Marinus Bliek en Oververhitter: verschil tussen pagina's

Uit Wouda's Wiki
(Verschil tussen pagina's)
imported>Jan Pieter Rottine
Geen bewerkingssamenvatting
 
imported>Jan Pieter Rottine
Geen bewerkingssamenvatting
 
Regel 1: Regel 1:
=='''Het Woudagemaal'''==
Het '''oververhitten van de stoom''' wordt '''vanaf circa 1900''' steeds vaker '''toegepast'''.


“Voor de afwatering van de Friese boezem is men in hoofdzaak afhankelijk van de kanalen en de vaarten die het water naar de grote uitwateringssluizen langs de Zuiderzee, de Waddenzee en de Lauwerszee moeten brengen” “En men kan die nog zo veel verbeteren, men blijft toch altijd afhankelijk van de mogelijkheden om bij eb het water op de zee te lozen”.
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'''.  


Zo begint een overpeinzing tijdens een '''beraad binnen Gedeputeerde Staten betreffende het Friese water'''. Onder '''normale omstandigheden is de afstroommogelijkheid ruim voldoende'''.
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.


Zodra er echter een '''harde wind of storm''' uit westelijke richting komt dan wordt '''door de [[opwaaiing]]''' buiten de boezem de mogelijkheid van '''spuien beperkt of onmogelijk'''.
[[Bestand:Stoomtoevoerleiding_gtgi.jpeg|600×188px|link=]]
<br>Voor wat betreft de '''[[opwaaiing]] binnen de boezem''' geldt dat het water '''juist richting Lauwersoog''' wordt geblazen. Dit heeft '''voordelen met het oog op het spuien''', maar het is '''ook nadelig, omdat het waterpeil in het noordoosten van Friesland daardoor veel hoger''' kan zijn.
'''Stoomtoevoerleiding, vanaf  de stoomdom schuin aflopend naar de machine'''
<br>(afbeelding uit: G.J. Harterink, "Landketels", Amsterdam 1921)


Dus al in '''1893''' moesten de '''Provinciale Staten''' dan ook vaststellen dat er een definitief '''eind gekomen was aan de bestaande mogelijkheden om de voortdurende wateroverlast te beheersen'''. Deze wateroverlast werd mede veroorzaakt door de '''voortdurende inpolderingen''' en daarmee ook de '''toenemende bemaling van de landerijen'''. De '''boezem werd steeds kleiner, terwijl er toch steeds meer water opgebracht werd'''. Ook de afvoermogelijkheid aan de zeezijde werd steeds moeilijker, dit werd veroorzaakt door de '''voortdurende dichtslibbing van de Lauwerszee'''.
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.


==='''De Lauwerszeecommissie wil afsluiting van de Lauwerszee en bemaling'''===
Daarom ontstaat geleidelijk''' het inzicht''', dat het '''een voordeel zal opleveren''', als men '''de temperatuur van de stoom zoveel verhoogd, dat er in de cilinder geen enkele condensatie''' kan plaatsvinden.
Na een grondige bestudering van het probleem komt de door de provincies Friesland en Groningen ingestelde '''Lauwerszeecommissie (1902)''' in '''1904''' met het volgende plan. '''Sluit de Lauwerszee af''' en voorzie deze afsluiting van '''ruime sluizen'''. Daardoor ontstaat er '''een royale bergboezem''', die zowel door Friesland als Groningen benut kan worden. Een ander belangrijk onderdeel van het plan was ook '''het bouwen van een stoomgemaal voor Friesland aan de Zuiderzee tussen Tacozijl en Lemmer'''. En verder '''een gemaal voor Groningen bij Zoutkamp'''. Op deze manier zou Friesland het te veel aan water naar twee kanten goed kwijt kunnen en minder last hebben van '''[[opwaaiing]] binnen de boezem'''.


In '''1907''' reageerden de provinciale besturen op het plan. Friesland was best blij met het plan, inhoudende '''de tweezijdige afvoer''', maar zag op '''tegen de hoge kosten'''. Friesland koos voor '''alleen de aanleg van een afsluitdijk en een bergboezem in de Lauwerszee''', maar '''niet voor de bouw van een gemaal bij Tacozijl'''. De ambtelijke reactie daarop van het rijk was niet mals: de provincies kozen voor een goedkope financiële oplossing, en niet voor een goede oplossing. Afsluiting van de Lauwerszee zonder bemaling was zinloos. Als men dan toch voor bezuiniging koos dan kon men '''veel beter kiezen voor bemaling dan voor afsluiting van de Lauwerszee'''.
[[Bestand:Bild16857_gi.jpg|400×200px|link=]]
<br>(afbeelding uit: "Oude Machines")


In een brief van 25 februari in '''1910''' stelde de Minister van Waterstaat in deze zich wat milder op. Hij '''liet het plan van afsluiting varen en koos voor de bouw van stoomgemalen'''. Als de provincies ook de weg zouden kiezen van bouw van gemalen dan zou '''de minister''' bereid zijn een '''deel van de kosten''' op zich te nemen. Het voorstel noemde een percentage van '''40 %'''.
Het is zelfs zo, dat als als men''' daarboven nog doorgaat met verhitten''', dat er daarbij '''een volumevergroting''' optreedt, dit alles''' bij gelijkblijvende spanning'''.
Op deze manier werd de weg in feite geplaveid voor het latere Woudagemaal.
De volumetoename bedraagt bij een oververhitting van 100 gr. C. al bijna 25%.
<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)!
<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.


==='''Het ir. D.F. Woudagemaa'''l===
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'''.
In feite was dit '''historisch gezien''' ook niet zo onlogisch, want al in 1869(!) had het provinciaal bestuur dit ook al geopperd. Men had als voorbeeld '''de bemaling van de Haarlemmermeer polder voor ogen'''. Maar men achtte dit wegens het veel grotere Friesland '''technisch onhaalbaar'''.
<br>Maar in '''1877''' werd nogmaals in de Staten geopperd om ter plekke van de uitwateringssluizen bij Dokkumer Nieuwe zijlen een '''hulpstoomgemaal''' nabij Oostmahorn te bouwen.
<br>De gedachte van de Lauwersmeer commissie om te komen tot bemaling van de boezem was dus, achteraf gezien, niet nieuw. De minister had '''in eerste instantie voorkeur voor een gemaal van circa 1600 wpk'''. Dit vermogen zou dan moeten worden verdeeld over twee gemalen.
<br>'''Gedeputeerde Staten''' vonden het echter nog '''niet nodig om te komen tot twee gemalen'''. Dat kon '''later''' ook nog. '''Men koos''' op 7 februari '''1913''' voor een gemaal van 750 wpk. Na vijf jaar zou men nog eens opnieuw bekijken of een tweede gemaal wel nodig was. '''Op aanbeveling van de minister werd besloten tot een gemaal van 900 wpk'''.


Zo kwam de definitieve beslissing tot het later te noemen Woudagemaal tot stand.
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'''.


==='''Bouw van het stoomgemaal bij Lemmer'''===
[[Bestand:Vroege_OV_Schwörer_gtgi.jpeg|600×285px|link=]]
De '''Eerste Wereldoorlog''' had wegens optredende '''materiaalschaarste''' een '''belangrijke vertraging''' tot gevolg. En dientengevolge ook een '''aanzienlijke prijsverhoging'''.
'''Een vroege oververhitter van Schwörer, geplaatst achter een vuurgangketel'''
<br>Uiteindelijk was het gemaal '''op 7 oktober 1920 bedrijfsgereed''' en kon het nieuwe gemaal '''door Hare Majesteit Koningin Wilhelmina in bedrijf''' worden '''gesteld'''.
<br>'''let op de ringen aan de buitenzijde en de langsstroken aan de binnenzijde van de verhitterpijpen'''
<br>(afbeelding uit: E.F. Scholl, "De Gids voor Machinisten")


In '''1948''' kreeg het de naam '''[[ir. D.F. Woudagemaal]]'''. Dit gebeurde ter gelegenheid van zijn pensionering.
'''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'''.  
<br>Van 1920 tot 1968 heeft het gemaal '''gemiddeld 1850 uren per jaar''' gedraaid. Eind '''2003''' had het in totaal rond '''100.000 uren''' gedraaid. '''Na 1967''', toen het '''[[J.L. Hooglandgemaal]]''' in bedrijf gekomen is, was het aantal draaiuren gemiddeld '''nog maar 300 per jaar'''.


'''Dit bijzondere tableau is in bruikleen beschikbaar gesteld door Familie Wouda. Het is te vinden in de expositieruimte van het bezoekerscentrum'''
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'''.
(foto T. Kuilboer)


==='''De kosten van het gemaal'''===
[[bestand:De_Laval_stoomturbine_gtgi.jpeg|568×391px|link=]]
Het bestek gaf een bedrag te zien van '''f 1,8 miljoen'''. Maar dit bedrag zou door de oorlogsomstandigheden en de tegenvaller van de schoorsteen op '''een aanmerkelijk hoger bedrag''' uitkomen. Toen '''in 1920''' de rekening werd opgemaakt kwam het bedrag uit op '''f 2,82 miljoen'''. Dit na moeizame onderhandelingen met de aannemers. Maar daarvoor kreeg Friesland dan ook '''een ultramodern stoomgemaal''', dat voor de komende jaren '''een waarborg was voor een gedegen waterhuishouding zonder wateroverlast'''.
'''Stoomturbine van De Laval in proefopstelling'''
<br>(afbeelding uit: brochure van De Laval)


Een '''bijzonderheid''' was dat bij wet was vastgelegd dat er '''in Friesland gedurende 30 jaar een [[bemalingbelasting]]''' geheven mocht worden op ,strong>''ongebouwd''</strong>. Dit ter betaling van de kosten van '''rente, aflossing en exploitatie van het gemaal'''. Dit was een apart privilege voor Friesland!
<br>De '''warmtetoevoer aan de oververhitter''' kan op '''twee manieren''' worden ingericht:
<ul>
<li> oververhitting met een eigen afzonderlijk vuur, dus onafhankelijk van de ketel
<li> Interne oververhitting door de gassen van het ketelvuur
</ul>


==='''Aandrijfsysteem'''===
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.
Een van de eerste keuzes die gemaakt moesten worden was, '''wat te kiezen als aandrijving voor de pompen'''. Bij het '''oorspronkelijke concept''' was '''gekozen voor dieselmotoren'''. Er is ook nog overwogen om het gemaal '''met elektrische stroom''' aan te drijven. Maar vanwege de '''eis van regelbaarheid van het toerental van de pompen''' heeft men uit een '''kostenoverweging''' daarvan af gezien. Bovendien was de capaciteit van de Leeuwarder elektriciteitscentrale ook aan de krappe kant. Men heeft daarom '''uiteindelijk voor stoom gekozen'''. De '''langere aanloopperiode voor in bedrijfstelling werd geaccepteerd''', omdat de machinerie toch steeds voor lange periodes beschikbaar moest zijn.


'''Dieselaandrijving''' zou ook een mogelijkheid geweest zijn, maar men vond dat toen toch '''nog niet betrouwbaar genoeg'''.
[[Bestand:Aparte_OV_gtgi.jpeg|800×302px|link=]]
'''Apart opgestelde oververhitter met eigen stookinrichting (lengte- en dwarsdoorsnede)'''
<br>(afbeelding uit: E. F. Scholl, "De Gids voor Machinisten")


De '''concepten voor het totale mechanisch systeem''' werden in hoofdzaak ontworpen door twee uitstekend samenwerkende heren, ir. Wouda en prof. Dijxhoorn. Ir. Wouda was hoofdingenieur van de Provinciale Waterstaat en Prof. Dijxhoorn was Hoogleraar Werktuigbouwkunde in Delft.
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:


==='''De stoommachines'''===
<ul>
Daar het '''stoomtijdperk''' in '''1920''' feitelijk haast '''op zijn eind liep''' en de '''stoomtechniek''' daarmee '''qua ontwikkeling op zijn hoogtepunt''' was, zijn de machines zeer “state of the art” uitgevoerd.
<li>Hij moet zonder problemen '''aan de hogere temperaturen van 250-300 gr. C. weerstand kunnen bieden'''
<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
<li>De '''massa van het materiaal''' van de oververhitter moet '''groot genoeg zijn om de temperatuurschommelingen van het verbrandingsproces te kunnen opvangen'''.  
</ul>


Men maakte gebruik van een '''uitermate bekende en beproefde techniek'''. Het kan dan ook niet anders dan dat de '''machines zeer betrouwbaar''' zijn. De keuze viel op '''liggende tandem-compound stoommachines met Bosschuiven'''. Deze schuiven hebben ten opzichte van kleppen het voordeel dat zij '''lang stoomdicht blijven''' en '''nagenoeg geruisloos zijn'''.
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 machine kent '''een hoge en een lage druk gedeelte''', en de '''regeling geschied door de dominant boven op de machine geplaatste Bosschuiven'''. Deze worden op hun beurt '''aangedreven door een langs de machine lopende excentriekas'''. De excentriekas is '''via conische tandwielen verbonden met hoofdas en vliegwiel'''.  
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)'''.  


Het '''vliegwiel weegt ruim 9 ton''' en heeft een '''diameter van 6 meter'''. Het is in een stuk gegoten!
[[Bestand:Böhmer_OV_gtgi.jpeg|300×505px|link=]]
<br>Op gezette tijden moet dit vliegwiel een stukje doorgedraaid worden. Men noemt dit <strong>“tornen”</strong>. Dit om te voorkomen dat de lagers een beetje ingebed worden. De '''vertanding in de rand van het vliegwiel''' geeft de mogelijkheid tot tornen. Tornen gebeurt ook '''om bij het opstarten de krukas uit zijn bovenste dode punt te verplaatsen'''.
'''Oververhitter van Gebr. Böhmer'''
<br>De '''hoge druk zuiger heeft een diameter van 50 cm''', en de op dezelfde stang gemonteerde '''lage druk zuiger 82,50 cm'''.
<br>(afbeelding: Het Stoombedrijf, N.A. Imelman)
<br>De '''zuigerstang is''' uiteraard weer '''via een kruk verbonden aan het vliegwiel''', '''nominaal toerental 90 omwentelingen per minuut'''. Het '''maximum toerental is 105'''.
<br>De '''stoom''' heeft '''bij intrede''' in de machine een '''druk van ruim 12 bar''' en een '''temperatuur van circa 300 graden C.'''
<br>Ten slotte, '''het vermogen''' van deze machine is '''ruim 500 pk'''.
<br>In de machinehal treft men '''vier''' van deze '''liggende machines''' aan. De machines drijven '''ieder twee centrifugaalpompen''' aan. '''In totaal bevinden zich in deze hal dus vier machines en acht centrifugaalpompen'''.
<br>'''Een machtig gezicht! Zeker wanneer ze in bedrijf zijn!'''


==='''De centrifugaalpompen'''===
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.
De '''centrifugaalpompen''' zijn van het zogenaamde <strong>“onderslag”-principe</strong>. De '''reden''' om voor dit type (onderslag) te kiezen was het feit dat '''de leibanen van het kruishoofd minder aan slijtage onderhevig''' waren. Bovendien is '''het ruimtebeslag, samen met het feit dat de pompen aan de zeezijde staan op deze wijze minimaal'''. De machines staan dus aan de boezemzijde.
<br>Grof beschreven bestaan de '''pompen uit een met schoepen voorzien rad'''. Dat rad wordt, in een gesloten ruimte ( het slakkenhuis) door de machines '''in een draaiende beweging''' gebracht. Het af te voeren water '''stroomt door het centrum aan beide zijden van de pomp toe''' en wordt '''door het rad vanwege de centrifugale kracht door de uitlaat naar buiten gedreven''' in de richting de Zuiderzee (nu het IJsselmeer). Het '''schoepenrad heeft een middellijn van 1,70 m'''.


De pompen hebben bij '''90 omwentelingen''' en bij een '''opvoerhoogte van 1 meter''' een '''gezamenlijke capaciteit van 4000 kubieke meter per minuut'''. Dit lijkt mogelijk niet indrukwekkend, maar het zou betekenen dat ze gezamenlijk in twee etmalen het hele Sneekermeer kunnen leegpompen!
Het '''materiaal''' dat later veelal voor de oververhitters werd gebruikt was '''gietijzer, gietstaal, smeedijzer of staal''' en in enkele gevallen '''nikkelstaal'''.


De '''centrifugaalpompen zijn niet zelfaanzuigend'''. De slakkenhuizen zullen '''steeds op een ingenieuze wijze bij een eerstvolgende maalbeurt met water gevuld moeten worden'''. Daartoe staat in het midden van de machinehal een grote '''vacuümketel'''. De '''diameter van deze ketel is 1,5 meter en de hoogte 6 meter'''. Het '''vacuüm wordt bewerkstelligd met behulp van twee grote stoom-ejecteurs'''. Het pijpwerk tussen de vacuümketel en het slakkenhuis, voorzien van een simpele afsluiter, maakt het mogelijk dat de pomp met water gevuld wordt. '''Het vacuüm doet dan zijn werk door het water omhoog en in de pompen te zuigen'''. Simpel doch zeer doeltreffend! En '''daarna kan de pomp zijn werk gaan verrichten'''.  
Het aanbrengen van de '''oververhitter''' hangt '''qua locatie''' hoofdzakelijk af van '''het gebruikte ketelsysteem'''.
<br>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.
<br>Bij '''waterpijpketels''' ligt de '''oververhitter meestal tussen de waterpijpen en de bovenketel'''.


[[Bestand:Resolveb_a.jpg|600×458px|link=]]
'''Plaatsing van de oververhitter tussen de waterpijpen en bovenketel'''
<br>(afbeelding uit: "Oude machines")


==='''De pomptunnels'''===
Het is natuurlijk wel zo, dat men, '''om de stoom een hogere temperatuur te kunnen geven''', er '''meer warmte''', dus ook '''meer 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.


[[Bestand:Wouda-kolken-1.jpg|742x600px|link=]]
De '''oververhitte stoom''' heeft '''als bijzondere eigenschap''', dat die '''buitengewoon slecht warmtegeleidend''' is.
<br>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 kasten, waarin tegenover elke pijp een gasprop of '''dekseltje met knevel''' is aangebracht.


<br>Het zijn toch wel grote constructies. Om een indruk te geven. De '''toevoeropeningen hebben een diameter van 1400 mm'''. En de '''grootste breedte van de dubbel uitgevoerde schoep is circa 1 meter'''. Het '''plaatijzer''' van het slakkenhuis is '''13 mm dik'''.
[[Bestand:Afb_97_Stoom_gtgi.jpeg|600×529px|link=]]
(afbeelding uit: "Stoom", Ver. Krachtwerktuigen, Groningen 1942)


==='''De condensors'''===
Soms zijn '''de slangen liggend''' aangebracht, maar zij kunnen '''ook staand''' zijn opgesteld, '''zoals bij de Werkspoorketels van het [[ir. D.F. Woudagemaal]]'''
Vanaf de vloer van de machinehal kan men '''afdalen in de kelderruimte'''. In deze kelderruimte bevinden zich '''twee condensors'''. Elke condensor bedient twee stoommachines. Het '''doel van deze inrichting is het om van de afgewerkte stoom weer water te maken (condenseren)'''.
<br>De condensors zijn van het type <strong>“oppervlakcondensor”</strong>, '''omdat het water van de Friese boezem enigszins brak kon zijn'''. Het '''koelend oppervlak bestaat uit 152 vierkante meter''', en het '''bestaat uit 1096 koperen pijpjes''', waarin het '''koelwater (boezemwater)''' wordt rondgepompt.
<br>Het '''condensaat''' wordt '''opgevangen en vervolgens naar de condensaatbak''' gepompt. De afgewerkte smeerolie komt hier '''boven drijven''' en wordt <strong>met de hand “afgeroomd”</strong>. Voor het '''beter uitvlokken van de smeerolie en om een betere afscheiding te krijgen''', worden er enige '''chemicaliën (aluminiumsulfaat)''' aan het condensaat toegevoegd. Vervolgens wordt het relatief schone water naar het ketelhuis gepompt en gaat dan via het doekenfilter weer de ketels in. In deze doekenfilters worden de laatste restjes olie (vlokken) uit het water verwijderd. De '''kringloop is op deze wijze gesloten'''.


===Het ketelhuis===
'''Bij de oververhitters''' past men '''vaak het principe van gelijk- en tegenstroom toe'''.
In feite begint hier de gesloten kringloop. Aan het '''begin van deze kringloop''' zijn '''de ketels leeg''' en moeten eerst '''met water gevuld''' worden. In principe is dit '''gewoon boezem water'''. Daarvoor is dan wel '''25000 liter water per ketel''' nodig!
<br>Bij '''gelijkstroom''' is '''het gemiddeld temperatuurverschil tussen stoom en gas kleiner''' dan '''in het geval van zuivere tegenstroom'''.
<br>'''Aanvankelijk''' stonden hier (ieder met een onder- en bovenketel) '''[[stoomketels van het type Piedboeuf|zes Pied-Boeufketels]]''', waarvan er steeds één in reserve werd gehouden. Deze ketels werden in 1955 afgekeurd en vervangen door '''[[Schotse ketels|vier zogenaamde vuurgang-vlampijp ketels van het fabrikaat Werkspoor uit Amsterdam]]'''. Ook van deze ketels wordt er steeds één in reserve gehouden.
<br>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'''.
<br>Bij slechts '''90 toeren''' van de stoommachines zouden er '''maar twee ketels echt nodig''' zijn. Het gemaal kan met gemak op drie ketels genoeg stoom produceren voor volle draaicapaciteit.
<br>Daarvoor wordt dus het '''gelijk- en tegenstroom-principe''' toegepast.
<br>In '''1967''' zijn deze ketels '''omgebouwd naar oliestook'''.
<br>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'''.


Men produceert '''stoom bij 195 graden Celsius bij een druk van 14 bar'''. De stoom wordt '''dan nog oververhit met behulp van een in de ketel gebouwde oververhitter tot 320 graden'''.
Het '''inzetten van een oververhitter''' betekent '''ook een toename van de weerstand voor de doorstroming van de rookgassen'''. Men moet dus altijd eerst '''onderzoeken of de schoorsteen genoeg trek kan leveren'''.  
<br>Men bereikt hiermee dat '''de temperatuur bij de stoommachines 300 graden''' is. Het '''rendement wordt hierdoor verbeterd''', en men '''voorkomt op deze manier dat er waterslag kan ontstaan'''. Waterslag kan '''rampzalig voor de stoommachine''' zijn.
De '''stroomproductie per ketel is circa 5000 kg/h'''. Het '''brandstofverbruik kan in totaal 14 tot 20 ton olie per dag zijn'''. In principe is de '''totale olievoorraad voldoende voor 1 maand''', bij nominaal toerental.
<br>De olie die normaal gebruikt wordt is '''zeer dik''' en moet, '''voordat deze verstoven en in de ketels gebruikt kan worden, tot wel 110 graden opgewarmd worden'''. In de voorraadtank zit '''een warmtewisselaar die de olie voorverwarmt tot 80 graden Celsiu'''s. In de ketelruimte is een speciale warmtewisselaar aanwezig om de temperatuur van aangevoerde olie te verhogen tot de gewenste 110 graden C.


Voordat er was overgegaan op het stoken met olie '''werden de kolen met de kruiwagen vanuit de kolenbunker naar binnen gebracht'''. Vervolgens werden ze '''op de stalen vloer voor de ketels in een speciale trog gestort'''.
[[Bestand:Gelijk-tegenstroom_OV_gtgi.jpeg|500×155px|link=]]
<br>De stoker gooide de kolen vandaar '''op het roosterbed in de vuurgangen''' van de ketels.
<br>(afbeelding uit: "Stoom", Ver. Krachtwerktuigen, Groningen 1942)
<br>Er werkten '''destijds soms wel tot 24 mensen in een drieploegendienst'''. '''Nu''' kan met toe met '''15 personen'''. Bovendien is het werk ook veel aangenamer.


==='''Bijkomende projecten'''===
De '''afregeling van de oververhitter''' kan op verschillende manieren gebeuren:
Het zal duidelijk zijn dat er voor de bouw van het gemaal één en ander gegraven moest worden. Niet alleen voor de aanleg en de diverse funderingen, maar ook om het nodige water bij het gemaal te kunnen krijgen.
<ul>
<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
<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>


Staande op de brug bij hotel Iselmar ziet men een '''gegraven kanaal''', dat '''het water aanvoert en door acht tunnels het gebouw binnen laat''' komen. Dit '''stroomkanaal''', gebaggerd door “Dordtse baggeraars” is, gerekend vanaf de Grote Brekken, een enorme goot van circa 200 meter lang, '''87 meter breed en 3 meter diep''', waardoor het weg te pompen boezemwater gemakkelijk naar het gemaal stroomt.
'''Oververhitters hebben vaak de slangvorm, maar ook wel de U-vorm''', b.v. voor '''toepassing in waterpijpketels (Babcock en Wilcox)'''


'''Tussen het Koevorder Meer en de Grote Brekken is bovendien een toevoerkanaal van 4 km gegraven''', met een bodembreedte '''van 44 meter en een diepte van 3 meter'''. Er is meer dan een miljoen kubieke meter grond verzet!
[[Bestand:Resolve6_gtgi.jpeg|482×381px|link=]]
'''Oververhitter voor een Babcock en Wilcox waterpijpketel'''
<br>(afbeelding uit: Stork Fotocollectie)


Nog wat gegevens rondom de bouw. Bij het binnenkomen in de machinehal begrijpt men meteen dat men in de volksmond spreekt van '''een kathedraal voor stoom''' . Deze hal is '''62 meter lang en 15 meter breed'''. Het ziet er hier niet direct uit als een industrieel gebouw, er is veel licht, veel glas , en het geheel is zeer vriendelijk in aanzicht.
<br>'''Ook in het [[ir. D.F. Woudagemaal]] wordt oververhitting toegepast.'''
<br>Men kan hier duidelijk zien dat de bouw beïnvloed is door architecten van de Amsterdamsche school. Ir. D.F. Wouda heeft het ontwerp van het gebouw voor zijn rekening genomen. Het bouwmateriaal komt overeen met dat van de bekende gebouwen in deze bouwstijl, o.a. de beurs van Berlage. '''De hal staat op een dikke gewapende, betonnen plaat van 82,5 bij 44,5 meter'''. Geheel uit één stuk. '''Het gemaal is gefundeerd op 1950 palen'''. Voor die tijd groots! Wanneer de machines draaien en men op deze plaat loopt, dan bespeurt men geen enkele trilling. Dat moet ook een pluim zijn op de hoed van de vaklieden die de machines zo deskundig uitgelijnd hebben. En dat dan vóór de tijd van laserwaterpassen.
<br>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 '''[[stoomketels van het type Piedboeuf|de oorspronkelijke Pied-Boeufketels]]''' als de latere '''[[Schotse ketels|Schotse Werkspoorketels]]''' zijn '''uitgerust met een oververhitter'''. De '''overhitter bevindt zich achterin de ketels en is in staande positie uitgevoerd'''. 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'''.
 
==='''Het drama van de schoorsteen'''===
Bij de bouw heeft zich nog een duur drama afgespeeld. De schoorsteen (voor een deel dubbelwandig) was klaar in 1918. Het cement was nog nat en niet uitgehard. '''Op 16 juni, werd de schoorsteen door bliksem getroffen''', zonder dat de bliksemafleiders al gemonteerd waren. En na de inslag restte nog slechts een halve schoorsteen. En verder was de schoorsteen van onder tot boven gescheurd. Er bleef niets anders over dan de schoorsteen af te breken en opnieuw te bouwen. De eerste schoorsteen kostte in 1915 f 15.600, de nieuwe schoorsteen moest f 29.375 kosten. Nog steeds kan men genieten van dit markante bouwwerk. Aan de onderkant is de diameter van de schoorsteen ruim 6 meter, en aan de bovenkant 3 meter.
 
==='''De keerdeuren aan de zeezijde'''===
Komt men aan de zeezijde, dan vallen meteen '''de keerdeuren''' op. Daar in 1920 deze kant nog '''onderdeel was van de Zuiderzee, hadden deze deuren duidelijk een functie'''. De waterspiegel aan zeezijde was toen nog '''onderhevig aan eb en vloed'''. De Zuiderzee is namelijk pas in 1932 afgesloten. Bij extreme waterstanden, zouden de deuren wel eens nodig kunnen zijn. Het kon echt wel spoken op de Zuiderzee.
 
De '''hoogte van de deuren is 4,10 meter boven NAP''', net als de afschermdijken. De deuren zijn gelukkig maar '''weinig (of niet?)''' gebruikt, want als ze gesloten waren maakten ze een heel sterk klapperend geluid.
 
Het was namelijk '''niet mogelijk om de druk aan de achterkant weg te halen door verlaging van het kolkpeil''', zodat ze tegen elkaar geklemd konden worden.
 
==='''Afsluiting'''===
Wellicht heeft deze beschrijving u nieuwsgierig gemaakt? Het gemaal is '''te bezoeken en te bezichtigen'''. Wellicht heeft u gelezen dat prinses Margriet onlangs een nieuw bezoekerscentrum voor het Woudagemaal heeft geopend. '''Een bezoek hieraan is zeer de moeite waard.''' U kunt er veel opsteken over het Friese waterbeheer.
 
Nee, het is '''geen museum'''. In het bezoekerscentrum kunt u een '''3-D film van het gemaal''' zien en een tentoonstelling bezoeken. U geniet van een '''magnifiek zicht op het IJsselmeer bij Lemmer'''. De koffie is er altijd warm en vers. Uiteraard zijn er rondleidingen mogelijk!
 
Verder moet u weten dat het gemaal '''het enige gemaal wat nog een functie heeft in de waterhuishouding'''. Het is van wezenlijk belang voor de waterhuishouding van Friesland! Bovendien behoort het tot de Unesco Werelderfgoederen!!
 
U kunt nog veel meer te weten komen via de website van het ir. Woudagemaal en deze speciale wiki-informatiesite (zie hoofdpagina!)         
 
 
 
==='''Bronnen'''===
"De loop van het  Friese water", Polhuis
<br>"Het Stoomgemaal van Tacozijl", Wijnsma   
<br>foto’s: eigen bron
<br>foto van het tegel tableau: T. Kuilboer.
 
M. Bliek

Versie van 25 feb 2013 22:21

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 Stoomtoevoerleiding, vanaf de stoomdom schuin aflopend naar de machine
(afbeelding uit: G.J. Harterink, "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 verhoogd, dat er in de cilinder geen enkele condensatie kan plaatsvinden.

400×200px
(afbeelding uit: "Oude Machines")

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 verhitterpijpen
(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 Stoomturbine van De Laval in proefopstelling
(afbeelding uit: brochure van De Laval)


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.

800×302px Apart opgestelde oververhitter met eigen stookinrichting (lengte- en dwarsdoorsnede)
(afbeelding uit: E. F. Scholl, "De Gids voor Machinisten")

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 temperatuurschommelingen 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).

300×505px Oververhitter van Gebr. Böhmer
(afbeelding: Het Stoombedrijf, N.A. Imelman)

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.

600×458px Plaatsing van de oververhitter tussen de waterpijpen en bovenketel
(afbeelding uit: "Oude machines")

Het is natuurlijk wel zo, dat men, om de stoom een hogere temperatuur te kunnen geven, er meer warmte, dus ook meer 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 kasten, waarin tegenover elke pijp een gasprop of dekseltje met knevel is aangebracht.

600×529px (afbeelding uit: "Stoom", Ver. Krachtwerktuigen, Groningen 1942)

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 onderzoeken of de schoorsteen genoeg trek kan leveren.

500×155px
(afbeelding uit: "Stoom", Ver. Krachtwerktuigen, Groningen 1942)

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)

482×381px Oververhitter voor een Babcock en Wilcox waterpijpketel
(afbeelding uit: Stork Fotocollectie)


Ook in het ir. D.F. 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 Schotse Werkspoorketels zijn uitgerust met een oververhitter. De overhitter bevindt zich achterin de ketels en is in staande positie uitgevoerd. 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.