This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Daniel Thomsen Studieretningsprojekt December 2009
Industriens opsving i Danmark.........................................................................................................................5
Elektrificering af Danmark..............................................................................................................................14
Elektrificeringens betydning for Danmark......................................................................................................15
Daniel Thomsen Studieretningsprojekt December 2009
fabrikkerne ikke længere skulle ligge op ad et vandløb. Dampmaskinen hjalp til,
at fabrikkerne ikke længere skulle tænke på energikilden og de kunne få større
maskiner i deres produktion. Dampmaskinen hjalp også med til udviklingen af
flere fabrikker, da det var en nem energikilde. Den var dog dyr i drift, fordi den
krævede at der hele tiden var en mand til at fylde træ på, så den ikke gik ud. I
1880’erne begyndte der at komme gasmotorer ind i industrien, de var billigere
i drift og gassen var nem og billig at komme til12. Det var dog ikke alle
virksomheder der havde adgang til gas, så oliemotoren afløste gasmotoren.
Oliemotoren var dyrere end gasmotoren i drift, men den kunne bruges på de
fabrikker der ikke havde adgang til et gasværk.
Dieselmotorens udvikling
Tyskeren Rudolf Diesel (født 1858) var en af opfinderne der havde været med
til at udvikle forbrændingsmotoren. Han havde en plan om at fremstille en
motor, som skulle bygges op efter Carnots13 kredsproces, og den skulle have
en høj virkningsgrad. Rudolf ønskede også at komme af med både gløderør
(Daimler) og tændingsanlæg (Benz). Rudolf Diesel begyndte at arbejde
sammen med Augsburg maskinfabrik, om at udvikle en motor der kunne
opfylde hans krav. For at de kunne antænde brændstoffet, var de tvunget til at
lave lufttrykket så højt at brændstoffet ville antænde sig selv. Deres første
forsøg lykkedes ikke, de havde forsøgt med en blanding af råolie og spildgas.
Efter det mislykkede forsøg prøvede man med benzin, det endte helt galt, da
motoren eksploderede. Efter flere års forsøg fik man endelig lavet en motor i
1897, den kørte på petroleum og energiudledningen var 18HK ved 154r.p.m.14
Virkningsgraden på denne motor var 26%15, men Rudolf Diesel var ikke tilfreds,
selvom hans motor havde dobbelt så stor effekt , som andre motorer på det
tidspunkt16. Der var brug for mere kapital, så der blev lavet flere licenser. Her
kom Burmeister & Wain ind i billedet, de var et af de første firmaer der købte
12 Bogen ” Produktion og mennesker” (side 58-60)13 Forbrændingsmotorer - Et kompendium til maskinmesteruddannelsen - Henrik Kerstens - December 200714 R.p.m Rounds per minute15 http://www.dieselhouse.dk/2Aktiviteter/BW_No%20_1_DK.pdf16 Fra industrialisering til globalisering – undervisningsmateriale til DieselHouse
Daniel Thomsen Studieretningsprojekt December 2009
motore . Inden antændingen er der en isobarproces i modsætning til
ottomotoren, hvor der er en isokorproces inden antænding19. En dieselmotor
har en kredsløbsproces hvor stemplet kører op og laver en kompression, det
kaldes en isentrop, dvs. at trykket stiger når volumen bliver mindre. Efter
isentropprocessen, er der en isobarproces, hvor brændstoffet bliver sprøjtet
ind, og udsat for højt tryk. Varmen stiger og den antændes. Efter
isobarprocessen kommer der en isentropproces igen, hvor stemplet bliver
trykket ned af eksplosionen. Til sidst er der en isokor proces hvor trykket bliver
taget af ved at nedkøle luften, og derefter bliver det trykket ud af stemplet,
dog med hjælp af udsugning fra en luftpumpe og cylinderen bliver fyldt op med
ny luft.
Fra 1-2 er det en isentropproces
Fra 2-3 er det en isobarproces
Fra 3-4 er det en isentropproces
Fra 4-1 er det en isokorproces
Dette er et pV-diagram.
19 Forbrændingsmotorer - Et kompendium til maskinmesteruddannelsen - Henrik Kerstens - December 2007
10
Daniel Thomsen Studieretningsprojekt December 2009
Figur 3 Her ser vi de forskellige isoprocesser for en
dieselmotor i et pV-diagram 20
Kompressionen bliver defineret ved
kompressionsforholdet, der er forholdet mellem
den største og den mindste volumen.
Kompressionsforholdet for en dieselmotor er ca.
75% større end en ottomotor21.
Forbrændingsprocessen sker så hurtigt at
trykket holdes konstant, imens stemplet bliver
trykket ned i bunden af cylinderen. Processen
bliver derfor isobar pga. at trykket er konstant
og volumen bliver større. Det der sker under
forbrændingen er en reaktion mellem ilt og
brændstoffet der bliver tilført, som reagerer
sammen under varmeudvikling21.
Ekspansion er det modsatte af kompression, i denne proces bliver volumen
større21.
Udstødning er en isokor proces hvor trykket og temperaturen falder til start
temperaturen. Under denne proces kommer der ny luft ind, og kredsprocessen
starter forfra21.
Dieselmotorens virkningsgrad
Dieselmotoren er en termodynamisk proces, som gælder for størstedelen af
dieselmotorerne. Når der regnes på en termodynamisk proces, anses den for at
være et lukket system, hvor der ikke afgives varme til omgivelserne. Det er
dog ikke sådan i virkeligheden, da der altid vil være noget energi der går ud i
omgivelserne. Fundamentet for den termodynamiske teori er: ” Hvis A og B
20 Billedet er hentet fra bogen: Termodynamik skrevet af Aage Birkkjær Lauritsen og Søren Gundtoft21 Forbrændingsmotorer - Et kompendium til maskinmesteruddannelsen - Henrik Kerstens - December 2007
11
Figur 4 Billede af en kompression fra hjemmesiden www.hjemmesider.eucsyd.dk
Daniel Thomsen Studieretningsprojekt December 2009
befinder sig ved den samme temperatur, og B og C befinder sig ved den
samme temperatur, så befinder A og C sig ved den samme temperatur22”.
Dette er 0. loven, grunden til at den hedder 0 er, at denne lov blev udledt efter
de andre love var blevet formuleret. Lov nummer 1, også kaldet 1.
hovedsætning, er loven om at der altid vil være energi bevarelse, så hvis du
tilføjer 1000 J til et system vil der også komme 1000 J ud igen, fordi det ikke
bare kan forsvinde. Desværre er det ikke sådan i virkeligheden, da der altid vil
gå noget energi tabt til varme i systemets omgivelser f.eks. cylinderrøret. For
at få termodynamikkens teori til at passe, blev 2. hovedsætning udledt, da den
lyder: ” at spontane processer altid foregår i en bestemt retning23”. Dette er
termodynamikkens uorden. Den sidste lov hedder 3. lov, den omhandler det
absolutte nulpunkt, når temperaturen nærmer sig nulpunktet bliver entropien
tæt på konstant. En proces kan ikke køre medmindre den opfylder 1. og 2.
hovedsætning24.
Den høje virkningsgrad for en dieselmotor skyldes det høje
kompressionsforhold. Ved den kraftige luftbevægelse der sker under det høje
tryk, blander brændstoffet sig optimalt med luften. Moderne dieselmotorer i
f.eks. biler kan køre flere km/l i forhold til benzinmotorer, det skyldes at
udnyttelsen af dieselbrændstoffet er bedre. En dieselmotor bruger ca. 35% af
den energi der bliver tilsat, i modsætning til en benzinmotor der ligger på
omkring 25%25. Grunden til dette enorme energitab er en følge af
termodynamikkens 2. hovedsætning. Men måden det sker på i en
forbrændingsmotor, er ved forbrænding af en gasblanding der afgiver enorme
mængder energi i form af varme. Kvaliteten af varmeenergi er lav, da det kun
er muligt at omdanne en lille del af varmeenergien til mekanisk energi.
Begrænsningen i nytteværdien. Ved at sætte termodynamikkens 1.
hovedsætning op overfor Canots nyttevirkningssætning26, viser det sig, at jo
højere nyttevirkningen der er i brændstoffet, jo mere mekanisk energi vil der
22 Citat fra http://www.leksikon.org23 Citat fra http://www.leksikon.org24 http://www.leksikon.org25http://www.fiskericirklen.dk/files/Fiskericirklen/Fagboger/PDFer/Motorl%C3%A6re/Motorl%C3%A6re%20kap_3.pdf
26 Orbit A htx. Skrevet af Per Holck, Jens Kraaer og Birgitte Merci Lund. Forlag Systime (side 143-159)
Daniel Thomsen Studieretningsprojekt December 2009
komme ud. For alle processer gælder det, at temperaturændringen bestemmer
ændringen i molekylernes kinetiske energi, det medfører ændring af gassens
indre energi. Formlen for den indre energi er: ∆ E i=n∗cmV∗∆T . For at beregne
hvor meget energi der bliver tilføjet eller afgivet, er der blevet udledt formler
for de forskellige processer. Isokorprocessen har den samme formel som den
indre energi, da der ikke bliver lavet noget arbejde på gassen fra omgivelserne,
pga. volumen er konstant. I en isobarproces er der også en faktor der er
konstant, her er det trykket. Der er igen udledt en formel for beregningen af
hvilket arbejde det bliver lavet på gassen, denne lyder A=−p∗∆V . I en
isotermproces er det temperaturen der er konstant. I en dieselmotor bliver den
isotermproces kaldes også adiabatisk, da det går så hurtigt at der ikke når at
blive afgivet noget varm, til hverken stemplet eller cylinderen27. Ved at
temperaturen er konstant, medfører det at gassens indre energi også er
konstant, derved fremkommer formlen; A=−n∗R∗T∗ln (V slutV start
). Dette viser at der
altid er en konstant faktor i en af processerne28.
Elektrificering af Danmark
Efter industrien for alvor var vundet frem i Danmark, begyndte fabrikkerne at
mangle arbejdskraft, for at kunne følge med efterspørgslen. Med det stigende
befolkningstal blev efterspørgslen enorm på mange forskellige produkter. Dette
medførte at udviklingen af nye teknologier stadig var høj. Der opstod en
efterspørgsel på elektricitet, som ikke kun blev brugt til belysning, men også til
den nye generation af motorer, nemlig elmotoren.
Elmotoren fyldte ikke meget og kunne med ledninger kobles direkte til
dynamoen. Det var dog kun få virksomheder der havde adgang til elektricitet,
f.eks. anskaffede B&W en Gramme vekselstrømsmaskine med tilhørende
dynamo29. Elektriciteten blev brugt til 8 Jablochkoff lamper, som lyste
produktionen op. Der blev etableret små elværker rundt omkring på
27 Orbit A htx. Skrevet af Per Holck, Jens Kraaer og Birgitte Merci Lund. Forlag Systime (side 153)28 Orbit A htx. Skrevet af Per Holck, Jens Kraaer og Birgitte Merci Lund. Forlag Systime (side 149-159)29 Bogen ”Det industrielle Danmark 1840-1914” (side 133-135)
13
Figur 5 Dette billede viser hvordan og hvornår jernbanenettet blev udbygget (billede fra Det industrielle Danmark 1840-1914 side 62)
Daniel Thomsen Studieretningsprojekt December 2009
virksomhederne, der var begyndt at komme en stor interesse i at få elektrisk
belysning, og maskiner som kørte på elektricitet. Efter glødelampen kom frem
og flere virksomheder fik installeret elektricitet i deres fabrikker, kom det første
elektricitetsværk i Danmark. Det blev anlagt i 189124 i København, og det var
dampmaskiner som skulle trække dynamoerne. B&W fik kontrakt på at levere
dampmaskiner til elværkerne i Danmark24. Efter opførelsen af det første elværk
gik det stærkt og i 1897 var der allerede 1324 elværker rundt omkring i landet,
dette tal steg til 41224 i 1914. Der begyndte at blive problemer med at levere
nok strøm fra kraftværkerne, så man var tvunget til at investere i kraftigere
maskiner. Eftersom dieselmotoren var kommet frem under udviklingen af
elektricitet, blev der nu købt dieselmotorer som var dobbelt så stærke som
dampmaskinerne. B&W lavede den største dieselmotor i 1932, den var
dobbeltvirkende med 8 cylindre. Den blev lavet for at kunne levere strøm til
København på de tidspunkter hvor belastningen var højest. Det var den største
motor i 30 år, den havde 22.500 HK30. Dieselmotorerne på elværkerne gjorde,
at alle nu fik adgang til elektricitet, både virksomheder og private.
Elektrificeringens betydning for Danmark
Elektrificering har været et af de største teknologiske fremskidt, ikke kun for
Daniel Thomsen Studieretningsprojekt December 2009
etableret i 185331 og i de efterfølgende år blev et stort telegrafnet udviklet. Det
var meget banebrydende, idet man hurtigt kunne komme i kontakt med andre
dele af landet, hvor man tidligere skrev breve som var længe undervejs.
Postomdelingen var ikke så effektiv som i dag, og det kunne tage flere dage at
sende et brev fra København til Nordjylland. Senere kom telefonen som
muliggjorde at fabrikkerne kunne ringe til udlandet og skaffe nye ordrer, frem
for at rejse fra sted til sted. Denne udvikling var starten på globaliseringen.
Den første jernbane var blevet etableret i 184732, den gik fra København til
Roskilde. Det endte med at der blev lavet jernbaner over hele Danmark,
jernbanenettet kom til at se ud som på billedet. De første lokomotiver var
drevet af dampmaskiner, det ændrede sig dog i 1940 hvor det første store
diesellokomotiv blev taget i brug33. Grunden til at denne udvikling skete så sent
var, at dampmaskinerne kørte fint, og størrelsen ikke var afgørende. I 1934
blev den første S-togs bane mellem Frederiksberg og Klampenborg indviet,
disse toge blev trukket af elektricitet som de fik fra ledninger der hang over
banerne. S-togsnettet endte med at have 430 km. spor og 80 stationer. S-
togene blev brugt af 66%34 af DSB’s passagerer. S-togene gjorde det meget
nemmere at komme rundt i København. Dette var bare en ting som
elektrificeringen førte med sig.
I dag kan vi ikke undvære elektricitet, vi bruger det overalt. Faktisk kan man
sige at vores samfund er bygget op omkring elektricitet. Se bare togenes
udvikling, de startede med at blive trukket af dampmaskiner, i nutiden kører
størstedelen af togene på strøm. Strøm bliver brugt over hele Danmark, selv
den mindste ting, som f.eks. lyskryds, her er det elektriciteten der bestemmer
hvem der kan køre og hvornår. Vi ved alle hvor galt det går, hvis et lyskryds
holder op med at fungere, der bliver kaos og det kan resultere i ulykker.
Elektrificeringen har medført et utal af nye teknologier, en af dem der har gjort
globaliseringen mulig er internettet. Virksomheder og private handler direkte
på nettet, det tager ingen tid at tage kontakt til en person fra f.eks. Kina via.
31 Bogen ”Produktion og mennesket” (side 39)32 Bogen ”Produktion og mennesket” (side 39)33 http://www.dsb.dk/Om-DSB/Skole-og-studiemateriale/Milepaele-i-jernbanens-historie/34 Tal fra http://www.dsb.dk/Om-DSB/Skole-og-studiemateriale/Milepaele-i-jernbanens-historie/
Daniel Thomsen Studieretningsprojekt December 2009
KildelisteBøger:
Nicolaisen, Sten: Produktion og mennesker. 1. udg. Industrirådet, 1987. (Bog) Buhl, Hans og Henry Nielsen: Made in Danmark. 1. udg. Klim, 1994. (Bog) Hyldtoft, Ole m.fl.: Det industrielle Danmark 1840-1914. 2. udg. Systime, 1981. (Bog) Nielsen, Keld m.fl.: Skruen uden ende. 2. udg. Teknisk Forlag, 1996. (Bog) Schroeder, Peter: Danmarkshistorie. 1. udg. Forlaget Columbus, 2007. (Bog) Lauritsen, Aage Birkkjær m.fl.: Termodynamik. 2. udg. Nyt Teknisk Forlag, 2007. (Bog) Meyhoff, Peder og Peter Mouritsen: Teknologihistorie. Side 211-215. 1. udg. Systime, 2005.(Bog) Holck, Per m.fl.: Orbit A htx. 1. udg. Systime, 2001. (Bog)
Artikel:
Ukendt, Hee: Tre strømsvigt på fem måneder. I: Dagbladet Roskilde, 23.06.2009, s. 2-2 (Artikel) http://infomedia.skoda.emu.dk/ms/GetArticleFull.aspx?outputFormat=Full&Duid=Y4095385
Hjemmesider:
http://www.denstoredanske.dk/It,_teknik_og_naturvidenskab/Energi,_varme_og_k%C3%B8leteknik/Forbr%C3%A6ndingsmotorer,_damp-_og_vandkraft/dieselmotor: Diesel motor. Udgivet af Gyldendal. Internetadresse: www.denstoredanske.dk - Besøgt d. 20.12.2009 (Internet)
http://www.dieselhouse.dk/2Aktiviteter/BW_No%20_1_DK.pdf: B&W Nr. 1 kommer til live igen. Udgivet af Skoletjenesten. Internetadresse: www.dieselhouse.dk - Besøgt d. 20.12.2009 (Internet)
http://www.manbw.com/files/news/filesof5467/6510-0002.pdf: MAN B&W Diesel. Udgivet af MAN. Internetadresse:www.manbw.com - Besøgt d. 20.12.2009 (Internet)
http://tidsskrift.dk/visning.jsp?markup=&print=no&id=78997: I røg og damp. Udgivet af Poul Thestrup. Internetadresse: tidsskrift.dk - Besøgt d. 20.12.2009 (Internet)
http://tidsskrift.dk/visning.jsp?markup=&print=no&id=77868: KØBENHAVNS INDUSTRIALISERING 1840-1914. Udgivet af Ole Hyldtoft. Internetadresse: tidsskrift.dk - Besøgt d. 20.12.2009 (Internet)
http://www.leksikon.org/art.php?n=4783: Termodynamik. Udgivet af K.Han.. Sidst opdateret: 13.5.2003. Internetadresse: www.leksikon.org - Besøgt d. 20.12.2009 (Internet)
http://www.leksikon.org/art.php?n=1687: Masseproduktion. Udgivet af J. Gu.. Internetadresse: www.leksikon.org - Besøgt d. 20.12.2009 (Internet)
http://hjemmesider.eucsyd.dk/peb/Materialer/Benzin%20og%20diesel%20anl%C3%A6g/Diesel.pdf: Dieselmotoren. Udgivet af Industriens Forlag. Internetadresse: hjemmesider.eucsyd.dk - Besøgt d. 20.12.2009 (Internet)
http://www.leksikon.org/art.php?n=2344: Smith, Adam. Udgivet af T.Ha.. Internetadresse: www.leksikon.org - Besøgt d. 20.12.2009 (Internet)
http://www.denstoredanske.dk/Samfund,_jura_og_politik/Samfund/Demografi/demografisk_transition: Demografisk transition. Udgivet af Gyldendal. Internetadresse: www.denstoredanske.dk - Besøgt d. 20.12.2009 (Internet)
Daniel Thomsen Studieretningsprojekt December 2009
Skoletjenesten: Brochure. Bymuseet, Diesel House, 01.01.2009 Århus maskinmesterskole: Et kompendium til maskinmesteruddannelsen. Henrik Kerstens, Århus,
01.12.2007 Notater fra Idehistorie timerne, underviser Gert Andersen.