| Titel: | Ueber die Berechnung des dynamischen Effects der Expansions-Dampfmaschinen; von Hrn. Choffel. | 
| Fundstelle: | Band 62, Jahrgang 1836, Nr. LX., S. 345 | 
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                        LX.
                        Ueber die Berechnung des dynamischen Effects der
                           Expansions-Dampfmaschinen; von Hrn. Choffel.
                        Aus dem Bulletin de la Société industrielle de
                                 Mulhausen, No. 42 u. 43.
                        Choffel, Berechnung des Effects der
                           Expansions-Dampfmaschinen.
                        
                     
                        
                           Bei Berechnung des dynamischen Effects einer Dampfmaschine mit Expansion sezte man
                              bisher voraus, daß die Temperatur des Dampfes von dem Augenblike an, wo er zu wirken
                              anfaͤngt, bis zu demjenigen, wo seine Wirkung aufhoͤrt und er in den
                              Condensator, oder in die Luft uͤbergeht, sich constant bleibe. Man glaubte,
                              daß die Huͤlle (der Mantel) der Cylinder, durch welche der Dampf streicht,
                              hinreiche, um diese Bedingung zu erfuͤllen. Beruͤksichtigt man aber
                              die Geschwindigkeit, mit welcher die Expansion vor sich geht, so wird man sich
                              leicht uͤberzeugen, daß der Dampf, welcher sich in der Huͤlle
                              befindet, nur die Erkaͤltung durch Ausstrahlung verhindert, und daß seine
                              Waͤrme nicht Zeit hat, die Erniedrigung der Temperatur wieder auszugleichen,
                              welche der Dampf durch die Expansion erfaͤhrt.
                           Dieß hat mich bewogen, eine Formel zu suchen, welche geeignet waͤre, den
                              dynamischen Effect der Expansions-Dampfmaschinen mit einem oder mehreren Cylindern
                              zu berechnen, wenn man sowohl die Verduͤnnung des Dampfes, als auch die
                              daraus erfolgende Temperaturverminderung beruͤksichtigt haben will. Die
                              Formel, welche ich erhalten habe, ist fast so einfach, als die bisher angewandte,
                              troz des neuen Elementes, welches in dieselbe eingefuͤhrt ist. Sie gibt aber,
                              wie leicht vorherzusehen war, etwas geringere Resultate, welche folglich von
                              denjenigen der Praxis auch weniger entfernt sind.
                           Diese Formel schien mir vorzuͤglicher als die gewoͤhnliche, weil sie
                              einen Umstand beruͤksichtigt, der in lezterer vernachlaͤssigt ist; ich
                              habe deren Anwendung fuͤr die Mehrzahl der Faͤlle, die sich in der
                              Praxis darbieten, dadurch erleichtert, daß ich sie mit einer kleinen Tabelle
                              begleitete, welche denen, die davon Gebrauch machen, die Anwendung der Logarithmen
                              erspart, so daß, um sich ihrer zu bedienen, ganz einfache arithmetische Operationen
                              genuͤgen.
                           Bezeichnet man mit
                           p den Druk des Dampfes vor der Absperrung in Kilogr. auf
                              einen  Met. Flaͤche,
                           V das Volum des Dampfes vor der Absperrung in Kubikmet.;
                              
                              p₁ den Druk des Dampfes vor der Expansion, welche waͤhrend der Bewegung der Kolben
                              Statt findet;
                           V' das dem Druke p₁
                              entsprechende Dampfvolum;
                           p' den Druk des Dampfes, welcher mit dem Condensator
                              oder der Atmosphaͤre in Verbindung ist;
                           V₁ das Volum, welches die Kolben in den Cylindern
                              durchlaufen, waͤhrend sie dem widerstehenden Druke p' ausgesezt sind; m das Verhaͤltniß
                              der Volume des Dampfes vor und nach der Expansion = V'₁/V';
                           E den dynamischen Effect des Dampfes waͤhrend
                              eines Kolbenhubes, so erhaͤlt man:
                           (F) E =
                              pV + p₁V' × 10,86952 (1 – 1/m0,092) – p'V₁.
                           Um den theoretischen Effect einer Dampfmaschine, oder die Zahl der Kilogr. zu
                              erhalten, die sie in einer Secunde auf einen Meter hebt, muͤßte man das
                              zweite Glied der Formel (F) mit der Dauer t eines Kolbenhubes (in Secunden ausgedruͤkt)
                              dividiren.
                           Diese Formel ist auf alle Systeme von Dampfmaschinen anwendbar.
                           Wenn man jedoch deren Anwendung auf eine Maschine mit einem Cylinder, oder auf eine
                              Woolf'sche mit zwei Cylindern beschraͤnken
                              will, wuͤrde man erhalten: p₁ = p, V' = V und m = V₂/V (indem V₁ das der
                              groͤßten Expansion entsprechende Volum ist) und die Formel (F) wuͤrde:
                           (F') E =
                              pV + pV ×
                              10,86956 (1 – 1/m0,092) – p' . mV.pV ist der
                                    dynamische Effect des Dampfes vor der Expansion;pV × (1 – 1/m0,092) die
                                    Wirkung waͤhrend der Expansion;p'V₁ = p'mV der Widerstand desjenigen Dampfes, welcher in Communication
                                    mit dem Condensator ist.Wenn man die Temperatur waͤhrend der Expansion als constant angenommen
                                    haͤtte, wuͤrde die Formel (F)
                                    folgende geworden seyn:E = pV + p₁V'(log. m). 2,30585 –
                                    p'V₁;und statt der Formel (F') haͤtte man
                                    erhalten:E =pV + pV(log. m) × 2,30585 –
                                    p'mV,welches Resultat noch mit t zu dividiren
                                    waͤre. A. d. O.
                           Es sey A die Anzahl der Kilogr., welche dem Druke einer
                              Atmosphaͤre auf eine Flaͤche von einem □ Met. entspricht:
                           A = 103345,5 Kilogr.
                           N die Zahl der Atmosphaͤren, welche die Spannung
                              des Dampfes vor der Expansion bezeichnet, n die Zahl von
                              Atmosphaͤren, welche die Spannung des Dampfes im Condensator ausdruͤkt; so erhaͤlt
                              man, um p und p' zu
                              berechnen,
                           p =AN, p' = An.
                           Tabelleder Werthe vonm0,092; vonm = 1, bis m = 20.
                           
                              
                                 Werth  von m.
                                  Werthvon m0,092.
                                 Werth  von m.
                                  Werthvon m0,092.
                                 
                              
                                     1
                                 1,0000000
                                     11
                                 1,2468325
                                 
                              
                                     2
                                 1,0658469
                                     12
                                 1,2568536
                                 
                              
                                     3
                                 1,1063539
                                     13
                                 1,2661431
                                 
                              
                                     4
                                 1,1360293
                                     14
                                 1,2748050
                                 
                              
                                     5
                                 1,1595919
                                     15
                                 1,2829224
                                 
                              
                                     6
                                 1,1792065
                                     16
                                 1,2905623
                                 
                              
                                     7
                                 1,1960476
                                     17
                                 1,2977806
                                 
                              
                                     8
                                 1,2108331
                                     18
                                 1,3046231
                                 
                              
                                     9
                                 1,2240250
                                     19
                                 1,3111287
                                 
                              
                                   10
                                 1,2359476
                                     20
                                 1,3173306
                                 
                              
                           Waͤre m ein Bruch z.B. 5/2 so muͤßte man in
                              der Tabelle den Werth von 50,092, sodann von 20,092 suchen, und den ersten Werth durch den
                              zweiten dividiren:
                           50,092/20,092 = 1,1595919/1,0658469 = 1,0879535.
                           
                        
                           Anwendungen.
                           
                              1) Eincylindrische Expansions-Maschine oder Woolf'sche
                                    Maschine mit zwei Cylindern.
                              Die Formel (F') kann man fuͤr diesen Fall auf
                                 die Form bringen:
                              E = ABL/t [N/m (1 + (1 – 1/m0,092) × 10,8695652)
                                 – n]Wuͤrde man die Temperatur waͤhrend der Expansion als
                                       constant betrachten, so erhielte man folgende Formel:E = ABL/t
                                       {N/m
                                       (1 + (log. m) × 2,30585) – n}.Es genuͤgt uͤberhaupt, in allen
                                       Faͤllen1 – (1 – 1/m0,092) × 10,86956 zu
                                       ersezen durch (log. m) ×
                                       2,30585.A. d. O.
                              A = 10334,5 Met.
                                 atmosphaͤrischer Druk auf eine Flaͤche von 1 □ Met.
                              B Flaͤche in □
                                 Met., und
                              L Hub in Metern des Kolbens
                                 desjenigen Cylinders, in welchem die Expansion vorsichgeht.
                              t Dauer eines Kolbenhubes in
                                 Secunden.
                              
                              N und n Anzahl der Atmosphaͤren, welche den Druk des Dampfes im
                                 Kessel und im Condensator bezeichnen.
                              M = V₁/V, V Volum des Dampfes vor und
                                 V, nach der Expansion.
                              Bei einer Maschine mit einem Cylinder wird also B die
                                 Grundflaͤche dieses Cylinders und L der ganze
                                 Hub seines Kolbens seyn; bei einer Woolf'schen
                                 Maschine mit zwei Cylindern sind diese Werthe dagegen nur vom großen Cylinder
                                 entnommen.
                              
                                 
                                    Es sey
                                    B = 0m,10676 □, L = 0m,71,
                                       t = 0'',707, 
                                    
                                 
                                    
                                    N = 2atm·1/4, m = 5/2, n = 0,1,
                                    
                                 
                              so wird die Formel geben:
                              
                                 
                                 Textabbildung Bd. 62, S. 348
                                 
                              = 1107,9929 (0,9 × 1,878729 – 0,1)
                              = 1762,6 Kilogr. gehoben auf 1 Met. in 1 Min.
                              E = 1762,6 = 23 1/2
                                 Pferdekraͤfte.
                              E = 1762,6/75 = 23 1/2
                                 Pferdekraͤfte.
                              
                           
                              2) Maschine von Aitken und
                                    Steel.
                              Die Formel (F') laͤßt sich fuͤr diesen
                                 Fall unter folgende Form bringen:
                              E = AV/t [N (1 +
                                 (1 – 1/m0,092) × 10,8695652) – mn]
                              Es sey z.B. V (das Volum des Dampfes vor der
                                 Expansion) = 0,538 Kubikmet., t – 60'', N = 3 1/2 Atm., n = 0,1.
                                 Der Dampf fuͤllt nach der Expansion den großen und einen der kleinen
                                 Cylinder, deren Verhaͤltniß wie 3 1/2 zu 1 ist, also wird V, = 1 + 3,5 = 4,5, V =
                                 1, m = 4,5 = 9/2. Mit diesen Werthen erhaͤlt
                                 man durch Anwendung der Formel einen theoretischen Effect von 98,4
                                 Pferdekraͤften.
                              
                           
                              3) Maschine von
                                    Roentgen.
                              In dieser Maschine veraͤndert sich das Volum des der Expansion
                                 unterworfenen Dampfes von einem halben Kolbenhube zum anderen; man muß also, um
                                 den durch die Expansion erzielten dynamischen Effect zu berechnen, jeden halben
                                 Hub isolirt betrachten. Man wird ferner bemerken, daß der Druk des sich
                                 expandirenden Dampfes fortwaͤhrend im Zunehmen begriffen ist. Diese
                                 Zunaͤhme befolgt aber eine geometrische Progression, was die Bestimmung
                                 des groͤßten Werthes, den dieser Druk annehmen kann, moͤglich
                                 macht. (S. das Ende dieser Abhandlung.)
                              Um den dynamischen, durch den Dampf waͤhrend eines halben Hubes erzeugten Effect zu
                                 bestimmen, schreibe man die Formel (F) fuͤr
                                 einen halben Hub von ungeradem Range:
                              E = 1/2 pbl + p₁ (b + 1/2 B) l
                                 (1 – 1/m0,092) × 10,8695652 – 1/2 p'Bl
                              und fuͤr einen halben Hub von geradem Range:
                              E' = 1/2 pbl + p₂ . bl/2 (1 – 1/m0,092) × 10,8695652 – 1/2 p'Bl
                              p und p' bezeichnen die
                                 Pressionen im Kessel und im Condensator;
                              b und B die Basis des
                                 kleinen und großen Kolbens;
                              l den Kolbenhub.
                              
                                 
                                 Textabbildung Bd. 62, S. 349
                                 
                              Will man den dynamischen Effect berechnen, der den groͤßten Werthen der
                                 Pressionen p₁ und p₂ entspricht, so nehme man:
                              
                                 
                                 Textabbildung Bd. 62, S. 349
                                 
                              E + E' gibt den ganzen dynamischen Effect
                                 waͤhrend eines Kolbenhubes.Wuͤrde man die Temperatur waͤhrend der Expansion als
                                       constant betrachten, so erhielte man das Maximum vom Effect, wenn man in
                                       den Werthen von p₁ und p₂, k = 1 sezen, und (1 –
                                       1/m0,092) × 10,8695652 wieder durch (log. m) × 2,30585 in den Werthen von
                                       E und E'
                                       ersezen wuͤrde.A. d. O.
                                 
                              
                           
                        
                           Entwiklung der Formel.
                           Wenn p die Spannung und V das
                              Volum des Dampfes vor der Expansion bezeichnet, so ist der durch den Dampf vor
                              seiner Expansion erzeugte dynamische Effect = pV.
                           Bezeichnet Z das Volum des Dampfes in einem beliebigen
                              Augenblike waͤhrend der Expansion, und x die
                              diesem Volum entsprechende Spannung, in der Voraussezung, die Temperatur
                              aͤndere sich nicht, so ist nach Mariotte's Gesez x : p₁ = V' : Z (1). (Die Werthe von p₁, und V' siehe S. 346).
                           Die Temperatur vermindert sich aber waͤhrend der
                              Expansion. Es sey T die urspruͤngliche Temperatur
                              des Dampfes, t seine Temperatur, wenn das Volum V' sich in Z. verwandelt
                              hat; man weiß nun, daß wenn die Temperatur eines in einem unveraͤnderlichen
                              Raume enthaltenen Gases sich aͤndert, auch die Spannung sich aͤndert,
                              und zwar im geraden Verhaͤltnisse des Volums, welches dieses Gas bei der neuen Temperatur
                              eingenommen haben wuͤrde; d.h. wenn das Volum durch Erniedrigung der
                              Temperatur zwei Mal geringer werden sollte, dasselbe sich aber gleich bleibt, so
                              wird die Spannung dafuͤr zwei Mal kleiner; dieß ist eine Folge von Mariotte's Gesez. Bezeichnet man
                              also mit x die Spannung des Dampfes bei T°, wenn die Temperatur auf t° faͤllt, so hat man, wenn y die Spannung bei lezterer Temperatur
                              ausdruͤkt:
                           y : x = 1 + at : 1 + aT
                              (2).
                           Aus (1) und (2) wird
                           
                              
                              Textabbildung Bd. 62, S. 350
                              
                           Hr. Poisson hat in den Ann. de phys. et chim. Bd. XXIII. S. 339 folgende Formel
                              mitgetheilt, um die Veraͤnderungen der Temperatur, welche den
                              Veraͤnderungen des Volums entsprechen, auszudruͤken:
                           t = (266,67 + T) (d'/d)k–1 –
                              266,67.
                           T bezeichnet darin die urspruͤngliche Temperatur
                              des Gases;
                           d seine urspruͤngliche Dichtigkeit;
                           d' seine Dichte nach der Expansion oder die Compression
                              desselben;
                           t die Temperatur, welche zu d' gehoͤrt;
                           k das Verhaͤltniß der
                              Waͤrmecapacitaͤt des Gases unter einem constanten Druke zu seiner
                              Capacitaͤt unter einem constanten Volum.
                           Ersezt man in dieser Formel das Verhaͤltniß der Dichtigkeiten d'/d durch das umgekehrte
                              Verhaͤltniß der Volume V/Z, und substituirt fuͤr die unbekannte Groͤße t ihren Werth in
                           
                              
                              Textabbildung Bd. 62, S. 350
                              
                           so findet man y = p₁ Vk/Zk.
                           Da dieser Werth von y die, irgend einem Volum Z, welches der Dampf durch Expansion einnimmt,
                              entsprechende Tension angibt, so wird der durch eine Expansion dz waͤhrend des Augenblikes dt erzeugte Effect y =
                              p₁V'k
                              dz/Zk seyn.
                           Integrirt man zwischen den Glaͤnzen V' und V₁ (lezteres ist das der groͤßten
                              Expansion entsprechende Volum s. S. 346), so findet man:
                           
                              
                              Textabbildung Bd. 62, S. 350
                              
                           
                           Also ist der waͤhrend eines Kolbenganges erzeugte
                              dynamische Effect:
                           
                              
                              Textabbildung Bd. 62, S. 351
                              
                           Zieht man hievon die widerstehende Wirkung p' V, des Dampfes im Condensator ab, so resultirt
                           
                              
                              Textabbildung Bd. 62, S. 351
                              
                           Um den Werth von k zu bestimmen,
                              gibt Poisson die Gleichung:
                           
                              
                              Textabbildung Bd. 62, S. 351
                              
                           H bezeichnet darin die Tension bei der Temperatur T. Macht man H nach und nach
                              2, 4, 6 und 8 Atmosphaͤren gleich, substituirt dem T die entsprechenden Temperaturen, und ersezt 0,76 durch 1
                              Atmosphaͤre, so wird man Werthe fuͤr k
                              finden, die nur um einige Tausendtheile unter sich abweichen, und deren Mittel 1,092
                              ist. Nimmt man fuͤr k diesen WerthMan kann sich uͤberdieß auf folgende Art des wahren Werthes von k versichern. Man weiß, daß das Volum eines
                                    Grammes Dampf 1696 Kubikcent. betraͤgt, wenn seine Tension dem
                                    atmosphaͤrischen Druke gleich ist, berechnet man nun vermittelst der
                                    Relation y = p₁
                                    V'k/Zk
                                    was das Volum Z wird, wenn durch die Expansion
                                    die Tension y dem atmosphaͤrischen Druke
                                    gleich wird, so findet man, wenn man die Tension p vor der Expansion nach und nach 2, 3, 4, 5, 6, 7 und 8
                                    Atmosphaͤren gleich annimmt, die Werthe 1692,4 1694, 1695, 1696,
                                    1697, 1700 und 1702,3. Sucht man ferner mittelst der Formelt = (266,67 + T) (V/Z)k–1 – 266,67,die Temperatur t des
                                    Dampfes, wenn er sich dergestalt ausdehnt, daß, bei einer
                                    urspruͤnglichen Tension von z.B. 5 Atmosphaͤren, seine
                                    Spannung nach der Expansion nur mehr 1 Atmosphaͤre ist, so findet man
                                    100°, wie es seyn muß. A. d. O. und substituirt ihn in der
                              Formel, so wird:
                           E = pV +
                              p₁V' ×
                              10,8695652 (1 – 1/m0,092) – p'V₁.
                           Bisher wurde nur ein gewisses Dampfvolum und seine Expansion unabhaͤngig von
                              den Cylindern betrachtet; man kann hieraus schon schließen, daß die Formel allgemein
                              ist; um aber keinem Zweifel Raum zu lassen, werde ich sie nun fuͤr mehrere
                              Systeme von Dampfcylindern entwikeln.
                           
                              1) Woolf'sche Maschine mit zwei
                                    Cylindern.
                              Es seyen B und b die
                                 Basen des großen und kleinen Cylinders;
                              l die Laͤnge der Hube dieser Kolben, welche
                                 wir fuͤrs Erste als gleich annehmen;
                              p der Druk vor der Absperrung.
                              Der dynamische Effect, welcher vom Dampfe vor der Expansion erzeugt wird, ist
                                 wieder pV.
                              
                              Es sey y der veraͤnderliche Druk
                                 waͤhrend der Expansion, so wird man wieder haben y = p (Vk/Zk) (1) (hier V' = V u. p₁ = p).
                              Wir wollen annehmen, die Kolben seyen am Abwaͤrtssteigen und in einer
                                 Entfernung x von ihrer hoͤchsten Lage;
                                 durchlaufen sie nun im naͤchsten Zeitelemente eine Laͤnge dx, so ist der vom Dampfe erzeugte dynamische
                                 Effect:
                              1) auf die obere Flaͤche des großen Kolbens Bydx;
                              2) auf die untere Flaͤche des kleinen Kolbens bydx.
                              Da dieser leztere Werth einen Widerstand der Bewegung ausdruͤkt, so muß
                                 man ihn vom ersten abziehen, und erhaͤlt sonach
                              (B – b) ydx (2)
                              fuͤr den Gesammteffect des Dampfes in einem
                                 Zeitelement waͤhrend seiner Expansion.
                              Wenn die Kolben in einer beliebigen Entfernung x von
                                 ihrer obersten Stellung angelangt sind, so ist das vom ausgedehnten Dampfe
                                 eingenommene Volum
                              Z = b (l – x) + Bx.
                              Subtrahirt man fuͤr Z
                                 seinen Werth in (1), so ergibt sich
                              
                                 
                                 Textabbildung Bd. 62, S. 352
                                 
                              Dieß in (2) substituirt und das Resultat zwischen den
                                 Glaͤnzen y = p
                                 und y = p (Vk/V₁k)
                                 integrirt, gibt:
                              
                                 
                                 Textabbildung Bd. 62, S. 352
                                 
                              wie vorher.
                              Waͤren die beiden Kolbenhube nicht von gleicher Laͤnge, so
                                 wuͤrde man als dynamischen Effect waͤhrend eines Zeitelementes
                                 erhalten (B – b)
                                 ydx, und das Volum waͤre durch die
                                 Gleichung gegeben Z = b
                                 (l – x) + Bx', worin x' die vom großen Kolben durchlaufene Streke
                                 andeutet, wenn der kleine Kolben den Raum x
                                 durchstreicht. Offenbar ist aber
                              x' : x = l' : l also x' = (l'/l) x
                              
                              und folglich Z = b (l – x) + B (l'/l) x = b (l – x) + B' x, wenn man B l'/l = B' sezt.
                              Macht man nun die Substitution und integrirt wieder zwischen y = p und y = p (Vk/V₁k)
                                 so findet man nochmals das naͤmliche ResultatWenn man das Differential des dynamischen Effects unter der Form Bydx – bydx gelassen, und jedes der beiden
                                       Glieder fuͤr sich integrirt haͤtte, nachdem man den Werth
                                       von dx substituirte, so wuͤrde
                                       man erhalten haben:Textabbildung Bd. 62, S. 353Also ist in den Woolf'schen Maschinen der mittlere Dampfdruk waͤhrend der
                                       ExpansionTextabbildung Bd. 62, S. 353in der Maschine mit einem Cylinder dagegenTextabbildung Bd. 62, S. 353Betrachten wir die Temperatur waͤhrend der
                                       Expansion als unveraͤnderlich, so erhalten wir fuͤr den
                                       ersten Fall p/(k
                                       – 1) · b/(B – b)
                                       (log. m) × 2,302585 und im
                                       zweiten Falle p/(k – 1) (log. m) ×
                                       2,302585.A. d. O..
                              Da die zuerst gegebene Entwiklung sich offenbar auf eine Maschine mit einem
                                 Cylinder bezieht, so sieht man aus der Identitaͤt der Resultate, daß der
                                 dynamische Effect, welchen dasselbe Dampfvolum erzeugen kann, indem es von einem
                                 bestimmten Druke zu einem anderen gegebenen uͤbergeht, immer derselbe
                                 ist, die Expansion mag in einem einzigen oder in zwei getrennten Cylindern, wie
                                 bei der Woolf'schen Maschine vor sich gehen.
                              
                           
                              2) Maschine mit drei Cylindern von
                                    Aitken und Steel.
                              Dynamischer Effect vor der Expansion: pV.
                              Differential des dynamischen Effects waͤhrend der
                                 Expansion: Bydx.
                              Derjenige der zwei kleinen Kolben, welcher den sich expandirenden Dampf
                                 enthaͤlt, ist ohne Effect, weil er in beiderlei Richtung gleich stark
                                 gedruͤkt wird.
                              Da der Dampf waͤhrend der Expansion einen der kleinen Cylinder
                                 bestaͤndig fuͤllt, so erhaͤlt man Z = bl + Bx;
                              dieß in y = p (Vk/Zk) substituirt:
                              
                                 
                                 Textabbildung Bd. 62, S. 353
                                 
                              
                              Das Integral von Bydx zwischen den
                                 Graͤnzen y = p
                                 und p Vk/(V + V')k (wo V'
                                 das Volum des großen und V eines jeden der kleinen
                                 Cylinder) wird hiemit
                              
                                 
                                 Textabbildung Bd. 62, S. 354
                                 
                              Der Werth des Widerstandes, welchen der Condensatordampf auf den großen und einen
                                 der kleinen Kolben ausuͤbt, wird also p'V + p'V = p' (V + V').
                              Bezeichnet man mit V₁ das Volum V + V', welches dem
                                 Maximum der Expansion entspricht, so erhaͤlt man wieder die schon
                                 gefundene Formel.
                              
                           
                              3) Maschine mit zwei Cylindern nach
                                    Roentgen.
                              Hier muͤssen wir aus schon oben angegebenen Gruͤnden den
                                 dynamischen Effect fuͤr jeden halben Hub besonders berechnen.
                              1ster halber Hub. Wir nehmen an, der kleine Cylinder
                                 sey mit Dampf von der Tension p gefuͤllt, und
                                 der Kolben am hoͤchsten Punkt angelangt. Der große Cylinder
                                 enthaͤlt also noch keinen Dampf, und sein Kolben ist in der Mitte seines
                                 Laufes. Im Augenblik, wo der kleine Kolben anfaͤngt abwaͤrts zu
                                 gehen, entsteht eine Verbindung zwischen dem kleinen und großen Cylinder, und
                                 der Dampf des kleinen Cylinders geht zum Theil in die obere Haͤlfte des
                                 großen Cylinders uͤber, so daß der Druk des Dampfes vor der durch die
                                 Bewegung der Cylinder entstehenden Expansion, folgender ist:
                              
                                 
                                 Textabbildung Bd. 62, S. 354
                                 
                              wenn man b + ½ B = b₁ sezt.
                              Die Wirkung des Kesseldampfes auf die obere Flaͤche des kleinen Kolbens
                                 wird 1/2 pbl; und der Widerstand des
                                 Condensatordampfes auf den großen Kolben 1/2 p'Bl.
                              Der Differentialeffect der Expansion wird also
                              Bydx – bydx = (B – b) ydx (1).
                              Wenn jeder Kolben eine Distanz x von der Stellung,
                                 die er im Anfange des halben Hubes einnahm, durchlaufen hat, so ist das Volum
                                 des ausgedehnten Dampfes
                              Z = b (l – x) + B (½ l + x).
                              Wird dieses Z in dem Werthe von y substituirt, das Resultat in Bezug auf x und y differentiirt,
                                 und der hiedurch erhaltene Werth von dx in (1)
                                 gesezt, so erhaͤlt man nach dem Integriren zwischen den
                                 Glaͤnzen
                              
                                 
                                 Textabbildung Bd. 62, S. 354
                                 
                              
                              (b₂, statt B + ½ b gesezt)
                                 fuͤr den dynamischen Effect der Expansion waͤhrend des ersten
                                 halben Hubes
                              
                                 
                                 Textabbildung Bd. 62, S. 355
                                 
                              also in Bezug auf die Expansion wieder denselben Werth wie
                                 in den vorigen Beispielen. Man sieht, daß b₁/b₂ = 1/m oder daß b₂/b₁ = b₂l/b₁l die Expansion
                                 bezeichnet.
                              2ter halber Hub. Es sey der kleine Kolben in Mitte
                                 seines niedersteigenden Laufes; der große Kolben im tiefsten Theil des seinigen.
                                 Der Druk des Dampfes, welcher die untere Haͤlfte des kleinen Cylinders
                                 fuͤllt, ist p₂ = b₁k/b₂k. Dieser Dampf tritt unter den großen
                                 Kolben, und zwingt ihn zum Aufsteigen, waͤhrend der kleine Kolben
                                 fortfaͤhrt nach Unten zu gehen.
                              Also wird man waͤhrend dieses halben Laufes nochmals haben:
                              ½ pbl, ½ p'Bl und (B – b) ydx.
                              Der Werth von Z wird aber: Z = b (½ l – x) + Bx.
                              Bei gleichem Verfahren wie oben, findet man fuͤr den Werth des zwischen
                                 den Glaͤnzen y = p₂ und y = p₂ bk/Bk
                                 genommenen Integrals
                              
                                 
                                 Textabbildung Bd. 62, S. 355
                                 
                              welcher Ausdruk wieder gleich dem Druke p₂ ist (der vor der Expansion, die durch die Bewegung der Kolben im betrachteten halben
                                 Hube entsteht, Statt findet) multiplicirt mit dem Volum 1/2 bl des sich expandirenden Dampfes etc.
                              3ter halber Hub. Der kleine Kolben sey in der
                                 tiefsten Lage; der große Kolben in der Mitte. Der kleine Cylinder ist nun voll
                                 Dampf von der Spannung p; im Augenblik wo der kleine
                                 Kolben aufzusteigen beginnt, mischt sich dieser Dampf mit demjenigen, welcher
                                 sich in der unteren Haͤlfte des großen Cylinders befindet, und dessen
                                 Tension p₂ bk/Bk ist; die Tension der Mischung ist
                                 folglich
                              
                                 
                                 Textabbildung Bd. 62, S. 355
                                 
                              Differentialeffect (B – b) ydx; Z = b (l – x) + B (½l + x).
                              Verfaͤhrt man wie oben und integrirt zwischen y = p₃ und y = p₃ b₁k/b₂k so erhaͤlt
                                 man wieder
                              
                                 
                                 Textabbildung Bd. 62, S. 355
                                 
                              Sezt man diese Rechnungen so fort, so koͤmmt man immer zu analogen Resultaten; man
                                 erhaͤlt so fuͤr den ersten halben Hub, wenn er von ungeradem Range
                                 ist:
                              
                                 
                                 Textabbildung Bd. 62, S. 356
                                 
                              und fuͤr den folgenden halben Hub:
                              
                                 
                                 Textabbildung Bd. 62, S. 356
                                 
                              Um diese Formeln anwenden zu koͤnnen, braucht man nur die Pressionen pn und pn+1 zu bestimmen.
                              Betrachtet man die auf einander folgenden Pressionen p₁, p₂, p₃ mit ungeradem Index, so findet man
                                 fuͤr den Ausdruk einer beliebigen unter ihnen, eine Summe von Gliedern,
                                 die eine geometrische Progression formiren, deren erstes Glied p₁, das Verhaͤltniß (½b/b₂)k und die Zahl der Glieder der Zahl der
                                 halben Hube von ungerader Ordnung gleich ist.
                              Sezt man also der Kuͤrze wegen (½b/b₂)k
                                 = q, so findet man
                              pn = p₁ + p₁q +
                                 p₁q² + ... + p₁qⁿ⁻¹.
                              Auf aͤhnliche Weise findet man fuͤr die geraden halben Hube
                              pn+1 = p₂ +
                                 p₂q + p₂q² + p₂q³ + ... +
                                 p₂qⁿ⁻¹ wo das erste Glied p₂ = p₁ (b₁/b₂)k seyn wuͤrde.
                              Hienach wird also:
                              
                                 
                                 Textabbildung Bd. 62, S. 356
                                 
                              Da die auf einander folgenden Pressionen immer abnehmen, so findet man ihre
                                 Graͤnze, wenn man die Zahl der halben Hube unendlich groß sezt; dann
                                 wird
                              
                                 
                                 Textabbildung Bd. 62, S. 356
                                 
                              Substituirt man diese Werthe in E und E', so erhaͤlt man das Maximum des
                                 dynamischen Effects, welchen der Dampf bei jedem halben Laufe erzeugen kann.
                              In dem Falle, wo man die Temperatur waͤhrend der Expansion als constant
                                 betrachtete, erhielte man
                              
                                 
                                 Textabbildung Bd. 62, S. 356
                                 
                              
                              
                                 
                                 Textabbildung Bd. 62, S. 357
                                 
                              Die zwei lezten Ausbruͤte geben das Maximum der Werthe, welche die
                                 Pressionen erreichen koͤnnen.