Het Stoomgemaal bij Tacozijl, 27-05-1920 en Oververhitter: verschil tussen pagina's

Uit Wouda's Wiki
(Verschil tussen pagina's)
imported>Cierick Goos
kGeen bewerkingssamenvatting
 
imported>Jan Pieter Rottine
Geen bewerkingssamenvatting
 
Regel 1: Regel 1:
[[Bestand:Kop Leeuwarder Courant.jpg|link=]]
(deze tekst is nog in bewerking)


<div style="column-count:2; column-gap: 32px;">
Het '''oververhitten van de stoom''' wordt '''vanaf circa 1900''' steeds vaker '''toegepast'''.
<div style="text-align:center;">
Leeuwarder Courant <br>
van Donderdag 27 Mei 1920.<br>
DERDE BLAD.<br>


----
Deze '''nieuwe stoomtechniek''' blijkt al spoedig '''een succes''' te zijn. In de voorafgaande decennia wordt er veel onderzoek verricht op dit terrein door '''Hirn''', '''Sainte Clair Deville''' en anderen.
<br>Uit die experimenten blijkt, dat '''het rendement van de stoommachine sterk''' kan worden '''verhoogd''' door de stoom extra te '''verhitten, tot boven de temperatuur van de bijbehorende spanning, dus tot boven die van het [[verzadigingspunt]]'''.
<br>Voorafgaand aan deze nieuwe toepassingen was het '''normaal om met verzadigde stoom te werken''': het is '''de stoom''' die gevormd wordt in de stoomketel bij '''een bepaalde temperatuur en bijbehorende druk'''.


Wanneer de '''verzadigde stoom''' uit de ketel via de stoomleiding naar de stoommachine geleid wordt, '''zal onderweg door afkoeling van de pijpleiding een gedeelte van de stoom gaan condenseren''' en dus is het bijna niet te voorkomen dat '''natte stoom in de cilinder''' toestroomt.


'''Het Stoomgemaal bij Tacozijl.'''
[[Bestand:Stoomtoevoerleiding_gtgi.jpeg|600×188px|link=]]
</div>
'''Men laat bij verzadigde stoom de stoomtoevoerleiding vanaf  de stoomdom schuin aflopen naar de machine om het water bij natte stoom bij de machine weg te houden'''
<br>(afbeelding uit: G.J. herterink, "Landketels", Amsterdam 1921)


Maar zelfs, al zou de stoom bij binnenkomst in de cilinder echt nog droog zijn, dan '''zal''' '''tijdens de expansie van de stoom''' toch nog '''een deel als water neerslaan''' en daardoor een '''negatieve invloed op het nuttig effect''' uitoefenen.
<br>Daar komt nog bij dat '''geen enkele stoomketel''' inderdaad '''volkomen droge stoom levert''', dus de toelaat van droge stoom van verzadigingstemperatuur en -druk in de stoomcilinder is veeleer een theoretische hoop.


<div style="text-indent: 2em; text-align:justify;">
Daarom ontstaat geleidelijk''' het inzicht''', dat het '''een voordeel zal opleveren''', als men '''de temperatuur van de stoom zoveel verhoogt, dat er in de cilinder geen enkele condensatie''' kan plaatsvinden.
Het departement Leeuwarden der vereeniging
„Nijverheid" hield gisteravond in de zaal van de
Coöperatieve Zuivelbank een vergadering, waarin
de heer D.&nbsp;F.&nbsp;Wouda, hoofdingenieur van den
provincialen waterstaat, sprak over het
stoomgemaal bij Tacozijl.


Nadat de voorzitter, mr.&nbsp;G.&nbsp;A.&nbsp;Boon, de vergadering
Het is zelfs zo, dat als als men''' daarboven nog doorgaat met verhitten''', dat er daarbij '''een volumevergroting''' optreedt, dit alles''' bij gelijkblijvende spanning'''.
bekend had gemaakt met de teleurstellingen,  
De volumetoename bedraagt bij een oververhitting van 100 gr. C. al bijna 25%.
door het departement ondervonden bij het  
<br>Als voorbeeld noemt E.F. Scholl 1 kg stoom van van 6 atm., die in verzadigde toestand een volume heeft van 275 dm3 (liter), maar bij oververhitting met 100 gr. C al een volume heeft van 350 dm3 (liter)!
beleggen van vergaderingen, deelde hij mede, dat
<br>De '''voordelen van een groter volume''' zijn duidelijk: de '''schadelijke ruimte''' van de cilinder (de inlaatruimte) heeft dan ook '''minder invloed''', het '''stoomverbruik vermindert''', het '''ketelvermogen kan kleiner blijven'''. Bovendien kan men die kleine ketels beter forceren, d.w.z. heftiger laten werken (koken), omdat er bij oververhitting van de stoom toch geen natte stoom naar de machine gaat.
voor de excursie heden naar Tacozijl, ten einde
onder leiding van den heer Wouda het stoomgemaal
te bezichtigen, zich een veertigtal leden
hadden aangegeven.


De heer Wouda, hierna zijn rede aanvangende,
In het begin staat de '''technische ontwikkeling''' van voldoende '''effectieve oververhitters''' (ook '''superheaters''' genoemd) de toepassing van oververhitte stoom nog in de weg. Er moet naar de '''juiste materialen''' worden gezocht. '''Opwelling''' van de te heet geworden stoompijpen, '''ondichtheid''' van pakkingbussen, zuigers en schuiven of kleppen '''vormen''' daarbij '''een probleem''', want ook het bedrijf met oververhitte stoom '''moet in de praktijk natuurlijk beheersbaar, betrouwbaar en langdurig toepasbaar zijn'''.
begon met te zeggen dat de provincie
Friesland waterstaatkundig uit drie gedeelten
bestaat:<br>
&emsp;&emsp;1. het gebied van Friestands boezem;<br>
&emsp;&emsp;2. het gebied van Oost- en Westdongeradeel;<br>
&emsp;&emsp;3. het lindegebied.


Onder Frieslands boezem is te verstaan het
Daarbij komt ook nog een geheel '''ander probleem''': de eerder '''gebruikelijke smeermiddelen''', plantaardige of dierlijke oliën en vetten, '''ontleden bij de hogere temperaturen gemakkelijke'''r en dus komt de '''goede werking van de machine hierdoor in gevaar'''.
groote samenstel van meren, plassen, kanalen en  
vaarten, dat met elkaar in open gemeenschap
staande, enkel door de zeesluizen van de zee is
gescheiden. Het beheer van dien boezem berust
reeds sedert eeuwen bij de provincie, wat op zichzelf
wel iets bijzonders is, daar in andere
provinciën voor het beheer van den boezem
afzonderlijke bestuurslichamen bestaan, zooals waterschappen, heemraadschappen en hoogheemraadschappen.  


Op dien boezem wordt het water gebracht van  
[[Bestand:Vroege_OV_Schwörer_gtgi.jpeg|600×285px|link=]]
ongeveer 293,900&nbsp;H.A. land, waarvan 286,433&nbsp;H.A.
'''Een vroege oververhitter van Schwörer, geplaatst achter een vuurgangketel'''
in Friesland en 7467&nbsp;H.A. in de provincie
<br>'''let op de ringen aan de buitenzijde en de langsstroken aan de binnenzijde van de verhiiterpijpen'''
Groningen. Gronden, behoorende tot het
<br>(afbeelding uit: E.F. Scholl, "De Gids voor Machinisten")
Munnekezijlverlaat, zijn na de opruiming van het
verlaat te Stroobos op Frieslands boezem gaan
afwateren.  


De grootte van den boezem is bij normalen
'''Vanaf circa 1900''' heeft men de oplossingen voor het overgrote deel al wel gevonden en slaagt men er vervolgens in om '''goede oververhitters''' te bouwen. Voor de pakkingbussen en zuigers worden '''nieuwe metallieke materialen''' toegepast en men heeft '''minerale smeeroliën''' gevonden die een '''ontvlammingstemperatuur hebben boven 350 gr. C'''. en die hun '''smerende werking''' bij zulke hoge temperaturen ook '''behouden'''.  
stand
0.20&nbsp;M.&nbsp;+&nbsp;Z.P. 26,000&nbsp;H.A.;
0.30&nbsp;M.&nbsp;+&nbsp;Z.P. 43,200&nbsp;H.A.;
0.40&nbsp;M.&nbsp;+&nbsp;Z.P. 55,200&nbsp;H.A.;
0.50&nbsp;M.&nbsp;+&nbsp;Z.P. 58,600&nbsp;H.A.;
0.60&nbsp;M.&nbsp;+&nbsp;Z.P. 58,900&nbsp;H.A.
Deze cijfers wijzigen zich voortdurend
bij de vooortgaande inpoldering.


Door de buitengewoon groote oppervlakte van
Bij stoomwerktuigen, waarbij de stoom geen pakkingbussen of sluitende zuigers en schuiven of kleppen hoeft te passeren, zoals '''bij stoomturbines''' (De Laval) het geval is, vervalt het probleem van ondichtheid natuurlijk helemaal. '''Voor stoomturbines is oververhitting dus heel goed toepasbaar en de nieuwe ontwikkelingen vertonen daarbij ook nog eens een sterke toename van de stoomdruk'''.
den boezem is de verhouding lusschen land en  
water, de zoogenaamde waterberging, zeer gunstig.  
Bij normalen stand bedraagt zij ongeveer
1/11 en bij de hoogste standen ongeveer 1/5. In de  
aanliggende boezems van Hunzingo eu Westerkwartier
is het ongeveer 1/75, wat dus beteekent,
dat eenzelfde regenval op laatstgenoemde boezems
een zevenmaal grootere stijging veroorzaakt
dan op dien van Friesland.  


De boezem beschikt over de volgende loozingsmiddelen:  
[[bestand:De_Laval_stoomturbine_gtgi.jpeg|568×391px|link=]]
de Friesche sluis, Dokkumer Nieuwezijlen,
Roptazijl, Harlingen, Makkum, Workum,
Molkwerum, Stavoren, Schoterzijl, Tacozijl, Lemmer
en Hindeloopen, die echter bij de meest
heerschende winden, n.l. die uit, westelijke richting,
voor een deel werkeloos liggen, doordat het
dagelijksch laagwater blijft boven den boezemstand.
Gevolgen hooge waterstanden en overstroomingen.  


Plannen om hierin verbetering te brengen zijn
<br>De '''warmtetoevoer aan de oververhitter''' kan op '''twee manieren''' worden ingericht:
al heel oud. De geheele vorige eeuw ging heen
<ul>
met het aanbrengen van partieele verbeteringen,  
<li> oververhitting met een eigen afzonderlijk vuur, dus onafhankelijk van de ketel
bestaande in het verruimen van bestaande kanalen
<li> Interne oververhitting door de gassen van het ketelvuur
en het graven van nieuwe stroomkanalen, o.a.
</ul>
de Nieuwe Zwemmer en het kanaal van de Kletstervaart
naar de Leijen (1880—1889). Toch werd
ook hiermede geen toestand verkregen, waarmee
op den duur kon worden volstaan. Integendeel
deden zich factoren voor, die een nadeeligen
invloed hadden op de afwateringsverhoudingen
van Frieslands boezem en die deze verbeteringen
hebben opgeheven.


Na 1884 zullen ongeveer 10,000&nbsp;H.A. boezemland
De '''eerste manier''' van oververhitting is in de praktijk '''weinig toegepast''', omdat hierbij '''nog eens het zelfde verlies''' optreedt '''als bij alle andere ketelvuren'''. In een enkel geval gebeurde dit, omdat de '''ketel''' eigenlijk '''te klein''' was geworden voor het gevraagde vermogen en men condensatie wilde voorkomen en om zo dan toch nog voor '''droge stoom''' te kunnen zorgen.
zijn ingepolderd, waarmede dus de waterberging
bij standen hooger dan plus minus 0.30&nbsp;M.
+&nbsp;Z.P. is verkleind. In de bemaling der polders
zijn, belangrijke verbeteringen aangebracht,
zoowel door het plaatsen van vele windmotoren
als door den bouw van stoomgemalen.  


De kanaliseering van de Tjonger in 1887—1888
Bij de '''tweede manier''' wordt de '''oververhitter''' meestal '''opgenomen in de rookkanalen van de ketel''', zodat de verwarming '''door de gassen van het ketelvuur zelf''' kan gebeuren.
is mede van zeer grooten invloed geweest op het
 
waterbezwaar van den Frieseben boezem.
Toepassing van oververhitte stoom gebeurt '''aanvankelijk nog voorzichtig''': oververhitting met '''temperaturen van 200-250 gr. C.''' wordt gebruikt om een '''rendementstoename van 15-20%''' te bewerkstelligen. Uitgangspunten bij de bouw van '''oververhitters (superheaters)''' zijn dan:
Terwijl het vermogen van de loozingsmiddelen van  
den boezem onveranderd is gebleven, is het  
waterbezwaar beduidend grooter geworden, met als
gevolg hiervan, dat de waterstanden hooger
worden, hetgeen door den spreker met cijfers wordt  
gestaafd.


Afdoende verbetering is gezocht in afsluiting
<ul>
van de Lauwerzee, waarvan het eerste plan is
<li>Hij moet zonder problemen '''aan de hogere temperaturen van 250-300 gr. C. weerstand kunnen bieden'''
gemaakt in 1847, doch dat herhaaldelijk werd
<li>Hij moet '''overal gemakkelijk kunnen worden ingebouwd''', hij mag dus in het stoombedrijf '''weinig ruimte in beslag nemen''', maar moet in die kleine ruimte '''wel een zo groot mogelijk verwarmd oppervlak''' hebben
gewijzigd. In 1896 werd een Staatscommissie
<li>De '''massa van het materiaal''' van de oververhitter moet '''groot genoeg zijn om de temperatuursschommelingen van het verbrandingsproces te kunnen opvangen'''.  
benoemd, die in 1902 met een plan tot afsluiting
</ul>
kwam, n.l. een gescheiden bergboezem in de
Lauwerzee, waarop Friesland en Groningen
zouden afwateren.


Dit plan vond echter groote tegenkanting,  
Als er '''bijvoorbeeld''' door het openen van de vuurdeuren koude lucht in de ketel wordt toegelaten, dan daalt de verbrandingstemperatuur en die van de rookgassen tijdelijk sterk. De oververhitter wordt dan op dat moment plotseling te weinig verhit en daardoor zou de stoom spontaan afkoelen tot beneden de gewenste temperatuur. Maar als er '''bij voldoende massa van de oververhitter maar voldoende warmte is opgehoopt in het materiaal''', dan kan die warmte '''tijdelijk aan de stoom worden afgegeven en wordt daarmee de temperatuurschommeling voldoende afgevlakt'''.
vooral van den hoofdingenieur van den Rijkswaterstaat
De oververhitter is daarmee dus meteen '''een hitte-accumulator'''.    
H.&nbsp;E.&nbsp;Bruyn, die een gemeenschappelijken
bergboezem en bemaling aan de zuidkust
bepleitte. Een groote boezem als die van Friesland
behoorde volgens hem niet naar één punt uit te
wateren, wat groot verhang en groote stroomkanalen
geeft.  


Dit werd aanleiding tot de benoeming in 1902
De eerste '''bruikbare oververhitters''' worden ontworpen door '''Schwörer''' en '''Hirn'''. Deze eerste oververhitters waren vervaardigd van '''gietijzer'''. Gietijzer was echter '''niet bijzonder betrouwbaar''' bij de hogere stoomspanningen.
van de bekende Lauwerzee-commissie, die in
Wel bezit gietijzer '''een flinke ijzermassa''' en dat gaf wel '''mogelijkheden voor hitte-accumulatie'''. De eerste oververhitters hadden '''buizen met daaromheen, aan de buitenzijde, veel ringen (voor de warmte overdracht, maar ook voor de sterkte) en aan de binnenzijde stroken in de langsrichting, die moesten zorgen voor een goede doorstroming van de stoom'''.  
1904 verslag uitbracht, waarin vervat het voorstel
tot afsluiting van de Lauwerzee en stoombemaling
bij Tacozijl. In de omgeving van Tacozijl
zijn groote waterreservoirs in de nabijheid van
de kust en een geringe opvoerhoogte door de  
geringe getijbeweging. Het kolenverbruik is vrijewel
evenredig aan de opvoerhoogte, waarom de
zuidkust de aangewezen plaats is voor een  
bemaling.  


Het provinciaal bestuur, dat beide niet noodig
afbeelding
achtte, opende onderhandelingen met de regeering
over de uitvoering van de afsluitingswerken,
doch zij vond deze te duur in verhouding tot het te
bereiken resultaat en meende, dat de afwatering
van Frieslands boezem moest worden verbeterd
door voldoend krachtige stoomgemalen.


Wat de kosten der afsluitingswerken met
De gebr. Böhmer in Magdeburg-Neustadt gebruikten buizen die aan één zijde waren afgesloten en vrij stonden opgesteld, met daarbij een wand in het midden, zodat de stoom gedwongen was om de buizen aan beide zijden te bestrijken.
toevoerkanalen enz. in Friesland betreft (met 16
Het materiaal dat later veelal voor de oververhitters werd gebruikt was gietijzer, gietstaal, smeedijzer of staal en in enkele gevallen nikkelstaal.
sluizen elk van 6&nbsp;M. wijdte), deze zouden ongeveer
ƒ&nbsp;9&nbsp;millioen bedragen, terwijl een stoomgemaal
van 750 waterpaardekracht aan de Zuidkust
op ƒ&nbsp;1.9 millioen kwam.  


Men wist nu, in welke richting de oplossing was
Het aanbrengen van de oververhitter hangt qua locatie hoofdzakelijk af van het gebruikte ketelsysteem. Bij ketels met binnenvuren bouwt men de oververhitter achter de vuurgangen, zodat meestal de hete gassen eerst door de buizen gaan, dan de oververhitter bestrijken en vervolgens nog eens de ketel beneden verwarmen, voordat ze ontwijken via de schoorsteenkanalen.
te zoeken, vooral ook, daar de regeering bereid
Bij waterpijpketels ligt de oververhitter meestal tussen de waterpijpen en de bovenketel.
bleek, voor het stichten van stoomgemalen het
Het is natuurlijk wel zo, dat men, om de stoom een hogere temperatuur te kunnen geven, er meer warmte, dus ook brandstof, moet toevoeren, maar meestal gaan de gassen zonder oververhitting toch al met een veel te hoge temperatuur de schoorsteen uit, zodat met oververhitting nog een deel van de  normale warmte door de oververhitter kan worden opgenomen.  
verleenen van rijkssubsidie te bevorderen.  


Het maken van een plan voor een gemaal bij
De oververhitte stoom heeft als bijzondere eigenschap, dat die buitengewoon slecht warmtegeleidend is. De oververhitter wordt daarom samengesteld uit dunne pijpen, om de toetreding van de warmte van de gassen ook tot de kern van de stoomstroom te laten doordringen. In zijn normale vorm bestaat de oververhitter uit pijpen in bundels van slangen van een gebogen vorm, waarvan het ene uiteinde uitkomt in een verzamelkast voor de stoomtoelaat (invoer) en het andere einde uit mondt in een dergelijke kast voor de stoomuitlaat (afvoer). De kasten zijn rechthoekig van doorsnede en gemaakt van naadloze pijp. De pijpen zijn "uitgerold"in de kastenwaarin tegenover elke pijp een gasprop of dekseltje met knevel is aangebracht.
Tacozijl werd opgedragen aan de heeren Kermpees
en van Krimpen, terwijl in Februari 1913
door de Staten van Friesland werd besloten lot
oprichting van twee gemalen, waarvan voorloopig
één zou worden uitgevoerd. Het plan omvatte
een met Dieselmotoren gedreven gemaal, dat
eenigszins landwaarts bij Tacozijl zou worden
geplaatst, in den zeedijk een zeesluis die het  
uitschotkanaal afsloot en verder een toevoerkanaal
uit de Brekken en een stroomkanaal Koevorden —
Groote Brekken.  


Spreker is van meening, dat men door dit
foto 97 Stoom
besluit te nemen het zekerst werkend, het
goedkoopste en het vlugst uit te voeren middel tot
verbetering van de afwatering heeft gekozen.
Met de afsluiting van de Lauwerzee zou veel
meer tijd gemoeid zijn geweest.


Met de uitvoering van het werk is niet onmiddellijk
Soms zijn de slangen liggend aangebracht, maar zij kunnen ook staand zijn opgesteld, zoals bij de Werkspoorketels van het [[ir. D.F. Woudagemaal]]
begonnen, daar eerst de belastingwet en
de subsidieeringswet moesten zijn aangenomen.
Thans is bepaald, dat 2/3 deel der renten en
aflossingen der stichtingskosten, alsmede 2/3 deel van
de kosten van exploitatie en onderhoud der werken
zal worden gevonden uit de opbrengst eener
bijzondere belasting, te heffen krachtens art. 126
septies der provinciale wet, waarbij van de
geschatte pachtwaarde van de ongebouwde eigendommen
percenten worden geheven. Het rijk
verleent een subsidie van 40&nbsp;pct. in de kosten.  


De tijd, hiermee gemoeid, ging evenwel niet
Bij de oververhitters past men vaak het principe van gelijk- en tegenstroom toe.
ongebruikt voorbij. De plannen werden nader
Bij gelijkstroom is het gemiddeld temperatuurverschil tussen stoom en gas kleiner dan in het geval van zuivere tegenstroom. Daar waar de heetste verbrandingsgassen de zuivere tegenstroom-oververhitter bereiken, is dus de hoogste stoomtemperatuur. De pijpwand krijgt dan zulk een hoge temperatuur , dat de kans op gloeiend worden groot is, en een dergelijke oververhitter zal al gauw verbranden. Daarvoor wordt dus het gelijk- en tegenstroom-principe toegepast.
onderzocht en wijzigingen voorgesteld ten aanzien
De stoom gaat in de eerste slangen in tegenstroom. om daarna in gelijkstroom tot de vereiste temperatuur verhit te worden. De het eerst door de verbrandingsgassen bestreken pijpen worden daardoor voldoende afgekoeld.
van plaats, inrichting en vermogen.  
Het inzetten van een oververhitter betekent ook een toename van de weerstand voor de doorstroming van de rookgassen. Men moet dus altijd eerst onderzoeke of de schoorsteen genoeg trek kan leveren.  


Wat de plaats aangaat, deze werd thans
afbeelding 99
bepaald bij Teroelsterkolk in plaats van bij
Tacozijl, hetgeen een besparing meebracht van
ƒ&nbsp;100,000.


Ten opzichte van de inrichting werd aan
De afregeling van de oververhitter kan op verschillende manieren gebeuren:
stoommachines de voorkeur gegeven, daar
<ul>
Dieselmotoren, hoewel ze veel vóór hebben, in  
<li>door verandering van de hoeveelheid rookgassen die de oververhitter bestrijken. Deze regeling is eenvoudig te verwezenlijken en wordt het meest toegepast. De oververhitter ligt hierbij in een afzonderlijke ruimte en wordt door kleppen of schuiven geheel of gedeeltelijk van de rookgassen gescheiden
aanschaffing en exploitatie enorm duur zijn.  
<li>door bij het begin van het stoken, dus voordat er stoom in de oververhitter kan doorstromen, water in de oververhitter te laten lopen, wordt het verwarmend oppervlak van de ketel vergroot, zodat men sneller stoom heeft. Men kan dan het water snel aftappen als er voldoende stoomvorming optreedt
<li>door het veranderen van de grootte van het verwarmend oppervlak van de oververhitter. Men bereikt dat door een gedeeltelijke uitschakeling van de oververhitter door afsluiting van segmenten
<li>door afkoeling van de oververhitte stoom, door verzadigde stoom of door het voedingswater, of door de oververhitte stoom, gedeeltelijk door pijpen door de waterruimte van de ketel te voeren
</ul>


Het vermogen, eerst bepaald op 750 waterpaardekracht,
Oververhitters hebben vaak de slangvorm, maar ook wel de U-vorm, b.v. voor toepassing in waterpijpketels (Babcock en Wilcox)
werd in verband met de Lindeplannen
opgevoerd tot 900&nbsp;W.P.K. Ook werd
de vraag overwogen, of het gemaal niet electrisch
moest worden gedreven, doch naar de eenstemmige
meening van de professoren Dijxhoorn en
Feldmann te Delft en den spreker verdiende dit
geen aanbeveling en zou, werd de stroom van de
centrale te Leeuwarden betrokken, de exploitatie
van het gemaal ƒ&nbsp;70,000 per jaar meer kosten
dan met een eigen stoombedrijf. De rentebesparing
door geringere aanlegkosten zou hiertegen
op verre na niet opwegen. Hierbij kwam nog
het technische bezwaar, dat de wisselende
opvoerhoogten, die een wisselend aantal toeren van
de pompen met zich brengen, voor een stoommachine
geen verschil maakt, doch een electromotor
verdraagt dit niet.


In de winterzitting der Staten van 1914 werd
afbeelding oververhitter
tot deze wijziging besloten en onmiddellijk daarna
met de uitvoering begonnen.


De begrooting voor het oorspronkelijke plan,
Ook in het Woudagemaal wordt oververhitting toegepast. De installatie van 1920 is geheel ontworpen met toepassing van de de laatste ontwikkelingen uit het stoomtijdperk en daar hoort uiteraard ook het principe van oververhitting bij. Zowel de oorspronkelijke Pied-Boeufketels als de latere Schtse Werkspoorketels zijn uitegerust met een oververhitter. De stoomtemperatuur uit de oververhitter is circa 320 gr. C. Deze oververhitte stoom wordt per ringleiding naar de machinekamer geleid. In een ringleiding is de stoom voortdurend in beweging en ook op deze wijze wordt afkoeling en condensatie weer voorkomen.
n.l. ƒ&nbsp;1,850,000, behoefde niet te worden
gewijzigd, omdat spreker had becijferd, dat met de
besparing, welke door de voorgestelde wijzigingen
werd verkregen, het grooter vermogen ruim kon
worden betaald.
 
De werken bestaan in het eigenlijke stoomgemaal
en de toeleidingskanalen. Wat deze
laatsten betreft vertelde spreker o.a., dat het
gemaal wordt gevoed uit de Groote Brekken, door
een groot stroomkanaal, uitgevoerd van Mei—Dec.  
1915, dat meer dan tweemaal zoo breed is
als het Nieuwe Kanaal en een lengte heeft van  
1893 M. Op de kruising met den kunstweg
Lemmer—Tacozijl—Sondel is een doorlaatbrug
gemaakt met een wijdte van 70&nbsp;M. tusschen de  
landhoofden. In het midden een ophaalbrug van
8 M. wijdte voor het doorlaten van schepen met
materialen en kolen. Verder een kanaal van
Groote Brekken tot Koevorde, uitgevoerd van
Maart 1916 tot Juli 1917, lang 4000&nbsp;M. en een
breedte op Z.P. van 62&nbsp;M. Waar de rijksweg
Sneek—Lemmer en de weg Sloten—st.Nioolaasga
het Kanaal snijden is een draaibrug gebouwd
met twee twee openingen van 9&nbsp;M. met het oog op den
scheepvaartweg Groningen—Lemmer, die in
aanmerking komt langs dit kanaal te worden verlegd.
 
Het vraagstuk van de grondberging was een
moeilijk vraagstuk; er kwam heel wat los, n.l.
749,000&nbsp;M³. te Spannenburg en 367,000&nbsp;M³. te
Lemmer. Dank zij de wijze van werken, werd
het hier gelukkig opgelost. De kanalen werden
geheel door baggering lot stand gebracht, de
grond in bakken vervoerd en door een zuiger op
den wal geperst, Bij Lemmer werden oude dijksputten
aangekocht en een deel van het Idskenhuizermeer
in het noorden, met de uitgebaggerde
aarde gevuld en zoo tot land gemaakt. Bij Lemmer
is het reeds in volle cultuur en zelfs voorzien
van een boerderijtje.
 
Zoo krijgt nu de Groote Brekken het water
toegevoerd van het Tjeukemeer uit het oosten,
het Slotermeer uit het westen, het Sneekermeer,
Langweerderwielen, Heegermeer enz. uit het
noorden; de voeding laat dus niets te wenschen
over.  
 
Hierna behandelde de heer Wouda het eigenlijke
stoomgemaal, voor den inhoud waarvan wij
verwijzen naar het uitvoerig verslag in ons
[[Leeuwarder Courant - 4 mei 1920 | nummer van 4]]
dezer van de lezing, te Lemmer
gehouden voor den „Bond van hoofden van den
technischen dienst in Friesland", Alleen mag nog
even gereleveerd wat de spreker zeide naar aanleiding
van de capaciteit van het gemaal, om
4000 M³. water per minuut uit te werpen. Om
duidelijk te maken, wat zulk een capaciteit
beteekent, zeide hij, dat het gemaal al het water,
dat zich in het Nieuwe Kanaal bevindt tusschen
de eerste en de tweede brug, in 20 minuten zou
kunnen uitslaan.
 
Wat kosten aangaat, deze zijn door den oorlog,
waardoor materialen en werkkrachten zooveel
duurder werden, heel wat grooter geworden.
Bedroeg de oorspronkelijke raming ƒ&nbsp;1,850,000,
thans komen de totaalkosten ongeveer op
ƒ&nbsp;2,500,000.
 
De spreker, die zulk een groot aandeel in dit
voor de provincie Friesland hoogst belangrijke
werk heeft gehad, ontving van den voorzitter een
hartelijk woord van dank en van de vergadering
een welgemeend applaus.
</div></div>
 
 
==Bronnen==
# Het Stoomgemaal bij Tacozijl. ''Leeuwarder courant: Derde blad'', (1920, 27 mei)<br> Geraadpleegd op 05-03-2022, van https://resolver.kb.nl/resolve?urn=ddd:010601892:mpeg21:p009
<br>
[[Category:Publicaties|Leeuwarder Courant 1920.05.27]]

Versie van 24 feb 2013 20:05

(deze tekst is nog in bewerking)

Het oververhitten van de stoom wordt vanaf circa 1900 steeds vaker toegepast.

Deze nieuwe stoomtechniek blijkt al spoedig een succes te zijn. In de voorafgaande decennia wordt er veel onderzoek verricht op dit terrein door Hirn, Sainte Clair Deville en anderen.
Uit die experimenten blijkt, dat het rendement van de stoommachine sterk kan worden verhoogd door de stoom extra te verhitten, tot boven de temperatuur van de bijbehorende spanning, dus tot boven die van het verzadigingspunt.
Voorafgaand aan deze nieuwe toepassingen was het normaal om met verzadigde stoom te werken: het is de stoom die gevormd wordt in de stoomketel bij een bepaalde temperatuur en bijbehorende druk.

Wanneer de verzadigde stoom uit de ketel via de stoomleiding naar de stoommachine geleid wordt, zal onderweg door afkoeling van de pijpleiding een gedeelte van de stoom gaan condenseren en dus is het bijna niet te voorkomen dat natte stoom in de cilinder toestroomt.

600×188px Men laat bij verzadigde stoom de stoomtoevoerleiding vanaf de stoomdom schuin aflopen naar de machine om het water bij natte stoom bij de machine weg te houden
(afbeelding uit: G.J. herterink, "Landketels", Amsterdam 1921)

Maar zelfs, al zou de stoom bij binnenkomst in de cilinder echt nog droog zijn, dan zal tijdens de expansie van de stoom toch nog een deel als water neerslaan en daardoor een negatieve invloed op het nuttig effect uitoefenen.
Daar komt nog bij dat geen enkele stoomketel inderdaad volkomen droge stoom levert, dus de toelaat van droge stoom van verzadigingstemperatuur en -druk in de stoomcilinder is veeleer een theoretische hoop.

Daarom ontstaat geleidelijk het inzicht, dat het een voordeel zal opleveren, als men de temperatuur van de stoom zoveel verhoogt, dat er in de cilinder geen enkele condensatie kan plaatsvinden.

Het is zelfs zo, dat als als men daarboven nog doorgaat met verhitten, dat er daarbij een volumevergroting optreedt, dit alles bij gelijkblijvende spanning. De volumetoename bedraagt bij een oververhitting van 100 gr. C. al bijna 25%.
Als voorbeeld noemt E.F. Scholl 1 kg stoom van van 6 atm., die in verzadigde toestand een volume heeft van 275 dm3 (liter), maar bij oververhitting met 100 gr. C al een volume heeft van 350 dm3 (liter)!
De voordelen van een groter volume zijn duidelijk: de schadelijke ruimte van de cilinder (de inlaatruimte) heeft dan ook minder invloed, het stoomverbruik vermindert, het ketelvermogen kan kleiner blijven. Bovendien kan men die kleine ketels beter forceren, d.w.z. heftiger laten werken (koken), omdat er bij oververhitting van de stoom toch geen natte stoom naar de machine gaat.

In het begin staat de technische ontwikkeling van voldoende effectieve oververhitters (ook superheaters genoemd) de toepassing van oververhitte stoom nog in de weg. Er moet naar de juiste materialen worden gezocht. Opwelling van de te heet geworden stoompijpen, ondichtheid van pakkingbussen, zuigers en schuiven of kleppen vormen daarbij een probleem, want ook het bedrijf met oververhitte stoom moet in de praktijk natuurlijk beheersbaar, betrouwbaar en langdurig toepasbaar zijn.

Daarbij komt ook nog een geheel ander probleem: de eerder gebruikelijke smeermiddelen, plantaardige of dierlijke oliën en vetten, ontleden bij de hogere temperaturen gemakkelijker en dus komt de goede werking van de machine hierdoor in gevaar.

600×285px Een vroege oververhitter van Schwörer, geplaatst achter een vuurgangketel
let op de ringen aan de buitenzijde en de langsstroken aan de binnenzijde van de verhiiterpijpen
(afbeelding uit: E.F. Scholl, "De Gids voor Machinisten")

Vanaf circa 1900 heeft men de oplossingen voor het overgrote deel al wel gevonden en slaagt men er vervolgens in om goede oververhitters te bouwen. Voor de pakkingbussen en zuigers worden nieuwe metallieke materialen toegepast en men heeft minerale smeeroliën gevonden die een ontvlammingstemperatuur hebben boven 350 gr. C. en die hun smerende werking bij zulke hoge temperaturen ook behouden.

Bij stoomwerktuigen, waarbij de stoom geen pakkingbussen of sluitende zuigers en schuiven of kleppen hoeft te passeren, zoals bij stoomturbines (De Laval) het geval is, vervalt het probleem van ondichtheid natuurlijk helemaal. Voor stoomturbines is oververhitting dus heel goed toepasbaar en de nieuwe ontwikkelingen vertonen daarbij ook nog eens een sterke toename van de stoomdruk.

568×391px


De warmtetoevoer aan de oververhitter kan op twee manieren worden ingericht:

  • oververhitting met een eigen afzonderlijk vuur, dus onafhankelijk van de ketel
  • Interne oververhitting door de gassen van het ketelvuur

De eerste manier van oververhitting is in de praktijk weinig toegepast, omdat hierbij nog eens het zelfde verlies optreedt als bij alle andere ketelvuren. In een enkel geval gebeurde dit, omdat de ketel eigenlijk te klein was geworden voor het gevraagde vermogen en men condensatie wilde voorkomen en om zo dan toch nog voor droge stoom te kunnen zorgen.

Bij de tweede manier wordt de oververhitter meestal opgenomen in de rookkanalen van de ketel, zodat de verwarming door de gassen van het ketelvuur zelf kan gebeuren.

Toepassing van oververhitte stoom gebeurt aanvankelijk nog voorzichtig: oververhitting met temperaturen van 200-250 gr. C. wordt gebruikt om een rendementstoename van 15-20% te bewerkstelligen. Uitgangspunten bij de bouw van oververhitters (superheaters) zijn dan:

  • Hij moet zonder problemen aan de hogere temperaturen van 250-300 gr. C. weerstand kunnen bieden
  • Hij moet overal gemakkelijk kunnen worden ingebouwd, hij mag dus in het stoombedrijf weinig ruimte in beslag nemen, maar moet in die kleine ruimte wel een zo groot mogelijk verwarmd oppervlak hebben
  • De massa van het materiaal van de oververhitter moet groot genoeg zijn om de temperatuursschommelingen van het verbrandingsproces te kunnen opvangen.

Als er bijvoorbeeld door het openen van de vuurdeuren koude lucht in de ketel wordt toegelaten, dan daalt de verbrandingstemperatuur en die van de rookgassen tijdelijk sterk. De oververhitter wordt dan op dat moment plotseling te weinig verhit en daardoor zou de stoom spontaan afkoelen tot beneden de gewenste temperatuur. Maar als er bij voldoende massa van de oververhitter maar voldoende warmte is opgehoopt in het materiaal, dan kan die warmte tijdelijk aan de stoom worden afgegeven en wordt daarmee de temperatuurschommeling voldoende afgevlakt. De oververhitter is daarmee dus meteen een hitte-accumulator.

De eerste bruikbare oververhitters worden ontworpen door Schwörer en Hirn. Deze eerste oververhitters waren vervaardigd van gietijzer. Gietijzer was echter niet bijzonder betrouwbaar bij de hogere stoomspanningen. Wel bezit gietijzer een flinke ijzermassa en dat gaf wel mogelijkheden voor hitte-accumulatie. De eerste oververhitters hadden buizen met daaromheen, aan de buitenzijde, veel ringen (voor de warmte overdracht, maar ook voor de sterkte) en aan de binnenzijde stroken in de langsrichting, die moesten zorgen voor een goede doorstroming van de stoom.

afbeelding

De gebr. Böhmer in Magdeburg-Neustadt gebruikten buizen die aan één zijde waren afgesloten en vrij stonden opgesteld, met daarbij een wand in het midden, zodat de stoom gedwongen was om de buizen aan beide zijden te bestrijken. Het materiaal dat later veelal voor de oververhitters werd gebruikt was gietijzer, gietstaal, smeedijzer of staal en in enkele gevallen nikkelstaal.

Het aanbrengen van de oververhitter hangt qua locatie hoofdzakelijk af van het gebruikte ketelsysteem. Bij ketels met binnenvuren bouwt men de oververhitter achter de vuurgangen, zodat meestal de hete gassen eerst door de buizen gaan, dan de oververhitter bestrijken en vervolgens nog eens de ketel beneden verwarmen, voordat ze ontwijken via de schoorsteenkanalen. Bij waterpijpketels ligt de oververhitter meestal tussen de waterpijpen en de bovenketel. Het is natuurlijk wel zo, dat men, om de stoom een hogere temperatuur te kunnen geven, er meer warmte, dus ook brandstof, moet toevoeren, maar meestal gaan de gassen zonder oververhitting toch al met een veel te hoge temperatuur de schoorsteen uit, zodat met oververhitting nog een deel van de normale warmte door de oververhitter kan worden opgenomen.

De oververhitte stoom heeft als bijzondere eigenschap, dat die buitengewoon slecht warmtegeleidend is. De oververhitter wordt daarom samengesteld uit dunne pijpen, om de toetreding van de warmte van de gassen ook tot de kern van de stoomstroom te laten doordringen. In zijn normale vorm bestaat de oververhitter uit pijpen in bundels van slangen van een gebogen vorm, waarvan het ene uiteinde uitkomt in een verzamelkast voor de stoomtoelaat (invoer) en het andere einde uit mondt in een dergelijke kast voor de stoomuitlaat (afvoer). De kasten zijn rechthoekig van doorsnede en gemaakt van naadloze pijp. De pijpen zijn "uitgerold"in de kastenwaarin tegenover elke pijp een gasprop of dekseltje met knevel is aangebracht.

foto 97 Stoom

Soms zijn de slangen liggend aangebracht, maar zij kunnen ook staand zijn opgesteld, zoals bij de Werkspoorketels van het ir. D.F. Woudagemaal

Bij de oververhitters past men vaak het principe van gelijk- en tegenstroom toe. Bij gelijkstroom is het gemiddeld temperatuurverschil tussen stoom en gas kleiner dan in het geval van zuivere tegenstroom. Daar waar de heetste verbrandingsgassen de zuivere tegenstroom-oververhitter bereiken, is dus de hoogste stoomtemperatuur. De pijpwand krijgt dan zulk een hoge temperatuur , dat de kans op gloeiend worden groot is, en een dergelijke oververhitter zal al gauw verbranden. Daarvoor wordt dus het gelijk- en tegenstroom-principe toegepast. De stoom gaat in de eerste slangen in tegenstroom. om daarna in gelijkstroom tot de vereiste temperatuur verhit te worden. De het eerst door de verbrandingsgassen bestreken pijpen worden daardoor voldoende afgekoeld. Het inzetten van een oververhitter betekent ook een toename van de weerstand voor de doorstroming van de rookgassen. Men moet dus altijd eerst onderzoeke of de schoorsteen genoeg trek kan leveren.

afbeelding 99

De afregeling van de oververhitter kan op verschillende manieren gebeuren:

  • door verandering van de hoeveelheid rookgassen die de oververhitter bestrijken. Deze regeling is eenvoudig te verwezenlijken en wordt het meest toegepast. De oververhitter ligt hierbij in een afzonderlijke ruimte en wordt door kleppen of schuiven geheel of gedeeltelijk van de rookgassen gescheiden
  • door bij het begin van het stoken, dus voordat er stoom in de oververhitter kan doorstromen, water in de oververhitter te laten lopen, wordt het verwarmend oppervlak van de ketel vergroot, zodat men sneller stoom heeft. Men kan dan het water snel aftappen als er voldoende stoomvorming optreedt
  • door het veranderen van de grootte van het verwarmend oppervlak van de oververhitter. Men bereikt dat door een gedeeltelijke uitschakeling van de oververhitter door afsluiting van segmenten
  • door afkoeling van de oververhitte stoom, door verzadigde stoom of door het voedingswater, of door de oververhitte stoom, gedeeltelijk door pijpen door de waterruimte van de ketel te voeren

Oververhitters hebben vaak de slangvorm, maar ook wel de U-vorm, b.v. voor toepassing in waterpijpketels (Babcock en Wilcox)

afbeelding oververhitter

Ook in het Woudagemaal wordt oververhitting toegepast. De installatie van 1920 is geheel ontworpen met toepassing van de de laatste ontwikkelingen uit het stoomtijdperk en daar hoort uiteraard ook het principe van oververhitting bij. Zowel de oorspronkelijke Pied-Boeufketels als de latere Schtse Werkspoorketels zijn uitegerust met een oververhitter. De stoomtemperatuur uit de oververhitter is circa 320 gr. C. Deze oververhitte stoom wordt per ringleiding naar de machinekamer geleid. In een ringleiding is de stoom voortdurend in beweging en ook op deze wijze wordt afkoeling en condensatie weer voorkomen.