Naftaslup

Från Wikipedia
Hoppa till: navigering, sök
Världens första naftaslup Sarcelle år 1888 (Escher Wyss)
Alfred Nobels naftaslup Mignon med aluminiumskrov år 1888
Escher Wyss serie maskiner om 2, 4 respektive 6 hästkrafter i en katalog, troligen inför världsutställningen 1889 där maskinerna deltog. Den högra maskinen är en 6 hästkrafters marinvariant för små örlogsslupar, pannsvep och skorsten avlyft samt vevhuslocket öppnat.

Naftaslup är ett litet maskindrivet fartyg med naftamaskin som framdrivningsmaskineri. Jämför ångslup.

En ångmaskins verkningsgrad bestäms som hos alla termiska arbetsmaskiner av storleken hos det temperaturområde maskinen arbetar inom. Ett problem med vatten är att vatten av atmosfärstryck kondenserar vid hela 100 grader C - en bra bit över omgivningens 10 - 30 grader C. En stor del av annars möjligt temperaturområde kommer då inte att utnyttjas om avloppsångan från maskinen skall gå ut i skorstenen. Detta leder till låg verkningsgrad.

Med ett annat medium än vatten kan, om mediet kondenserar vid lägre temperatur, maskinen vid praktiska tryck arbeta med större temperaturfall och därigenom få större verkningsgrad[1]. Naftamaskinen är ett sådant exempel på tidig ORC - Organisk rankinecykel - vattnet i pannan har hos denna bytts ut mot ett tyngre men ändå rent och ej koksande petroleumdestillat, exempelvis råbensin (nafta) eller fotogen. Utöver bättre verkningsgrad är en fördel att maskinen (i likhet med slutna kylmaskiner, exempelvis de i kylskåp) kan smörjas via arbetsmediet.

Ånga från pannan användes även som bränsle i eldstaden. Det allra mesta av ångan används dock i maskinen, tillvaratas i en kondensor och pumpas sedan tillbaka till pannan.

Alfred Nobels naftaslup Mignon[redigera | redigera wikitext]

Huvudartikel: Mignon (naftaslup)

Alfred Nobels vackra aluminiumslup Mignon från 1892 var utrustad med en naftamaskin från den schweiziska firman Escher Wyss AG[2] som 1888[3] kompletterade sitt utbud av ångmaskiner med naftamaskiner. Dessa byggdes dock endast i effekter mellan två och sex Hkr och ville man ha exempelvis 20 Hkr var det bättre att intressera sig för en ångmaskin.

Hos Escher Wyss naftamaskiner var pannan integrerad med maskin och skorsten i en enda sammanbyggd enhet som direkt kunde monteras i en mindre båt.

Särskilt framhölls den snabba och väderoberoende starten - endast ett par minuter från kallt var maskineriet färdigt att tas i drift och man behövde ej riskera att smutsa ned sig.

Vid start, innan tryck fanns i pannan drevs brännaren med nafta från en trycktank på samma sätt som hos en primusbrännare. Det var också luft från detta system (och således ej brandfarlig ånga) som användes till visslan ombord.

Allmänt om alternativ till vatten i ångkraftprocesser[redigera | redigera wikitext]

Alternativ till vatten som medium i ångkraftprocesser har länge studerats. Vatten har mycket stort ångbildningsvärme men därigenom liten vätskevolym i förhållande till ångvolymen och trycket stiger brant med temperaturen. I kolvångmaskiner är detta något opraktiskt i och med att väldigt stort expansionsförhållande krävs för en maskin som skall utnyttja stora temperaturfall - den enda vägen att uppnå god termisk verkningsgrad. Maskinen bör då byggas med många steg. Ett tyngre ämne med mer måttligt ångbildningsvärme (exempelvis nafta) medger att maskinen byggs med få steg, kanske som i fallet med Mignon med bara ett enda.

Jämfört med vatten stiger ångtrycket hos kolväten betydligt långsammare med temperaturen. Vid ett givet tryckförhållande arbetar därför en naftamaskin med ett 25 % större temperaturfall än vad fallet vore med vattenånga. Den bensin som kom till användning i naftamaskiner hade vidare en kokpunkt på 70 C vid atmosfärstryck i stället för 100 C för vatten. Temperaturområdet var därför 30 C större nedåt till följd av den lägre temperaturen i maskinens avlopp. Uppåt sattes dock gränsen redan vid 160 C vilket innebar ett driftstryck om 6 kp/cm2. Sammantaget motsvarar detta 90 C temperaturfall ändå hela 98 C om i stället 100 C hade rått i maskinens avlopp vilket innebär att samma teoretiska verkningsgrad hos en ångmaskin är möjlig först vid panntryck över 15 kp/cm tryck om avloppet sker till atmosfären. En naftamaskin kan således byggas mer ekonomisk och med expansion i ett steg när en ångmaskin hade krävt två.

Även hos turbiner är valet av medium avgörande för stegantalet. En ångturbin måste ha ett stegantal som är tillräckligt stort för att inte värmefallet i varje steg skall bli för stort. Turbinens periferihastighet bör för verkningsgradens skull nämligen uppgå till åtminstone 0,3-0,7 gånger den hastighet som svarar emot ångans expansion i varje steg. Ett medium med tunga molekyler kommer kännetecknas av låga ånghastigheter och en turbin med sådant kan utföras med i vissa fall endast ett steg ännu för så stora temperaturfall som 100 C och därutöver. Åter igen är nafta, freoner och till och med kvicksilver[4] exempel på ämnen som kommit till användning - i fallet kvicksilver med en berömd anläggning i USA[5] där kvicksilverångan efter turbinen ännu var varm nog att i en värmeväxlare generera överhettad vattenånga till en andra krets, där med vatten som medium.

Se även[redigera | redigera wikitext]

Referenser[redigera | redigera wikitext]

  1. ^ Bruno Vanslambrouck. ”Steam or OCR cycle in small scale power:”. http://orc2011.fyper.com/uploads/File/presentations1/Energetical,%20Technical%20and%20Economical%20consideration%20by%20choosing%20between%20a%20steam%20and%20ORC%20for%20small%20%20scale%20power%20generation.pdf. Läst 6 apr 2014. 
  2. ^ Historisches Lexicon der Schweiz. ”Esher, Wyss & Cie”. http://www.hls-dhs-dss.ch/textes/d/D41794.php. Läst 26 jan 2010. 
  3. ^ Bernhard Knell, Oldtimer Times nr 30, juli 1994. ”Naphta-Boote”. http://www.obcz.ch/wcms/ftp//o/obcz.ch/uploads/Oldtimer%20Times%20Nr%2030.pdf. Läst 27 jan 2010. 
  4. ^ prof T Sundararajan, prof J.M. Mallikarjuna. ”Mercury-Steam Binary Vapor Cycle:”. http://nptel.iitm.ac.in/courses/IIT-MADRAS/Applied_Thermodynamics/Module_5/11_Mercury_Steam_Binary_VC.pdf. Läst 26 jan 2010. 
  5. ^ Time.com. ”Mercury into Power”. http://www.time.com/time/magazine/article/0,9171,732649,00.html. Läst 26 jan 2010. 

Externa länkar[redigera | redigera wikitext]