Gőzmozdonyok I. 3. előadás Dr. Csiba József igazgató, c. egyetemi docens MÁV ZRt. Vasúti Mérnöki- és Mérésügyi Szolgáltató Központ H-1045 Budapest, Elem u. 5-7. Tel.: 511-8105, E-mail: csibaj@mav.hu 2008.02.27.

Gőzmozdonyok I. (3. előadás, 2008. 03. 05.) A 2. előadás összefoglalója (I.): A gőzmozdony berendezésénél felállítandó teljesítményi program A gőzmozdonnyal kifejthető vonóerő fajták A különböző típusú vonóerők Tapadási (adhéziós súlyból származó) vonóerő A gőzgép méreteiből adódó vonóerő A kazánteljesítményből adódó vonóerő 2008.02.27.

Gőzmozdonyok I. (3. előadás, 2008. 03. 05.) A 3. előadás témái: Mozdonyellenállás különböző képletek szerint (2. ea. kiegészítése) A kazán méreteire és kialakítására vonatkozó feltételek A gőzmozdony főbb szerkezeti egységei és funkcióik Alapkérdések a méretek meghatározásához A fajlagos gőzfogyasztás Az összes gőzfogyasztás A gőzmozdonykazán hőmérlege A kazán tüzelő berendezése A rostélyfelület meghatározása 2008.02.27.

Mozdonyok ellenállás képletei (I.) Gőzmozdonyok I. (3. előadás, 2008. 03. 05.) Mozdonyok ellenállás képletei (I.) Strahl képlete: Gf : a mozdony és szerkocsi futótengelyeire eső súly [Gf] = t F: a mozdony legnagyobb keresztmetszete, F = 10 m2 c: mozdonyra jellemző, hengerek és kapcsolt tengelyek számától függő állandó, c = 5,8 … 9,5 pl. c424 = 8,4 2008.02.27.

Mozdonyok ellenállás képletei (II.) Gőzmozdonyok I. (3. előadás, 2008. 03. 05.) Mozdonyok ellenállás képletei (II.) Borise-Leitzmann fajlagos mozdonyellenállás képlet: [v] = km/h, [Gm] = t (a mozdony teljes súlya) 2008.02.27.

Mozdonyok ellenállás képletei (III.) Gőzmozdonyok I. (3. előadás, 2008. 03. 05.) Mozdonyok ellenállás képletei (III.) Példa: 424 sor. Gm=139,87 Ga= 56,5 D = 1606 mm = 1,606 m F = 10 m2 2’D Sarzin: W’ = 1872 kg Strahl: W’ = 1067 kg Borise: W’ = 1270,7 kg a = 8, b = 2,8, c = 8,4 a; b; kísérleti állandók c; Gf = Gm – Ga = 139,87 – 56,5 = 83,37 t W’ = w’Gm 2008.02.27.

Gőzmozdonyok I. (3. előadás, 2008. 03. 05.) Szabványszén 2/3 rész durva, 1/3 rész apró (0…20 mm) szemnagyságú kőszenek keveréke Qfsz=4350 kcal/kg 0,16% nedvességtartalom 16% hamutartalom k=68% (kazánhatásfok) 4,62 kg gőz/kg szén 2008.02.27.

Gőzmozdonyok I. (3. előadás, 2008. 03. 05.) Kalometrikus egyenérték (Ek): Qf : a vizsgálandó szén fűtőértéke; Qfsz : a szabványszén fűtőértéke (4350 kcal/kg) Műszaki egyenérték (Em): 2008.02.27.

Gőzmozdonyok I. (3. előadás, 2008. 03. 05.) A kazán méreteire és kialakítására vonatkozó feltételek 1.) A gőzmozdony felépítése A méreteknek és a kialakításnak a vasútüzemi szempontból számos feltételt kell kielégíteni: szerkesztési szelvény és a mozdony méretei (keresztmetszet, hossz) ívbeállás és a jármű hossza, kerék/tengelynyomás és a pályajellemző, érzéketlen a rázkódásokkal szemben (rugózás), üzembiztonság, teljesítmény és sebesség tág hatások közötti változtathatósága 2008.02.27.

Gőzmozdonyok I. (3. előadás, 2008. 03.05.) A gőzmozdony főbb szerkezeti egységei és funkcióik: Kazán Gépezet Futómű a mozdonykerettel Szerkocsi/szertartály tüzelőanyag víz kazánnal való kapcsolat 2008.02.27.

Gőzmozdonyok I. (3. előadás, 2008. 03.05.) A gőzmozdony-kazán főbb méreteinek meghatározása Alapkérdések a méretek meghatározásához: Mekkora a gőzszükséglet (C)? [C] = kg/h; Megállapítása: fajlagos gőzfogyasztásból (c) [c] = kg/Leh c függ: a gőz állapotától gőz nyomása gőz hőmérséklete táblázat gőz hőtartalom pkazán = 14…20 att Zi v 2008.02.27.

Gőzmozdonyok I. (3. előadás, 2008. 03. 05.) Fajlagos gőzfogyasztás a gőz neme szempontjából (I.) Nedves gőz: kazánnyomás: 11 12 13 14 15 13 15 gőzgép rendszere iker kompaund c [kg/LEh] 12,5 11,9 11,2 10,7 10,2 9,6 9,2 2008.02.27.

Gőzmozdonyok I. (3. előadás, 2008. 03. 05.) Fajlagos gőzfogyasztás a gőz neme szempontjából (iI.) Túlhevített gőz: kazánnyomás[att] 13 15 15 túlhevítés hőfoka [°C] 300 325 350 300 325 350 300 325 350 gőzgép rendszere iker kompaund c [kg˛/LEh] 7,4 7,0 6,7 7,2 6,85 6,55 7,0 6,7 6 2008.02.27.

Gőzmozdonyok I. (3. előadás, 2008. 03. 05.) A gőzmozdony összes gőzfogyasztása ci = f (, pt), ahol: : töltés pt: admissziónyomás pt = pt (pk) pik: indikált középnyomás: pik = 0,65 pk pk: kazánnyomás 2008.02.27.

Gőzmozdonyok I. (3. előadás, 2008. 03.05.) Összes gőzfogyasztás (C) C = Ci + Co [kg/h] Co: Vonattovábbításon túli (másodlagos) óránkénti gőzfogyasztás Önfogyasztás kazán táplálás (lövettyű fr.: 11 kg/100 l tápvíz, fa’: 1,5-3,5) tüzelőberendezés működtetése, kazán veszteségek, biztonsági szelep működtetése helytelen tűzkezelés Légfékberendezés gőzüzemű légszivattyúja: 50…100 kg/h fékrendszer vonathossz vezeték légvesztesége fékezések száma Vonatfűtés: 55… 80 kg/h 2008.02.27.

Gőzmozdonyok I. (3. előadás, 2008. 03. 05.) A gőzmozdonykazán hőmérlege (I.) A kazánban termelendő hőmennyiség (C): C = Ciit + Coi” [kcal/h] it: túlhevített gőz entalpiája i”: száraz telített entalpiája A veszteségmentes elégetéskor felszabaduló, a kazánba óránként bevezetett hőmennyiség: B.Qf kcal/h, ahol: B [kg/h]: óránként elégetett tüzelőanyag Qf [kcal/kg] : a tüzelőanyag fűtőértéke Kazánhatásfok: k;  a valóságban felszabaduló hőmennyiség: kBQf 2008.02.27.

Gőzmozdonyok I. (3. előadás, 2008. 03. 05.) A gőzmozdonykazán hőmérlege (II.) A hőmérleg: Ciit + Coi” = kBQf + Gvtv + Glcpto kcal/ó, ahol: Gv: tápvíz mennyisége tv: tápvíz hőmérséklete gl: az égés biztosításához „bevitt” levegőmennyiség tl : a levegő hőmérséklete cp: fajhő tápvízzel bevitt hőmennyiség levegővel bevitt hőmennyiség vontatás energia szükség-lete segédberen-dezések energia szükséglete tüzelőanyag elégetésével nyert hőmennyiség 2008.02.27.

Gőzmozdonyok I. (3. előadás, 2008. 03. 05.) A gőzmozdonykazán hőmérlege (III.) Co « Ci  i”  it GlCpto elhanyagolható  (Ci + Co) it = kBQf + Cto C = Ci + Co Cit = kBQf + Ctv  2008.02.27.

Gőzmozdonyok I. (3. előadás, 2008. 03. 05.) A kazán tüzelő berendezése (I.) Feladat: C = Ci + Co [kg/h] gőzmennyiség fejlesztése Qf k It Tv R [m2] rostélyfelület nagyságának szerepe az elégéskor fejleszthető hőmennyiségben. eg: elgőzölögtetési tényező: egy kg tüzelőanyag elégetésekor hány kg szenet lehet termelni eg értékei: fa: 3,0 tőzeg: 3,0 … 4,0 barnaszén: 3,5 … 5,0 kőszén: 6,0 … 9,0 olaj: 10 …12 k=0,5…0,8 (gőzmozdony kazánoknál) [B] = kg/h [kg gőz/kg tüzelőanyag] 2008.02.27.

Gőzmozdonyok I. (3. előadás, 2008. 03. 05.) A kazán tüzelőberendezése (II.) Fajlagos rostély-hőterhelés (uk), a rostélyfelület egységén (1 m2-én) óránként termelt hőmennyiség millió kalóriában, Strahl, [uk] = kcal/m2h106 Fajlagos rostély – súlyterhelés (u) : u = Kapcsolat a két terhelés (uk, u) között: 2008.02.27.

Gőzmozdonyok I. (3. előadás, 2008. 03. 05.) Kapcsolat u és uk között: Qf= 6700 kcal/kg; [u] = kg szén/m2h; [uk] = kcal/m2h.106; A terhelés mértéke Síkvidéki átlagos terhelés 300 2 Közepes erősségű tartós terhelés 450 3 Legnagyobb rövid átmeneti terhelés 600 4 Gépi tüzelés tartós terhelés 750 5 Olajtüzelés tartós terhelés/gépi széntüzelés Rövid átmeneti terhelés 900 6 2008.02.27.

Gőzmozdonyok I. (3. előadás, 2008. 03. 05.) Fajlagos rostély-súlyterhelés ([u]= kgszén/m2h) értéke előzetes számításoknál Kőszén, kézi tüzelés: 500 … 550 kg/m2h Kőszén, gépi tüzelés: 750 … 900 kg/m2h Barnaszén, kézi tüzelés: 400 … 450 kg/m2h Barnaszén, gépi tüzelés: 700 … 800 kg/m2h 2008.02.27.

Gőzmozdonyok I. (3. előadás, 2008. 03. 05.) u növelésének korlátai: – léghuzat növelésének korlátja, – nem tapadó szén tüzelésének problémája, – gyengébb minőségű szén tüzelése. u = u(R) kisteljesítményű gőzmozdonyoknál: [R] = m2 [u] = kg/m2h 1,0 380 0,6 300 0,4 250 0,2 200 2008.02.27.

Gőzmozdonyok I. (3. előadás, 2008. 03. 05.) A számított rostélyfelület (R’[m2]) uk = kcal/m2h . 106 (Strahl)  BQf = ukR’106 kcal/h c = Kapcsolat a számított (R’) és a valóságos rostélyfelület (R) között: R = RR’ R 1, számminőség és a R kapcsolata. 2008.02.27.

Gőzmozdonyok I. (3. előadás, 2008. 03. 05.) Rostélyfelület meghatározása a gőzmozdony szükséges teljesítményéből. Kiindulási adatok: P[LE/kW], c [kg/LEh]; u[kg szén/m2h]; u = [kg szén/m2h] B = [kg szén/h] C=P c [kg gőz/h] 2008.02.27.

Gőzmozdonyok I. (3. előadás, 2008. 03. 05.) A 3. előadás témái: Mozdonyellenállás különböző képletek szerint (2. ea. kiegészítése) A kazán méreteire és kialakítására vonatkozó feltételek A gőzmozdony főbb szerkezeti egységei és funkcióik Alapkérdések a méretek meghatározásához A fajlagos gőzfogyasztás Az összes gőzfogyasztás A gőzmozdonykazán hőmérlege A kazán tüzelő berendezése A rostélyfelület meghatározása 2008.02.27.

Köszönöm megtisztelő figyelmüket! 2008.02.27.