imported>Jan Pieter Rottine |
imported>Jan Pieter Rottine |
| Regel 1: |
Regel 1: |
| (deze tekst is nog in bewerking)
| | Johan Christiaan Dijxhoorn |
|
| |
|
| Het '''oververhitten van de stoom''' wordt '''vanaf circa 1900''' steeds vaker '''toegepast'''.
| | [[Bestand:J.C. Dijxhoorn door Bram Gips, 1924.jpg| |
|
| |
|
| 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.
| | J.C. Dijxhoorn door Bram Gips, 1924 |
| <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.
| | Persoonlijke gegevens |
| | Volledige naam Johan Christiaan Dijxhoorn |
| | Geboortedatum 24 februari 1862 |
| | Geboorteplaats Rotterdam |
| | Overlijdensdatum 21 mei 1941 |
| | Overlijdensplaats 's-Gravenhage |
| | Werkzaamheden Vakgebied Civiele techniek |
| | Universiteit Technische Universiteit Delft |
|
| |
|
| [[Bestand:Stoomtoevoerleiding_gtgi.jpeg|600×188px|link=]]
| |
| '''Stoomtoevoerleiding, vanaf de stoomdom schuin aflopend naar de machine'''
| |
| <br>(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.
| | Johan Christiaan Dijxhoorn (Rotterdam, 24 februari 1862 – 's-Gravenhage, 21 mei 1941) was een Nederlands werktuigbouwkundig ingenieur, hoogleraar en rector magnificus aan de Technische Hogeschool te Delft, en lid van de Provinciale Staten. |
| <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.
| |
|
| |
|
| 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.
| | Levensloop |
|
| |
|
| [[Bestand:Bild16857_gi.jpg|400×200px|link=]]
| | Dijxhoorn was een zoon van Carel Dirk Hendrik Dijxhoorn (1817-1874) en Adriana Quirina Hendrika Kolff (1822-1882). Hij volgde een opleiding tot werktuigbouwkundig ingenieur aan de Polytechnische School te Delft, waar hij in 1883 zijn diploma behaalde. |
|
| |
|
| Het is zelfs zo, dat als als men''' daarboven nog doorgaat met verhitten''', dat er daarbij '''een volumevergroting''' optreedt, dit alles''' bij gelijkblijvende spanning'''.
| | Rond 1885 begon hij zijn carrière bij enige machinefabrieken in binnen- en buitenland, waar hij zich opwerkte tot in de functie van directeur. Op het laatste werkte hij op het Etablissement Fijenoord, een scheepswerf en machinefabriek gevestigd op het eiland Fijenoord, voor hij in 1899 werd aangesteld als professor in de werktuigbouwkunde aan de Polytechnische School te Delft als opvolger van Adrien Huet. |
| De volumetoename bedraagt bij een oververhitting van 100 gr. C. al bijna 25%.
| | In 1905 ging de Polytechnische School op in de Technische Hogeschool, en van 1916 tot 1919 was Dijxhoorn hier rector magnificus, als opvolger van Willem Karel Behrens. |
| <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)!
| | Naast Dijxhoorn waren er rond de eeuwwisseling twee andere hoogleraren in de Werktuigbouw aangesteld aan de Polytechnische School te Delft. Dit waren de spoorwegingenieur Isaac Franco (1868-1930), zelf afgestudeerd in Delft in 1890, en C.P. Holst Gzn. (1851-1928), een ingenieur uit de industrie. Zij waren in de plaats gekomen van de overleden professor Adrien Huet en de vertrokken professor J. Grundel. Ze werden belast met het onderwijs in de kennis der werktuigen. |
| <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.
| | Twintig jaar later, in 1920, waren er zestien hoogleraren in de faculteit der werktuigbouwkunde en scheepsbouw. Van de zestien waren er acht voor werktuigbouwkunde. Naast de oudgedienden J. C. Dijxhoorn en C. P. Hoist Gzn. waren dit Jacob Cornelis Andriessen, G. Brouwer, A.D.F.W. Lichtenbelt, P. Meyer, Frans Westendorp (spoorwegmateriaal, hefwerktuigen en transportinrichtingen), en C. M. van Wijngaarden. |
|
| |
|
| 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 de periode 1913-1920 had hij regelmatig overleg met zijn vriend ir D. F. Wouda over het te bouwen stoomgemaal voor bemaling van de Friese boezem in opdracht van de Friese Provinciale Staten. |
| | Zijn adviserende rol spitste zich in het bijzonder toe op de toepassing van diverse technieken in de bemalingsinstallatie. Gezamenlijk ontwikkelden zij de stoominstallatie zoals die tot op heden zijn nut heeft bewezen. |
|
| |
|
| 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'''.
| | Dijxhoorn was verder lid van de Provinciale Staten. In 1931 werd hij benoemd tot erelid van het Koninklijk Instituut van Ingenieurs (KIVI). |
|
| |
|
| [[Bestand:Vroege_OV_Schwörer_gtgi.jpeg|600×285px|link=]]
| | Nadat het Cruquius stoomgemaal in de Haarlemmermeer werd stilgelegd in 1933, zette hij zich in voor behoud van het complex als industrieel monument. Hiertoe schreef hij een boek over de werktuigen van het gemaal: |
| '''Een vroege oververhitter van Schwörer, geplaatst achter een vuurgangketel'''
| | De werktuigen van het stoomgemaal Cruquius van de Haarlemmermeer (1933) |
| <br>'''let op de ringen aan de buitenzijde en de langsstroken aan de binnenzijde van de verhiiterpijpen'''
| | Een ander werk van zijn hand was "Vermaarde constructeurs van scheepsmachines in Nederland 1825-1925," in: De Ingenieur 52 (1937), W 22-24. |
| <br>(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'''.
| |
| | |
| [[bestand:De_Laval_stoomturbine_gtgi.jpeg|568×391px|link=]]
| |
| '''Stoomturbine van De Laval in proefopstelling'''
| |
| | |
| <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>
| |
| | |
| 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.
| |
| | |
| [[Bestand:Aparte_OV_gtgi.jpeg|800×302px|link=]]
| |
| '''Apart opgestelde oververhitter met eigen stookinrichting (lengte- en dwarsdoorsnede)'''
| |
| | |
| 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:
| |
| | |
| <ul>
| |
| <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 temperatuursschommelingen van het verbrandingsproces te kunnen opvangen'''.
| |
| </ul>
| |
| | |
| 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)'''.
| |
| | |
| [[Bestand:Böhmer_OV_gtgi.jpeg|300×505px|link=]]
| |
| '''Oververhitter van Gebr. Böhmer'''
| |
| <br>(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'''.
| |
| <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'''
| |
| | |
| 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.
| |
| <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.
| |
| | |
| [[Bestand:Afb_97_Stoom_gtgi.jpeg|600×529px|link=]]
| |
| | |
| 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'''.
| |
| <br>Bij '''gelijkstroom''' is '''het gemiddeld temperatuurverschil tussen stoom en gas kleiner''' dan '''in het geval van zuivere tegenstroom'''.
| |
| <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>Daarvoor wordt dus het '''gelijk- en tegenstroom-principe''' toegepast.
| |
| <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'''.
| |
| | |
| 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'''.
| |
| | |
| [[Bestand:Gelijk-tegenstroom_OV_gtgi.jpeg|500×155px|link=]]
| |
| | |
| De '''afregeling van de oververhitter''' kan op verschillende manieren gebeuren: | |
| <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>
| |
| | |
| 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.
| |
Johan Christiaan Dijxhoorn
[[Bestand:J.C. Dijxhoorn door Bram Gips, 1924.jpg|
J.C. Dijxhoorn door Bram Gips, 1924
Persoonlijke gegevens
Volledige naam Johan Christiaan Dijxhoorn
Geboortedatum 24 februari 1862
Geboorteplaats Rotterdam
Overlijdensdatum 21 mei 1941
Overlijdensplaats 's-Gravenhage
Werkzaamheden Vakgebied Civiele techniek
Universiteit Technische Universiteit Delft
Johan Christiaan Dijxhoorn (Rotterdam, 24 februari 1862 – 's-Gravenhage, 21 mei 1941) was een Nederlands werktuigbouwkundig ingenieur, hoogleraar en rector magnificus aan de Technische Hogeschool te Delft, en lid van de Provinciale Staten.
Levensloop
Dijxhoorn was een zoon van Carel Dirk Hendrik Dijxhoorn (1817-1874) en Adriana Quirina Hendrika Kolff (1822-1882). Hij volgde een opleiding tot werktuigbouwkundig ingenieur aan de Polytechnische School te Delft, waar hij in 1883 zijn diploma behaalde.
Rond 1885 begon hij zijn carrière bij enige machinefabrieken in binnen- en buitenland, waar hij zich opwerkte tot in de functie van directeur. Op het laatste werkte hij op het Etablissement Fijenoord, een scheepswerf en machinefabriek gevestigd op het eiland Fijenoord, voor hij in 1899 werd aangesteld als professor in de werktuigbouwkunde aan de Polytechnische School te Delft als opvolger van Adrien Huet.
In 1905 ging de Polytechnische School op in de Technische Hogeschool, en van 1916 tot 1919 was Dijxhoorn hier rector magnificus, als opvolger van Willem Karel Behrens.
Naast Dijxhoorn waren er rond de eeuwwisseling twee andere hoogleraren in de Werktuigbouw aangesteld aan de Polytechnische School te Delft. Dit waren de spoorwegingenieur Isaac Franco (1868-1930), zelf afgestudeerd in Delft in 1890, en C.P. Holst Gzn. (1851-1928), een ingenieur uit de industrie. Zij waren in de plaats gekomen van de overleden professor Adrien Huet en de vertrokken professor J. Grundel. Ze werden belast met het onderwijs in de kennis der werktuigen.
Twintig jaar later, in 1920, waren er zestien hoogleraren in de faculteit der werktuigbouwkunde en scheepsbouw. Van de zestien waren er acht voor werktuigbouwkunde. Naast de oudgedienden J. C. Dijxhoorn en C. P. Hoist Gzn. waren dit Jacob Cornelis Andriessen, G. Brouwer, A.D.F.W. Lichtenbelt, P. Meyer, Frans Westendorp (spoorwegmateriaal, hefwerktuigen en transportinrichtingen), en C. M. van Wijngaarden.
In de periode 1913-1920 had hij regelmatig overleg met zijn vriend ir D. F. Wouda over het te bouwen stoomgemaal voor bemaling van de Friese boezem in opdracht van de Friese Provinciale Staten.
Zijn adviserende rol spitste zich in het bijzonder toe op de toepassing van diverse technieken in de bemalingsinstallatie. Gezamenlijk ontwikkelden zij de stoominstallatie zoals die tot op heden zijn nut heeft bewezen.
Dijxhoorn was verder lid van de Provinciale Staten. In 1931 werd hij benoemd tot erelid van het Koninklijk Instituut van Ingenieurs (KIVI).
Nadat het Cruquius stoomgemaal in de Haarlemmermeer werd stilgelegd in 1933, zette hij zich in voor behoud van het complex als industrieel monument. Hiertoe schreef hij een boek over de werktuigen van het gemaal:
De werktuigen van het stoomgemaal Cruquius van de Haarlemmermeer (1933)
Een ander werk van zijn hand was "Vermaarde constructeurs van scheepsmachines in Nederland 1825-1925," in: De Ingenieur 52 (1937), W 22-24.
