 Ciśnienie pary, dla obydwóch maszyn wynosi 37½ funtów (względnych) czyli 2½ atmosfer na cal kwadratowy. Ekspansya drogiéj maszyny, ma miejsce przy ⅓ kroku tłoka.

Średnica cy- lindra	Powierzch- nia tłoka na konia paro.	Liczba kro- ków w mi- nucie	Chyżość tło- ka w minu- cie	Zużycie pa- ry w sekun- dzie	Zużycie wę- gla kamien. w godzinie	Koło zamachowe
						średnica	ciężar
Maszyna bez ekspansyi, pełnego, ciśnienia pary:
cali 8,5	cali □ 5,674	50,8	stóp 187	funt. 0,214	funt. 115	stóp 6,5	funt. 1007
Maszyna z ekspansyą:
11,25	10,843	42,9	211	0,147	71	8	1825

 Z téj tablicy widzimy, że dla otrzymania jednakiego skutku (Effect), przy témże samém pierwiastkowém ciśnieniu pary, [92]maszyna z ekspansyą wymaga cylindra o większéj średnicy, tłok ma większą, chyżość, koło zamachowe ma większą, średnicę i ciężar, aniżeli przy maszynach działających bez ekspansyi, ale za to daleko mniéj pary i mniéj materyału opałowego zużywa.

31. Czy maszyna parowa wysokiego ciśnienia, może jednocześnie działać z ekspansyą i z kondensacyą?

 Działanie ekspansyjne pary, może się uskuteczniać dwojakim sposobem:
 1) w maszynach o jednym cylindrze, przerywa się przypływ pary, np. w ⅓ części kursu tłoka, za pomocą, odpowiednio urządzonego stawidła;
 2) w maszynach dwucylindrowych, napełnia się cylinder pierwszy (mniejszy) całkowicie, albo tylko w części parą całkowitego ciśnienia, t. j. takiego, jakie w kotle posiada, a zużytą parę wprowadza się znowu do drugiego, 3 lub 5 razy większego cylindra, która rozszerzając się tam, zamienia się na parę bardzo nizkiego ciśnienia, którą można skraplać czyli kondensować. Widzimy więc że tutaj para działa zarazem z ekspansyą i z kondensacyą.
 Figura 30 przedstawia szkic maszyny ekspansyjnéj, zbudowanéj w r. 1804, przez Artura Woolfa.
 Maszyna jego jest maszyną wysokiego ciśnienia, z ekspansyą i kondensacyą. Posiada ona dwa cylindry, mianowicie: mniejszy C i większy D. Cylinder D jest o tyle większy od cylindra C, że przestrzenie ich przebieżone przez tłoki, mają się do siebie w stosunku 1:3½. a nawet 1:5.

 Wpuszczanie do cylindrów pary czyli kierowanie odbywa się tutaj po prostu za pomocą kurków. Jeżeli kurek E wpuszcza świeżą parę, wysokiego ciśnienia na tłok A to jednocześnie jest i kurek H otwarty, tak, że tłok C, z dołu doznaje tego samego ciśnienia na cal □, jak i tłok B z góry. Jednocześnie jest i kurek L otwarty, w skutek czego w dolnéj przestrzeni [93]

Fig. 30.

tłoka B, jest niniejsze ciśnienie, zależne od kondensatora. Teraz na tłok A od góry, działa świeża para, tłok zaś B posuwa się również na dół, skutkiem działania pary, wychodzącéj z przestrzeni C.
 Para znajdująca się w przestrzeni pomiędzy A i B, ciśnie jednocześnie na tłok A od spodu, a na tłok B z wierzchu. Ale ponieważ B większe niż A, to ciśnienie na spód tłoka A, jest mniejsze od ciśnienia na wierzch tłoka B, w stosunku powierzchni obu tłoków. Gdy obadwa tłoki dostały się na dół, to cylinder C napełnia się świeżą parą, zaś D napełnia się parą, która cylinder A opuściła. Para ta jednakże – ponieważ D ma 3½ do 5 razy większą objętość od cylindra C – rozszerzyła się w nim 3½ do 5 razy. Przy zmianie ruchu tłoków, obadwa kanały, które przedtem były otwartemi, zostały zamknięte, w miejsce ich otwierają się znów kurki F, G i K, a tłoki wznoszą się do góry w tych samych warunkach, jak i opadały na dół. Widzimy tutaj, że świeża para działa wciąż całą siłą, na jednę ze ścian tłoka w cylindrze mniejszym, gdy jedna ze ścian cylindra większego, komunikuje się z kondensatorem. Przeciwnie zaś [94]powierzchnie tłoków w tymże samym czasie doznają coraz mniejszego ciśnienia, w miarę jak ekspansya pary postępuje.
 Przy maszynach Woolfa, można ekspansyą rozpoczynać już w małym cylindrze, (nawet do ⅕ jéj pierwotnego prężenia), a tym sposobem, całkowitą ekspansyą, można doprowadzić bardzo wysoko, zmiany zaś ciśnienia na korbę, mniéj się daleko dadzą uczuwać, niż przy maszynach ekspansyjnych, o jednym cylindrze. Maszyny te chętnie są używane, z powodu, iż bardzo mało opału potrzebują.
 Na poparcie tego twierdzenia, Inżynier Scholl podaje w swym przewodniku następującą tablicę porównawczą, z maszynami o sile 80 koni parowych, przy 4 atmosferach ciśnienia:

System maszyny			Dzienna konsum-   cya pary (12 godzin)		Dzienna konsum-   cya węgla
1.	Maszy.	bez kondensacyi	39,360	funt.	7,160	funt.
2.	„	z kondensacyą .	29,760	„	5,410	„
3.	„	systemu Woolfa	24,960	„	4,540	„

 Tablica ta przedstawia nam bardzo widoczhe korzyści, maszyny Woolfa.
 Maszynę Woolfa, o sile 120 koni parowych, przedstawia nam figura 31.

 Cylindry A i B są po za sobą ustawione, przez co mniejszy A, ma téż mniejszy krok od B. Obadwa trzony tłokowe, mają ruch prosty, za pomocą rownoległoboku Watt’a

Fig. 31.

[96](Paralellogram) i za jego pośrednictwem, przenoszą siłę pary na balansier C, poruszający się w pukcie D, leżący na pilastrze E i nadający ruch korbie G, za pomocą trzona korbowego F.

 Na wale H znajduje się koło zamachowe I, które przy maszynach Woolfa, może być daleko lżejsze, aniżeli przy innych wysokiego ciśnienia maszynach ekspansyjnych, o jednym cylindrze. Za pomocą równoległoboku Watta, porusza się także i pompa powietrzna K, w zgęszczalniku L umieszczona. Para mająca się kondensować udaje się z wielkiego cylindra rurą M, do kondensatora.
 Kierownik (Steuerung), jest tak urządzony, że para rozszerza się już i w małym cylindrze. Dla tego cylinder ten opatrzony jest dwoma stawidłami, jedném rozdawczém (Vertheilungs), a drugiém rozszerzalném (Expansions - Schieber).
 Pierwsze poruszane jest poprzecznicą N, a drugie zaś poprzecznicą O. Obadwa stawidła małego cylindra, jako téż stawidło rozdawcze wielkiego cylindra, z powodu drobnego rysunku, są wypuszczone. Skrzynki stawidłowe P i Q pokazane są z pokrywami odjętemi, ażeby upusty pary były widzialne.
 Ruch regulatora odbywa się za pomocą wału R, otrzymującego znowu swój obrót, za pomocą trybów konicznych, z których jeden osadzony jest na głównym wale H. Wał ten porusza obadwa stawidła P, a stawidło O, cylindra wielkiego, poruszane jest za pomocą trójkąta łukowego przy S. Stawidło ekspansyjne poruszane bywa za pomocą zwyczajnego mimośrodu na wale R umieszczonego, tu na rysunku, rurą parową U zakrytego. Sztanga poruszana trójkątem łukowym, od góry i dołu utrzymywaną jest w odpowiednich buksach TT, ażeby ciągle pionowo chodzić mogła.
 Rurą U wchodzi para świeża, wentylem jednak u, może być jéj komunikacya w każdej chwili przerwaną.
 Trzon V porusza pompę wodną, dostarczającą wody zbiornikowi kondensatora X, za pomocą rury W. Sztanga Y porusza pompę wodną Z, ciągnącą wodę z kondensatora L, do kotła parowego.
[97] Chcąc uruchomić maszyny tego rodzaju, wpuszcza się parę do małego cylindra. Ciśnienie jednak w ten sposób na balansier wywarte, nie wystarcza zwykle do poruszenia maszyny, ponieważ nie ma jeszcze pary w wielkim cylindrze parowym. Ażeby téj niedogodności zapobiedz, można wentylem u₁, wpuścić świeżą parę do cylindra Q, przez co ułatwia się uruchomienie maszyny. Po zrobieniu próżni w kondensatorze, zamyka się u₁ natychmiast. Za pomocą kurka u₂, można jeszcze wpuścić świeżéj pary do kondensatora, dla wypędzenia ztamtąd powietrza i zrobienia próżni. Oba cylindry, dla ochronienia ich od straty cieplika, opatrzone są płaszczem, który przy a i b pokazany jest w przekroju.

32. Jakie położenie dawać się zwykło cylindrom parowym?

 Cylindry parowe mają albo położenie leżące czyli poziome, ukośne względem płaszczyzny pozioméj, albo téż stojące czyli pionowe.
 Celem oszczędzenia miejscowości, mianowicie zaś na statkach parowych, daje się także cylindry oscylujące czyli wahające.
 Maszynom stałym daje się różne położenie wedle potrzeby i upodobania; maszynom używanym w żegludze parowéj rzecznéj, daje się również takie położenie, jakie konstruktor za najodpowiedniejsze uważa, z wyjątkiem tylko położenia poziomego, które tu jest niedogodném, gdyż maszyna dla wywierania działania swego na wał, z kołami łopatkowemi, musiałaby leżeć zbyt wysoko nad dnem statku, a mając środek ciężkości wysoko, sprawiałaby przechylanie się statku, to na jednę to na drugą stronę.
 Wypadek taki miał miejsce w żegludze parowéj na Wiśle, gdzie na statku „Niemen” sprowadzona maszyna parowa [98]pozioma, o sile 40 koni parowych, z fabryki p. Gâche z Nantes, dla powyższéj przyczyny wyrzuconą i inną maszyną, z cylindrami oscyllującymi, w fabryce machin żeglugi parowéj zbudowaną, zastąpioną być musiała.
 Maszyny z cylindrami oscyllującymi, są pod tym względem prostsze od innych maszyn, iż trzony ich tłokowe mogą być wprost z korbą połączone, co w innych maszynach uskutecznić się nie da, gdyż te wymagają koniecznie trzonów korbowych, a tém samém przewodników, do utrzymania tychże trzonów w ruchu prostolinijnym.
 Maszyny parowe na parowozach, miewają tylko położenie poziome albo ukośne, a cylindry ich, nigdy tu nie stoją pionowo ani téż nie oscyllują.

33. Co to jest równoległobok Watta i do czego służy?

 Dla przeniesienia ruchu trzona tłokowego na balansier, umieścił początkowo Watt odcinek koła zębaty, na końcu owego balansiera, o który znów zaczepiały zęby drążka zębatego, umieszczonego na końcu trzona tłokowego. Udało mu się wprawdzie tym sposobem, ruch prostolinijny trzona tłokowego przenieść na ruch kołowy balansiera, ale zaczepianie zębów sprawiało tak wielkie w całej maszyneryi wstrząśnienia, że takowe bardzo szkodliwie na ruch całéj maszyny oddziaływały. W r. 1748, udało się dopiero Watt’owi wynaleźć dla tego samego celu, inny daleko dowcipniejszy mechanizm, odznaczający się nietylko swoją prostotą, ale także wielką trwałością i dokładnością, a który to mechanizm, od imienia swego wynalazcy, nazwany został parallelogramem czyli równoległobokiem Watta, który do dnia dzisiejszego w mechanice, taką nazwę zachował.

 Figura 32 przedstawia ten równoległobok. W punktach A i C balansiera, utwierdzone są ruchomo dwa drążki jednakowej długości AB i CD, od dołu złączone drążkiem DB=CA, [99]

Fig. 32.

również ruchomo, tak, że całość stanowi jeden równoległok ABDC, poruszający się w swoich narożnikach. W czasie oscyllowania balansiera OA, na dół i do góry, około stałego punktu O, koniec jego A, zakreśla łuk promieniem OA. Punkt B, zakreślałby również taki sam łuk, gdyby z balansierem połączony był stale; ponieważ to jednak nie ma miejsca, zatem podczas ruchu A punkt B w taki sposób będzie się przesuwał, że ustawicznie znajdować się będzie na téj saméj linii pionowéj. W tym celu łączy się tylko koniec trzona tłokowego pionowego E, również ruchomo z punktem B, a trzon ten będzie już odtąd chodził pionowo do góry i na dół, podczas gdy balansier oscylluje około punktu obrotowego O. Watt zrobił takie spostrzeżenie, że gdy punkt B zmuszony zostanie utrzymywać się ciągle na linii pionowéj, punkt D będzie pewien mały łuk zakreślał, i wyciągnął ztąd taki naturalny wniosek, że jeżeli odwrotnie punkt D, zmuszony będzie w czasie ruchu balansiera, pewien łuk zakreślać, to wtedy punkt B przebiegać będzie linię, prawie do prostéj zbliżoną. Nic jednak nie ma łatwiejszego, jak w czasie ruchu balansiera zmusić punkt D do opisywania łuku, potrzeba go tylko połączyć drążkiem ruchomym DE, z punktem środkowym stałym tego koła. Punkt E wydaje się na figurze jakoby się na trzonie tłokowym znajdował, ale rzecz się ma inaczéj, owszem drążek ruchomy DE znajduje się przed trzonem [100]tłokowym, a punkt E jest punktem stałym i niezmiennym, podczas gdy trzon tłoka, odbywa ruchy do góry i na dół.
 W skutek tego urządzenia punkt D równoległoboku, we wszystkich stanowiskach balansiera, znajdować się będzie zawsze w jednakiej od punktu E odległości; równoległobok przesuwa się ustawicznie w skutek działania drążka ruchomego FD, ale tak, że punkt B zawsze w swoim ruchu kreśli linię, bardzo do linii prostej zbliżoną, tj. dającą się w praktyce za linię prostą uważać. Gdy przeto równoległobok za pomocą swoich członków, łączy stale trzon tłokowy z balansierem, utrzymuje jednocześnie i ruch tego trzona na linii prostéj.
 Na drążku CD znajduje się punkt F, który tak samo jak punkt B, porusza się również prawie po linii prostéj do góry i na dół. Punkt ten leży na przecięciu się drążka CD z linią łączącą OB, i zwykle używa się tego punktu do zawieszenia na nim jakiego innego trzona, np. od pompy wodnéj. Samo się przez się rozumié, że wysokość skoku owego punktu F jest mniejsza od wysokości skoku punktu B w takim stosunku, w jakim punkt F leży bliżéj punktu O, aniżeli punktu B.

34. Oo to jest regulator odśrodkowy, oraz przepustnica, i jakie mają przeznaczenie?

 Mówiliśmy już wprawdzie w § 29 o regulatorze, uważamy jednak potrzebę opisać go tutaj dokładniéj i oprócz tego objaśnić stosunek, jaki ma do koła zamachowego.
 Jakkolwiek przeznaczeniem jest koła zamachowego, pokonywać punkta martwe maszyny parowéj, i wszelkie małe nieregularności ruchu tłoka i korby usuwać, to przecież jego siła, tylko do pewnéj granicy dochodzi, po za którą większych nierówności, choćby te tylko przez krótki czas trwały, pokonać już nie jest w stanie. Tych jednak niejednostajności ruchu szczególniej przy rozszerzaniu (expansyi) pary, niepodobna jest uniknąć. Gdy [101]bowiem w skutek ożywionego na ognisku palenia, nastąpi szybkie tworzenie się pary w kotle, a tém samém podniesie się jéj prężenie, to znów w skutek podłożenia świeżego paliwa, a przytém nieuniknionego otworzenia na dłuższy czas drzwiczek ogniskowych, przez gwałtowne wpływanie świeżego powietrza, wstrzyma się natychmiast promieniowanie cieplika z ogniska, a tém samém prężenie pary w kotle niepostrzeżenie opada. Bardzo jest widoczném, że często powtarzające się takie zniżanie ciśnienia pary, wpływać musi bardzo niekorzystnie na jednostajność ruchu maszyny parowej, i nie tak łatwa może być kołem zamachowém zregulowane. Ale niekorzystniejszy jeszcze wpływ na regularny bieg maszyny, wywierają ustawicznie zmieniające się opory, jakie maszyna pokonywać ma przeznaczenie.
 Aby więc i w takich przypadkach, ruch głównego wału maszyny zrobić regularnym, uciekać się zwykło do innego środka, a mianowicie, w czasie nagłego zwiększenia się prężenia pary, lub zmniejszenia się oporów, kiedy maszyna zanadto swój bieg przyspiesza, starać się należy zmniejszyć przypływ pary do komory stawidłowéj; i na odwrót, kiedy się ciśnienie pary w kotle zmniejszy, lub opory zostaną zwiększone i maszyna bieg opóźnia, starać się należy wpuścić więcéj pary do komory stawidłowéj. W tym celu rura T komunikująca między kotłem i maszyną, jak to figura 33 wskazuje, opatruje się klapą V nazywaną zwykle przepustnicą (Drosselklappe), poruszaną za pomocą regulatora, wprawianego w ruch wprost przez maszynę parową. Oś T przepustnicy V, umocowaną jest do drążka złamanego TSNOH; punkt obrotu owego drążka znajduje się w O, a drugi koniec H obejmuje widełkowo obrączkę M, która z czworobokiem MFFG złączona, z ramionami tego czworoboku obracać się może współcześnie około osi pionowéj A, nie wprawiając bynajmniéj w ten ruch widełek H. Obadwa ramiona FG mające wspólny punkt obrotu w G na osi A, przedłużone są na zewnątrz i na swych przedłużonych końcach, opatrzone są kulami KK. Teraz łatwo [102]dostrzedz, że z podnoszeniem się i opadaniem tych kul K, uskutecznia jednocześnie hełża M. ruch na dół i do góry, a tém samém drążek NS klapę V przymyka albo otwiera, – czyli że pary wchodzi do komory stawidłowéj mniéj lub więcéj, – albo co na

Fig. 33.

jedno wychodzi, że bieg maszyny w pierwszym wypadku wolnieje a w drugim zwiększa się. – Złączywszy oś A regulatora z wałem głównym maszyny parowéj za pomocą struny surowcowéj BB i puściwszy w ruch obrotowy rzeczony regulator, ujrzymy niebawem że kule KK, w miarę zwiększania się szybkości obrotu wału, będą się od siebie oddalać i coraz wyższe stanowisko zajmować. Jaki zaś wywiera wpływ to podnoszenie się lub opadanie kul, na przepustnicę, już to widzieliśmy wyżej. Przez właściwe zastosowanie regulatora z jednéj, a koła zamachowego z drugiéj strony, dadzą się prawie wszystkie nierówności ruchu maszyny tak uregulować, że obrót wału na którym jest zaklinowane koło zamachowe i ruch machin warsztatowych, za prawie jednostajne uważane być muszą.

[103]

35. Co to są maszyny kaloryczne czyli cieplikowe?

 W zeszłym jeszcze wieku usiłowano w rozmaity sposób parę wodną, ogrzaném powietrzem przy maszynach zastąpić. Widoczném jest, że do tego celu potrzeba tylko użyć zbiornika zamkniętego, w którymby można powietrze ogrzéwać, a przez to nadawać mu wyższe prężenie. Wprowadziwszy takie powietrze pod i nad tłok maszyny, jak się to z parą wodną dzieje, a po wykonaniu pracy, wypuściwszy go w atmosferyczne powietrze, to tracić się będzie wprawdzie znakomitą ilość jeszcze w niém zawartego cieplika, ale ta strata będzie znacznie mniejszą od straty cieplika, jaką się ponosi przez wypuszczanie na zewnątrz zużytéj pary z cylindra.
 Wiadomo bowiem z tego cośmy powiedzieli na początku tego rozdziału, iż do zamiany wody na parę, czyli do zagrzania jej od 0° do 100° C. potrzeba 650 jednostek cieplika, z których tylko 100° termometr pokazuje, a 550° para w sobie ukrywa, które mogą być znowu odzyskane przez skondensowanie téj pary na wodę; lecz gdy wypuszczamy zużytą parę w powietrze, jak to ma miejsce w maszynach wysokiego ciśnienia bez kondensacyi, to ta niezmierna ilość cieplika traci się bezużytecznie, co nie ma miejsca przy maszynach kalorycznych.
 Zachodzi tylko jedna główna niedogodność, przy budowie tego rodzaju maszyn, iż trzeba im dawać kolosalne rozmiary, jeżeli chcemy uniknąć zbytniego rozgrzewania powietrza, a tém samém kotła, w którym się znajduje.
 Aby to lepiéj zrozumieć, potrzeba nam wiedzieć, że powietrze jest prawie najgorszym przewodnikiem cieplika, że ogrzewając go od 0° do 1° C, objętość jego powiększy się tylko o ⅟₂₇₃ część swéj pierwotnéj objętości tak, że pewną ilość powietrza potrzeba ogrzać od 0° aż do 273° C. aby zdwoiła swoją objętość, a do 547° aby ją potroiła. Podług więc zasad fizyki [104]a mianowicie podług prawa Mariotta, ogrzane powietrze od 0° do 273° C. bez powiększenia swojéj objętości, posiadać będzie dopiero 2ch atmosfer ciśnienie bezwzględne, a ze względu na ciśnienie zewnętrzne powietrza, tylko 1 atmosferę.
 Para wodna jak wiadomo, przy 134° temperatury, pokazuje już 3 atmosfery ciśnienia, a powietrze przy 134° tylko 1⅔ atmosfery; gdy para wodna przy 265° pokazuje ciśnienie 50 atmosfer, wtedy powietrze pokazywać będzie tylko ciśnienie 2ch atmosfer. Ponieważ w maszynach kalorycznych z powodu zbytecznego rozpalania się kotła, a tém samém zmniejszania się jego wytrzymałości, rozgrzewać się zwykło zawarte w nim powietrze tylko do 250° stopni, to przypuszczając temperaturę zewnętrznego powietrza 0°, otrzymamy wtedy ciśnienie powietrza zawartego w kotle 1+⅟₂₇₃ • 250 czyli blisko 1⁹⁄₁₀ atmosfer; a zatem maszyna kaloryczna, pracować będzie wtedy pod ciśnieniem względném 13½ funtów na cal kwadratowy. Aby więc tak małe ciśnienie ogrzanego powietrza jak najlepiéj spożytkować, nie było innego sposobu, jak tylko średnicę tłoka znakomicie zwiększyć, ale przez to zwiększają się znów w tym samym stosunku i inne wymiary maszyny, zaczém znowu idzie ciężar, a tém samém i wielkie koszta na jej budowę.
 Pierwszą myśl zbudowania maszyny kalorycznéj powziął był genialny kapitan Ericson, rodem Szwed. Aby nie tracić cieplika uchodzącego wraz z zużytém powietrzem na zewnątrz, i aby tylko tyle zużywać paliwa, ilego potrzeba do podtrzymania uchodzącego cieplika z maszyny przez promieniowanie, urządził on przy kanałach wchodowych i wychodowych tak zwane regeneratory (odżywiciele), składające się z drobnych, gęstych kratek metalicznych, którymiby wychodzące na zewnątrz zużyte powietrze, swój cieplik oddawać, a wchodzące świéże do maszyny znów napowrót odbierać mogło. Ericson na téj zasadzie zbudował dwie wielkie maszyny do poruszania okrętu, które miały sprawiać skutek 600 koni parowych; — ale dokonane [105]próby w roku 1853, oczekiwane nadzieje zawiodły, a kaloryczny okręt, musiał być zamieniony na zwyczajny okręt parowy. Ericson więc porzucił ideę regeneratorów i zbudował maszynę podług innéj zasady; teraz zbliżył się do celu, bo już w r. 1859 zbudowano ich w Ameryce blizko 1000 sztuk, a w samym Nowym-Yorku do 150 maszyn kalorycznych było w użyciu. Od tego czasu znalazły zastosowanie i w Europie, ale nie upowszechniły się jeszcze o tyle, ileby na to w drobnym przemyśle zasługiwały.
 Inżynier cywilny H. Boetius, w bardzo interesującéj broszurce, wydanéj w Hamburgu w roku 1861 u Ottona Meissnera, podtytułem: „Die Ericsonsche calorische Maschine,” obok wielkich pochwał jakie jéj oddaje i usług jakich w niedalekiéj przyszłości od niéj oczekuje, powiada między innemi: iż maszyna Ericsona znajduje się już oddawna czynna w fabryce maszyn pp. I. Lohse i Synów w Hamburgu, że zdumiony został jéj prostotą i użytecznością, i że z powodu nadzwyczaj łatwéj obsługi, jakiéj potrzebuje, zajmowania mało miejsca z powodu braku kominów i osobnych kotłów, i z powodu, że nigdy nie zagraża eksplozyą — posiadają maszyny tego rodzaju taki przywiléj, iż mogą być wszędzie ustawione, w piwnicy, na parterze a nawet na piętrze, gdzie tylko siła maszyny okaże się potrzebną.
 Maszyna Ericsona znosi wprawdzie dość wysoką temperaturę, ale pracuje bez kompressyi czyli przy pomocy nieściśnionego powietrza, a zatém z ciśnieniem słabém, dla tego tak kolosalnych potrzebuje rozmiarów. Do umiarkowania więc owych rozmiarów i do otrzymania korzystniejszego skutku takich maszyn, znajduje się jeden środek, a ten jest: aby mogły działać ze ściśnioném powietrzem.  Zgęściwszy zatém najprzód powietrze za pomocą pompy, następnie takowe ogrzawszy, należy do cylindra wpuścić, gdzieby mogło rozszerzyć się do pierwotnego swojego ciśnienia. Tym sposobem otrzyma się daleko mniejsze wymiary, a maszyny takie [106]będą większy robić skutek jak dotychczasowe z powietrzem nizkiego ciśnienia ^[7].
 Figura 34 przedstawia w przekroju podłużnym maszynę Ericsona. Ognisko F znajduje się wewnątrz kotła KK, wchodzącego w jeden koniec cylindra pracującego CC, a powietrze przepalone rurą R idzie do komory SS otaczającéj cylinder,

Fig. 34.

[107]z któréj następnie udaje się do komina E. W cylindrze roboczym CC poruszają, się dwa tłoki: mianowicie roboczy czyli poruszający AA i tłok wpychający czyli zasilający BB na dwóch oddzielnych współśrodkowych trzonach, jak to rysunek przedstawia. W czasie wykonywania pracy, z początku oddalają się od siebie, a później zno wu do siebie zbliżają, tak, że na końcu kroku, znów blizko jeden za drugim leżą. Oba tłoki opatrzone są klapami; klapy V, V tłoka pracującego, otwierają się w kierunku osi cylindra, a w szczególny sposób urządzona klapa W, W zasilacza, otwiera się w kierunku promieni, przez co na przemian, to przyciska się do ścian wewnętrznych cylindra, to znów od nich oddala; tak, że w tym drugim razie, otwiera się komunikacya między obiema ścianami tłoka zasilającego. We właściwy sposób urządzone trzony korbowe i mechanizm drążkowy, łączy oba tłoki z wałem koła zamachowego D. Przy ruchu wstecznym tj. w kierunku strzałek, w miarę oddalania się tłoków od siebie, otwierają się klapy V, V a wentyl WW zamyka, klapami VV, wciska się świeże powietrze, do przestrzeni między tłokami, gdy będące przed tłokiem BB wstecz popychane, uchodzić musi wentylem L do góry. Wentyl ten czyli klapa podnosi się za pomocą drążka dwuramiennego GH, poruszanego paluchem G osadzonym na wale koła zamachowego D, a zamyka znowu za pomocą spiralnego resoru T. W czasie ruchu wstecznego obudwu tłoków, tak przestrzeń BV pomiędzy niemi, jako i przestrzeń WWKL przed zasilaczem BB będąca, komunikują z zewnętrzném powietrzem; i wtedy ciśnienie na obie strony obudwu tłoków jest prawie jednakie, mianowicie ciśnienie atmosferyczne i praca mechaniczna, która wtedy równa zero.

 W czasie ruchu tłoków, najprzód w kierunku przeciwnym strzałkom, klapy VV i L są zamknięte, a klapa okrągła WW otwarta, w obu przestrzeniach BBV i WWK tj. przed i za tłokiem zasilającym, znajduje się powietrze ogrzane, którego średnie ciśnienie wyższe jest od ciśnienia atmosferycznego; wtedy [108]to tłok pracujący AA z ową różnicą ciśnienia, pomiędzy ciśnieniem ogrzanego powietrza między tłokami, i ciśnieniem zewnętrznego atmosferycznego powietrza, posuwa się naprzód, przyczém ciśnienia ogrzanego powietrza po obu stronach zasilacza, znajdują się w równowadze. Skutek czyli użyteczna praca maszyny cieplikowéj, przy każdym skoku tłoka, będzie zatem iloczynem ze wspomnionéj siły tłoka pracującego przez jego drogę wsteczną.

36. Co to jest maszyna gazowa i w jaki sposób funkcyonuje?

 Myśl użycia siły explodującéj prochu strzelniczego dla sprawienia próżni i użycia jej do poruszania maszyn, sięga jeszcze téj epoki, kiedy Dyonizy Papin Francuz, rodem z Blois, późniejszy professor matematyki w Marburgu (1687 r.) usiłował wywoływać próżnię w cylindrze za pomocą gazów, powstałych w skutek zapalania prochu, a następnie używać ciśnienia zewnętrznego powietrza, do poruszania tłoka w tej próżni. Ale jego usiłowania nie wyszły po za granice próby (str. IX).
 Próby robione w ostatnich czasach przez Moeff'a, aby explodującą mięszaninę wodorodu z kwasorodem za pomocą iskry elektrycznéj zapalać, a w skutek tego powstałe nadzwyczajne gorąco używać do rozszerzania (expansyi) ze spalenia powstałych produktów, wypadły wprawdzie pomyślniéj, jednak maszyny podług téj zasady zbudowane, zostawiały bardzo wiele do życzenia, i nie znalazły żadnego praktycznego zastosowania.
 Dopiero Lenoir w Paryżu, zamiast mieszaniny złożonéj z wodorodu i kwasorodu, która po zapaleniu się exploduje gwałtownie i niebezpiecznie, użył mieszaniny ze zwyczajnego gazu oświetlającego i atmosferycznego powietrza. Ponieważ gaz oświetlający składa się z wodorodu i węgla, a zaś atmosferyczne powietrze z kwasorodu i azotu, zatem w mieszaninie Lenoir’a [109]znajdują, się gazy Moeffe’go tj. wodoród i kwasoród, ale pomieszane z innemi gazami, gdyż same stanowiłyby niebezpieczny gaz piorunujący. Właśnie przez to pomieszanie, osłabia się gwałtowność wybuchu i niebezpieczeństwo usuwa, gdyż w maszynie Lenoir’a stosunek gazu oświetlającego do powietrza wynosi 2 a najwięcéj 5 części na 98 lub 95 części powietrza. Przez zapalenie się téj mieszaniny gazów, i w skutek spalenia się ich dokładnego i wywiązanego ztąd ciepła, powstałe ze spalenia produkta, mianowicie: para wodna, kwas węglowy i azot albo saletroród, rozszerzają się daleko silniéj, przez co otrzymuje się wewnątrz cylindra dostatecznie mocne ciśnienie, do poruszania tłoka roboczego. Zapalenie mieszaniny gazów uskutecznia się tutaj za pomocą iskry elektrycznéj ^[8].
 Maszyna gazowa Lenoir’a (Moteur à air dilaté par la combustion du gaz d’éclairage) podobną jest z rzutu oka prawie zupełnie do maszyny parowéj, z cylindrem leżącym; składa się ona z cylindra i tłoka, trzona tłokowego i korbowego: ten ostatni wywiera działanie na korbę, i jak w maszynie parowéj, w skutek ruchu tłoka tam i nazad, wprawia w ruch wał koła zamachowego. Na tym wale zaklinowane są dwa mimośrody, które uruchomiają swoje stawidła, z których jedno z jednéj strony [110]cylindra leżące, wprowadza do cylindra pomieszane gazy, a drugie, z drugiéj strony cylindra będące, wypuszcza z niego zużyte i martwe gazy.
 Właściwe urządzenie téj maszyny i sposób jéj działania objaśnia figura 35. A przedstawia cylinder, B tłok pracujący, C trzon tłokowy, za pomocą którego siła tłoka przenosi się na korbę i koło zamachowe; daléj E i E₁ są mimośrodami służącemi do poruszania stawideł rozdawczych, F i F₁ rury dostarczające gaz oświetlający: nakoniec G i G₁ kanały komunikujące z zewnętrzném powietrzem, któremi przypływa atmosferyczne powietrze, a gaz spalony czyli zużyty na zewnątrz

Fig. 35.

uchodzi. Jeżeli stawidła mają takie stanowisko jak rysunek przedstawia, to wtedy z G wpływa zewnętrzne powietrze, a potém wkrótce gaz z F do lewego kanału gazowego i z tego [111]dostaje się na lewą stronę tłoka B, przyczem gaz spalony na prawéj stronie, kanałem G uchodzi na zewnątrz w powietrze. Jeśli potém stawidło E przesunie się w prawą stronę, to wtedy G i F łączą się z prawym kanałem; teraz mieszanina gazu na prawéj stronie tłoka B, wpływa do cylindra pracującego i po zapaleniu się, przesuwa tłok pracujący B znów napowrót na lewą stronę, podczas gdy gazy spalone, przez dolny lewy kanał powietrzny udają się do G₁ a ztamtąd na wolne powietrze.
 Po uskutecznionym ruchu wstecznym, znów rozpoczyna się to samo na nowo. Do zapalania mieszaniny gazu, służą druty elektryczne platynowe lub miedziane x i y, przechodzące przez pokrywy cylindra, które to druty, swoimi końcami skierowane są ku ścianie cylindra. W czasie zapalenia, łączy się część kwasorodu powietrza, z gazem oświetlającym i tworzy kwas węglowy, a druga część tegoż kwasorodu z wodorodem gazu oświetlającego na wodę, a powstały ztąd cieplik, służy w części jako siła do poruszania tłoka, częścią udziela się wodzie, cyrkulującéj ciągle w przestrzeni próżnéj HH₁ na około cylindra, aby neutralizować rozgrzewanie się zbyteczne cylindra. Maszyna gazowa Lenoir’a nadaje się szczególniéj do poruszania niewielkich oporów od ½ do 2 koni parowych i zużywa na godzinę podług doświadczeń p. Tresca, na siłę konia parowego około 2744 litrów czyli prawie 97 stóp sześciennych angielskich gazu oświetlającego.

---

1. Ponieważ ciężar gatunkowy rtęci czyli merkuryuszu jest 13,55 razy większy od ciężaru gatunkowego wody pod tą samą objętością, dla zrównoważenia więc słupka merkuryuszu na 28 cali paryzkich czyli 760 milim. wysokiego, musielibyśmy użyć słupa wody o jednocalowéj podstawie na 31,62 stóp paryzkich (34 stóp 4½ cali pols.) czyli 10 metrów wysokiego.
2. Najwygodniejszym w użyciu i najpowszechniejszym ciepłomierzem czyli termometrem, jest termometr rtęciowy czyli merkuryalny. Składa się on z rurki szklannéj doskonale cylindrycznéj, zakończonéj kulką wewnątrz pustą. Kulka ta i część rurki napełnione są merkuryuszem. Z podnoszeniem się temperatury (ciepłoty) rozszerza się merkuryusz i wznosi się w rurce, ponieważ rozszerzalność szkła jest mniejszą od rozszerzalności merkuryuszu i przeciwnie, za zmniejszeniem się temperatury, opada zaraz merkuryusz w rurce. Podnoszenie się i spadanie merkuryuszu jest tém widoczniejsze, imwiększą jest średnica kulki w stosunku do średnicy rurki. Jeżeli rurka jest doskonale kalibrową t. j. jeżeli w całéj długości posiada jeden i tenże sam przekrój, to podnoszenie się i opadanie słupka merkuryuszu, bywa jednostajném. Dla uwidocznienia owych zmian temperatury, umieszcza się na rurce skalę, na któréj oznaczają się dwa główne punkta t. j. punkt wrzenia i punkt marznięcia, a odległość pomiędzy owemi punktami dzieli się na dowolną liczbę części, które się nazywają stopniami czyli gradusami. Ta zasadnicza odległość dzieli się na 80, 100 i 180 części. Pierwszy podział nazywa się skalą Réaumura, drugi Celsiusza, a trzeci Fahrenheita.
    Skale Réaumura i Celsiusza to mają wspólnego, że liczenie na nich podziałów zaczyna się od 0 (zera) t. j. punktu marznięcia czystéj wody, ku punktowi wrzenia dodatnio, a na dół od zera czyli od punktu marznięcia rachując, ujemnie; zkąd temperatury wyższe od zera, oznaczają się znakiem + (więcéj), a niższe od zera, znakiem — (mniéj). Na skali zaś Fahrenheita, punkt marznięcia oznaczony jest cyfrą + 32, a punkt wrzenia cyfrą 212.
    Ażeby oznaczyć skalę podług której podaną jest temperatura, dodawać się zwykło po za liczbą stopni, głoski: R, C, albo F.
    Przed stopniami poniżej punktu marznięcia, należy dodawać znak ujemny (—), przed cyframi nie mającemi żadnego znaku, należy się domyślać znaku dodatniego (+). Stan więc temperatury wyrażony podług Réaumura, będzie najmniejszy, a podług Fahrenheita największy, albowiem stopnie Réaumura mają się do stopni Celsiusza i Fahrenheita jak ⅟₈₀ : ⅟₁₀₀ : ⅟₁₈₀, lub jak ¼ : ⅕ : ⅑ t. j. 4 stopnie Réaumura, równają się 5 stopniom Celsiusza, a 9 Fahrenheita. Oprócz tego skala Fahrenheita, wyprzedza inne skale liczbą stałą 32.
    Z tego cośmy tutaj powiedzieli, wypływa prawidło, że stan temperatury przez Celsiusza podany, należy przez ⅘ pomnożyć, a otrzymamy wtedy temperaturę na termometrze Réaumura. I nawzajem, chcąc zamienić skalę Réaumura na skalę Celsiusza, należy liczbę stopni Réaumura pomnożyć przez ułamek ⁵⁄₄. I tak: 15° C. dają: 15 × ⅘ = 12° R., a 20° R. dają 20 × ⁵⁄₄ = 25° C.
    Cokolwiek zawilszą jest zamiana stopni Fahrenheita na stopnie Celsiusza albo Réaumura; chcąc albowiem skalę Réaumura albo Celsiusza zamienić na Fahrenheita, należy pierwszą pomnożyć przez ⁹⁄₅ a drugą przez ⁹⁄₄ a do iloczynów dodać liczbę stałą 32. Zatem 15° C = ⁹⁄₅ × 15 + 32 = 59° F., daléj 20° R. = ⁹⁄₄ × 20 + 32 = 77° F.
    Ażeby nakoniec skalę Fahrenheita przemienić na skalę Celsiusza lub Réaumura, odejmuje się od niéj liczbę 32, a resztę mnoży się w pierwszym razie przez ⁵⁄₉, a w drugim przez ⁴⁄₉.
     A zatem:
    68°F = ⁵⁄₉ (68—32) = 20° C; a 86°F = ⁴⁄₉ (86—32) = 24° R.
    Termometr Celsiusza z powodu setnego swojego podziału, jest do użycia najwygodniejszy i powszechnie dziś przyjęty, szczególnie w doświadczeniach naukowych.
3. W całym moim wykładzie m położone z prawéj strony cyfry oznacza metry; mm lub m/m millimetry; jedna kréska stopy; dwie kréski cale; trzy kréski—linie.
4. Do dokładnego poznania natury pierwiastków i ciał, o których tutaj jest mowa, posłużyć może popularne dzieło p. Zenona Hałatkiewicza professora w szkole technicznéj Krakowskiéj, wydane w Bochni u W. Pisza r. 1867, pod tytułem: Zasady Chemii nieorganicznéj i organicznéj, którego nomenklatury chemicznéj, trzymałem się w moim wykładzie.
5. Przyśpieszenie (chyżość końcowa po pierwszéj sekundzie) podług praw mechanicznych będzie
   = Względnemu ciśnieniu/Summę poruszanych mass,
6.   Współka żeglugi parowéj na Wiśle, do r. 1868 posiadała 13 statków parowych, o sile zbiorowéj 674 koni parowych. Z tych: nizkiego ciśnienia było statków 10, wysokiego 3, z cylindrami stałymi było statków 1110 a z cylindrami oscyllującymi 3.
7.   Zamiast podnosić silę rozprężliwości powietrza przez ogrzewanie, można także tenże sam skutek otrzymać przez ściskanie onego. Gazeta Przemysłowo-Rzemieślnicza, wychodząca w Warszawie pod redakcyą p. Alexandra Makowieckiego, w Nrze 25 z roku 1872 donosi, iż w Nowym Orleanie i Chicago w Stanach Zjednoczonych Ameryki Północnéj, zaprowadzono koleje żelazne miejskie, poruszane ściśnioném powietrzem. Wagon osobowy posiada na wierzchu zbiorniki napełnione ściśnioném powietrzem, które maszynista na podobieństwo pary wpuszcza do maszyny, a ta wywierając swe działanie na koła pociągowe wagonu, takowy w ruch wprawia. Pociąg na kolei miejskiej w Nowym Orleanie, przy ciśnieniu wiatru 90 funtów na cal kwadratowy powierzchni tłoka, w przeciągu 7½ minut przebiega 3 mile angielskie, czyli 4828 metrów. Powietrze pompuje się do zbiorników na stacyach, za pomocą pomp pneumatycznych. Maszyny tego rodzaju, wielką mogą mieć przyszłość przed sobą.
8.    Maszyna gazowa Lenoirʼa, ma liczne zastosowanie w Paryżu. Oprócz téj jest także maszyna gazowa Hugonʼa, która do zapalania nie potrzebuje bateryi elektrycznéj. Na wystawie powszechnéj w Paryżu w r. 1867, można się było przekonać, iż jest od téj pierwszéj lepszą, gdyż do ochładzania cylindra potrzebuje mniéj wody i pracuje zupełnie spokojnie. Maszyny tego rodzaju znajdują się w użyciu w Warszawie, u p. Tomasza Czajkowskiego do robienia czekolady i w drukarni Kuryera Warszawskiego u pp. Gustawa Gebethnera i Wolffa. Trzeci rodzaj maszyn gazowych Ottonʼa i Langenʼa z Kolonii, ma formę kolumny pionowéj, gdzie gaz działa tylko z jednéj strony tłoka, a z drugiéj kolumna powietrza atmosferycznego. Ten ostatni rodzaj maszyn, opisany jest w dziele: Ergänzungsblätter zur Kenntniss der Gegenwart von H. J. Meyer, 3. Band, Hilburghausen, 1868 r.

Tekst jest własnością publiczną (public domain). Szczegóły licencji na stronie autora: Jan Pietraszek.