Трехбарабанный котел
Трехбарабанные котлы — это класс водотрубных котлов, используемых для выработки пара, обычно для питания судов . Они компактны и обладают высокой испарительной способностью, что способствует их использованию. Другие конструкции котлов могут быть более эффективными, хотя и более громоздкими, поэтому трехбарабанная конструкция была редкостью в качестве наземного стационарного котла.
Основной характеристикой «трехбарабанной» конструкции является расположение парового барабана над двумя водяными барабанами в треугольной схеме. Водяные трубы заполняют две стороны этого треугольника между барабанами, а печь находится в центре. Затем вся сборка помещается в кожух, ведущий к выхлопному дымоходу .
Топление может осуществляться как углем, так и маслом. Многие угольные котлы использовали несколько противопожарных дверей и команды кочегаров , часто с обоих концов.
Разработка
[ редактировать ]
Разработка трехбарабанного котла началась в конце 19 века, когда спрос со стороны военных кораблей требовал высокой мощности и компактного котла. Переход на водотрубные котлы уже начался с таких конструкций, как Babcock & Wilcox или Belleville . Трехбарабанная установка была легче и компактнее при той же мощности. [ 1 ]
В новом поколении водотрубных котлов с «маленькими трубками» использовались водотрубы диаметром около 2 дюймов (5 см) по сравнению с более старыми конструкциями диаметром 3 или 4 дюйма. Это дало большее соотношение площади нагрева поверхности трубы к объему трубы, что привело к более быстрому пропариванию. Эти мелкотрубные котлы также стали называть «экспресс-котлами» . Хотя не все из них были трехбарабанными конструкциями (особенно Thornycroft ), большинство из них представляли собой некоторые вариации этой конструкции. Поскольку трубы трехбарабанного аппарата расположены близко к вертикали (по сравнению с Babcock & Wilcox ), это способствует сильной циркуляции за счет эффекта термосифона , что еще больше способствует образованию пара.
Разработка модели с тремя барабанами, как правило, шла по пути упрощения, а не увеличения сложности или изощренности. Даже первые котлы умещали большую площадь обогрева в компактном объеме, их сложность заключалась в изготовлении и особенно в обслуживании на борту корабля.
Трубы
[ редактировать ]Извилистые трубы ранних моделей, таких как du Temple и Normand, были первыми. Многорядный блок трубок мог бы обеспечить достаточную площадь обогрева без этой сложности. Трубки также стали более прямыми, в основном для облегчения их чистки. Ярроу продемонстрировал, что прямые трубы не вызывают проблем с расширением, но круглые барабаны и перпендикулярный вход в трубу являются ценными характеристиками для длительного срока службы. Там, где трубы входили в барабаны под углом, при нагревании и охлаждении трубка изгибалась взад и вперед, что приводило к утечкам. Перпендикулярный вход позволил легче расширить трубы для надежного уплотнения и избежать боковых напряжений. Чтобы сохранить эти две особенности, стоило пойти на компромисс с изогнутыми концами труб адмиралтейского котла , и эти трубы все еще имели достаточно простую форму, чтобы их можно было легко чистить. [ 2 ]
Некоторые из первых котельных труб, особенно трубу Темпла с ее острыми углами, нельзя было очистить от накипи изнутри. Позже трубы очищали изнутри, пытаясь пропустить через них шарнирный стержень с щеткой на конце. В конструкциях с изогнутыми трубками часто можно было достичь только части трубки. Другой метод заключался в том, чтобы пропустить цепь по трубке сверху, потянув за ней щетку, хотя это было неприемлемо для котлов типа Торникрофт, где трубы сначала двигались горизонтально или вверх. В конечном итоге метод заключался в использовании «пулевых» щеток, которые перебрасывались из одного барабана в другой с помощью сжатого воздуха. Использовались наборы щеток, по одной на каждую трубку, и впоследствии они были тщательно пронумерованы и подсчитаны, чтобы убедиться, что ни одна не осталась позади и не заблокировала трубку. [ 2 ]
Стоки
[ редактировать ]отдельные сливные трубы В большинстве конструкций использовались , даже после того, как эксперименты Ярроу продемонстрировали, что циркуляция все еще может иметь место только среди нагретых трубок. Опять же, котел Адмиралтейства (в котором не было сливных труб) стал кульминацией этого подхода: перегреватель был размещен внутри блока труб, чтобы обеспечить необходимую разницу температур.
Печи
[ редактировать ]Котел «Адмиралтейство» обычно считается прямой эволюцией «Тысячелистника», хотя влияние «Уайт-Форстер» также оказало влияние, вероятно, в результате большого количества находящихся на вооружении Королевского флота . Круглые водяные барабаны и их подъем над полом печи являются отличительными чертами Уайт-Форстера. Первый снижает риск образования канавок , второй подходит для обжига маслом.
Типы
[ редактировать ]ты храмовый котел
[ редактировать ]Дю Темпль — один из первых военно -морских водотрубных котлов , запатентованный в 1876 году. [ 1 ] Он был изобретен Феликсом дю Тамплем во Франции и испытан на торпедной канонерской лодке Королевского флота . [ 3 ] Водопроводные трубы имели извилистую форму, располагались в четыре ряда к берегу и имели S-образную форму с резкими изгибами под прямым углом. [ 3 ] Это позволило разместить большую площадь нагрева трубки в небольшом объеме, но сделало очистку трубок непрактичной. Барабаны имели цилиндрическую форму с перпендикулярным входом труб и внешними сливными стаканами между ними.
Котел Уайт-Форстер
[ редактировать ]Уайт -Форстер имел простую конструкцию, с трубками лишь слегка изогнутой формы. Этого было достаточно, чтобы их можно было заменить на месте, через люк в конце большого парового барабана. [ 4 ] Каждая трубка была достаточно изогнутой, чтобы ее можно было извлечь через паровой барабан, но достаточно прямой, чтобы можно было заменить одну трубку из набора трубок, не требуя удаления других трубок для обеспечения доступа. Это была одна из многих особенностей «Уайт-Форстера», призванных сделать его надежным в военно-морской службе и простым в обслуживании. Эти трубки были особенно малого диаметра, всего 1 дюйм (2,5 см), и были особенно многочисленными: в некоторых котлах использовалось в общей сложности 3744 трубки. [ 4 ] Трубки были расположены в 24 ряда в блоке, каждая из которых требовала трубок разной длины, по 78 рядов на барабан. отверстий для трубок в барабанах под Все трубы были изогнуты под одинаковым радиусом, что облегчало ремонт и замену на борту, но требовало рассверливания точными углами на приспособлении во время производства. Этот небольшой диаметр труб обеспечивал большую поверхность нагрева, но, вероятно, слишком большую: отношение поверхности к объему становилось чрезмерным, и поток газа через пучки труб ухудшался, в результате чего топки котлов заслужили репутацию плохих горелок. [ 4 ]
Использовались сливные трубы: либо обычные две большие трубы, либо необычное, но характерное расположение четырех маленьких 4-дюймовых (10 см) трубок на каждом барабане. Это была функция, призванная повысить живучесть после повреждений при использовании на борту военных кораблей. Котел может оставаться в эксплуатации с засоренной поврежденной сливной трубой.
Грязевые барабаны были подняты над полом печи на стальных балочных табуретах, что увеличило объем печи, доступный для горения. Эта функция была призвана стимулировать использование сжигания нефти - инновации на военных кораблях того времени. Общий вид «Уайт-Форстера» аналогичен более позднему Адмиралтейства образцу . Влияние оказали такие особенности, как приподнятые грязевые барабаны и форма трубок. [ 5 ]
Котлы Уайт-Форстер были введены в состав Королевского флота с 1906 года для легких крейсеров и эсминцев миноносцев . [ 5 ]
Нормандский котел
[ редактировать ]
Котел Normand был разработан французской верфью Normand в Гавре . Он использовался военно-морскими силами нескольких стран, в частности Франции, России, Великобритании и США. В 1896 году Королевский флот установил их на двадцать шесть лодок — больше, чем на любой другой водотрубной конструкции. [ 6 ]
Первоначальная конструкция котла Normand представляла собой развитие конструкции Дю Темпла , в которой острые углы труб были заменены плавным закругленным изгибом, но при этом сохранялась S-образная форма. [ 7 ]
Конструкция Normand обеспечивала особенно большую площадь нагрева (площадь поверхности трубы) по сравнению с площадью решетки. [ 8 ] Платой за это стало плотное гнездо трубок, где каждый из многочисленных рядов трубок был изогнут в разную и сложную форму. Концы трубок входили в цилиндрические барабаны перпендикулярно для обеспечения хорошей герметизации. Пространство, необходимое для всех этих трубок, заполняло всю нижнюю половину парового барабана, что требовало как большого барабана, так и отдельного парового купола для сбора сухого пара. Внешний кожух котла входил в дымоход с одного конца, обычно закрывая этот купол. Концы барабанов выходили за пределы корпуса в виде полусферических куполов. Холодные сливные трубы снаружи корпуса соединяли эти барабаны, обеспечивая путь обратной циркуляции холодной воды.
Дальнейшим развитием стал Normand-Sigaudy , где два котла Normand были соединены спина к спине для использования на больших кораблях. [ 9 ] Это фактически дало двусторонний «Норманд» (как позже стало известно с « Тысячелистником» ), из которого можно было стрелять с обоих концов.
Герконовый котел
[ редактировать ]
Котел Рида использовался Палмерсом из Джарроу . Он был похож на Normand, со сливными стаканами и изогнутыми трубками, которые входили в цилиндрические барабаны перпендикулярно.
Котел Торникрофт
[ редактировать ]
Котел Торникрофт – вариант, разделяющий обычную центральную печь на две. Барабанов четыре: два основных вертикально в центре — паровой и водяной, а также два крыльевых по внешним краям печи. Эта конструкция отличалась ранним использованием печи с водяными стенками . Внешний ряд трубок был неглубоким и состоял всего из двух рядов трубок. Эти ряды располагались близко друг к другу, так что трубки образовывали сплошную стенку без потока газа между ними. Внутренний ряд труб был аналогичен: два ряда труб, ближайших к печи, образовывали аналогичную водяную стену. Эти трубки были раздвинуты у основания, чтобы обеспечить пространство для потока газа между ними. [ 10 ] Внутри трубного ряда поток газа в основном параллелен трубам, что аналогично некоторым ранним конструкциям, но в отличие от конструкции с поперечным потоком более поздних трехбарабанных котлов. Выхлопные газы выходили в сердцевидное пространство под верхним центральным барабаном, выходя в воронку через заднюю стенку. [ 11 ]
Паровой барабан круглый, с перпендикулярным входом в трубу. Концы трубок охватывают значительную окружность барабана, так что верхние трубки выходят выше уровня воды. Таким образом, они представляют собой « незатопленные » трубы. [ 10 ]
Верхний и нижний центральные барабаны соединены сливными стаканами. Обычно они находятся внутри котла и нагреваются, хотя и не сильно, выхлопными газами. Они представляют собой несколько (восемь или девять) вертикальных труб диаметром 4 дюйма (10 см) на центральной линии котла. Им придана неглубокая S-образная форма, обеспечивающая некоторую гибкость при тепловом расширении. [ 10 ] [ 11 ] Малые крыльевые барабаны соединены только с нижним центральным барабаном большими внешними трубами снаружи заднего корпуса котла.
Благодаря раннему использованию на эсминце HMS Daring, построенном Торникрофтом в 1893 году , эта конструкция стала известна как котел «Дэринг» . [ 11 ]
также выпускалась небольшая односторонняя версия этого котла Для запусков . [ 11 ] В первой небольшой версии также не было крыльевого барабана, трубы водяной стенки изгибались под прямым углом и возвращались к центральному водяному барабану, причем трубы также образовывали решетку для поддержки огня. [ 11 ]
Котел Торникрофта-Шульца
[ редактировать ]
Более поздние конструкции, узор Торникрофта-Шульца , сделали внешние крылья более важными. Количество их трубок было увеличено, так что они стали большей частью поверхности нагрева и основным газовым трактом для выхлопных газов. Барабаны крыльев стали достаточно большими, чтобы позволить человеку проникнуть внутрь для очистки и установки новых труб на место. [ 11 ]
В более ранней Thornycroft-Marshall конструкции водотрубного котла использовались горизонтальные шпильки для водопроводных труб, вставленные в секционные коллекторы. Он имеет мало отношения к описанным здесь типам. [ 12 ]
Тысячелистник котел
[ редактировать ]
Конструкция котла Ярроу отличается использованием прямых водяных трубок без сливных труб. Кровообращение как вверх, так и вниз происходит внутри одного и того же ряда трубок. [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ]
Альфред Ярроу разработал свой котел в ответ на другие конструкции водотрубных систем и на свое ощущение в 1877 году, что Ярроу и компания отстают от других судостроителей. [ 16 ] Его первоначальные идеи уже определили ключевые особенности конструкции — трехбарабанный котел с прямыми трубами, однако потребовалось десять лет исследований, прежде чем первый котел был поставлен для торпедного катера в 1887 году. [ 16 ]
Прямые трубы
[ редактировать ]Первые проектировщики водотрубных систем были обеспокоены расширением труб котла при нагревании. Были предприняты усилия, чтобы позволить им свободно расширяться, в частности, чтобы те, которые были ближе всего к печи, могли расширяться относительно больше, чем те, которые находились дальше. Обычно это делалось путем расположения трубок в виде больших петлеобразных кривых. Они имели трудности в производстве и требовали поддержки при использовании.
Ярроу признал, что температура водяных трубок поддерживалась относительно низкой и была одинаковой среди них при условии, что они оставались заполненными водой и не допускалось кипение внутри самих трубок, то есть они оставались бы затопленными трубками . Высокие температуры и колебания возникали только тогда, когда трубы заполнялись паром, что также нарушало циркуляцию.
Таким образом, он пришел к выводу, что прямые водяные трубки приемлемы и будут иметь очевидные преимущества при производстве и очистке в процессе эксплуатации. [ 16 ]
Эксперименты тысячелистника по кровообращению
[ редактировать ]Уже было признано, что водотрубный котел основан на непрерывном потоке через водопроводные трубы и что это должно происходить за счет термосифонного эффекта, а не требовать непрактичного насоса. Котлы с принудительной циркуляцией с насосами, такие как Velox , не появлялись еще тридцать лет и даже тогда они были изначально ненадежны. Предполагалось, что поток через водяные трубы будет идти вверх из-за их нагрева печью, и что для уравновешивания нисходящего потока потребуются внешние необогреваемые сливные трубы .
Альфред Ярроу провел знаменитый эксперимент, в котором опроверг это предположение. [ 17 ] [ 18 ] Вертикальная U-образная трубка была устроена так, что ее можно было нагревать с помощью нескольких бунзеновских горелок с каждой стороны.
Когда нагревалась только одна сторона U, в этом ответвлении трубки возник ожидаемый восходящий поток нагретой воды.
Если к ненагретой руке также приложить тепло, традиционная теория предсказывала, что кровоток замедлится или полностью остановится. На практике поток действительно увеличился . При условии некоторой асимметрии нагрева эксперимент Ярроу показал, что циркуляция может продолжаться, а нагрев более холодной сливной трубы может даже увеличить этот поток.
Таким образом, котел Ярроу может обойтись без отдельных внешних сливных труб. Поток полностью находился внутри нагретых водопроводных труб, вверх - в тех, которые были ближе всего к печи, и вниз - через те, что находились во внешних рядах берега.
Более поздняя эволюция дизайна
[ редактировать ]
Водяные бочки
[ редактировать ]Первые бочки для воды или «корыта» тысячелистника имели D-образную форму с плоской трубной пластиной, чтобы обеспечить легкий перпендикулярный монтаж трубок. Трубная пластина была прикреплена болтами к желобу и могла быть демонтирована для технического обслуживания и очистки труб.
Однако эта D-образная форма не идеальна для напорного барабана, поскольку давление будет иметь тенденцию искажать его, делая его более круглым. Это сгибание привело к утечке в месте входа водяных трубок в барабан; проблема, получившая название «обертка», была разделена с Уайт-Форстером . [ 5 ] Опыт взрывов котлов показал, что острые внутренние углы внутри котлов также подвержены эрозии из-за образования канавок . В более поздних котлах использовалось более округлое сечение, хотя оно все еще было асимметричным, а не полностью цилиндрическим.
Стоки
[ редактировать ]Циркуляция в котле Ярроу зависела от разницы температур между внутренним и внешним рядами труб блока и, в частности, от скорости кипения. Хотя его легко поддерживать на низкой мощности, котел Ярроу с более высоким давлением будет иметь меньшую разницу температур и, следовательно, будет иметь менее эффективную циркуляцию. [ 14 ] Некоторые более поздние котлы более высокого давления были оснащены внешними сливными трубами, расположенными за пределами обогреваемой зоны дымохода. [ 19 ]
Пароперегреватели
[ редактировать ]Когда после 1900 года был принят перегрев , в первую очередь для использования с паровыми турбинами , первые котлы Ярроу разместили змеевик перегревателя за пределами основного блока труб. Более поздние конструкции стали асимметричными: блок трубок с одной стороны увеличился вдвое, а между ними был помещен шпильчатый пароперегреватель. [ 20 ]
Принятие на вооружение Королевского флота
[ редактировать ]HMS Havock , головной корабль эсминцев класса Havock , был построен с современной на тот момент формой локомотивного котла ; его родственный корабль HMS Hornet с котлом Ярроу для сравнения. [ 21 ] Испытания прошли успешно, и котел Ярроу был принят на вооружение ВМФ, особенно на небольших кораблях. Со временем ВМФ разработает собственную адмиралтейскую модель трехбарабанного котла.
Котел Мамфорд
[ редактировать ]
Котел Мамфорд представлял собой разновидность котла, построенную производителями котлов Мамфорд из Колчестера и предназначенную для использования на небольших лодках. Банки трубок разделились на две группы, причем короткие трубки слегка изогнуты друг от друга. Вход в нижний водяной барабан был перпендикулярным, что требовало почти прямоугольного барабана с входными трубками на разных сторонах. Механическая слабость такой формы была приемлемой при таком небольшом размере, но ограничивала потенциал котла. Кожух был небольшим и закрывал лишь часть верхнего парового барабана, ведущего непосредственно к воронке. Единственный сливной стакан в форме перевернутой тройки соединял барабаны в задней части котла. [ 22 ]
Котел Вулнаф
[ редактировать ]
Конструкция Woolnough использовалась Sentinel для своих более крупных железнодорожных локомотивов. Он напоминал большинство других трехбарабанных конструкций, имея почти прямые трубы. Его отличительной особенностью была стена из огнеупорного кирпича на две трети высоты печи. Колосниковая решетка находилась на более длинной стороне, при этом дымовые газы выходили через ряд труб, внутрь стального внешнего кожуха, а затем обратно в более короткий ряд труб. Змеевиковые пароперегреватели размещались в потоке газа вне труб. Таким образом, дымовые газы проходили через трубный блок дважды : один раз наружу, а затем снова внутрь. Единственный центральный дымоход выходил из центра дальнего конца, а не снаружи труб, как обычно. Относительная разница температур при прохождении газа через две секции банки приводила к циркуляционному току, направленному вверх через первую, более горячую часть банки и вниз через дальнюю, менее горячую часть банки. Циркуляция также контролировалась внутренней перегородкой внутри верхнего водяного барабана, чтобы поддерживать глубину воды выше концов более горячих трубок и тем самым избегать перегрева сухих трубок. [ 23 ]
Sentinel использовала котел Woolnough на ряде своих более крупных локомотивов вместо обычного небольшого вертикального котла . [ 24 ] В их число входили вагоны для ЛНЭР. [ 25 ] и ЛМС . [ 26 ] Самым известным применением Woolnough компанией Sentinel были «колумбийские» сочлененные локомотивы . Это была серия из четырех метровой колеи локомотивов колесной формулы Ко-Ко , построенных в 1934 году. [ 27 ] Они работали при необычно высоком давлении в 550 фунтов на квадратный дюйм (3,8 МПа), а каждая ось приводилась в движение отдельным паровым двигателем , разработанным Эбнером Доблом . Первый был поставлен Бельгийским железным дорогам , следующие три были построены для Société National des Chemins de Fer en Colombe в Колумбии , но сначала отправлены в Бельгию для испытаний. Большинство существующих фотографий этих локомотивов были сделаны в Бельгии. Мало что известно об их истории после прибытия в Колумбию.
Адмиралтейский котел
[ редактировать ]
Более поздним развитием Ярроу стал трехбарабанный котел Адмиралтейства , разработанный для Королевского флота в период между Первой и Второй мировыми войнами. [ 2 ] [ 28 ] Большая часть проектных работ велась на Адмиралтейской топливной опытной станции. [ я ] в Хасларе , и первые котлы были установлены на трех эсминцах класса А в 1927 году. [ 29 ] Эти котлы установили новые стандартные условия эксплуатации Королевского военно-морского флота для котлов с давлением 300 фунтов на квадратный дюйм (2,0 МПа) / 600 ° F (316 ° C).
Конструкция во многом была похожа на более поздние версии Yarrow, работающие под высоким давлением и работающие на жидком топливе. Водяные барабаны были цилиндрическими, сливные трубы иногда, но не всегда, использовались . Единственное существенное отличие заключалось в банках трубок. Вместо прямых трубок каждая трубка была в основном прямой, но слегка изогнутой к концам. Они были установлены внутри банка двумя группами, так что между ними образовался зазор внутри банка. этого зазора размещались пароперегреватели Внутри и подвешивались на крюках к паровому барабану. Преимущество размещения здесь пароперегревателей заключалось в том, что они увеличивали разницу температур между внутренними и внешними трубами батареи, тем самым стимулируя циркуляцию. В разработанном варианте котел имел четыре ряда труб со стороны топки пароперегревателя и тринадцать с внешней стороны. [ 29 ]
Питательная вода
[ редактировать ]У первых котлов были проблемы с пароперегревателями и плохой циркуляцией в рядах труб в центре ряда, что приводило к перегреву и выходу труб из строя. [ 29 ] Проблемы циркуляции были решены путем перестановки труб питательной воды и размещения перегородок внутри парового барабана, чтобы обеспечить более четко выраженную циркуляцию. Усилитель циркуляции , стальной желоб, был помещен поверх верхних частей боковых труб печи, создавая единый центральный восходящий поток выше уровня воды, стимулируя выход пузырьков пара и действуя как сепаратор пара , прежде чем вода снова циркулирует вниз. внешние боковые трубки. Аналогично работам, проводившимся примерно в то же время на железной дороге LMS , и разработке верхней подачи для паровозов , [ 30 ] Питательная вода также направлялась вверх через «распылительные баки» и, таким образом, проходила через паровое пространство в виде капель. Таким образом, холодная питательная вода нагревалась до той же температуры, что и котловая вода, перед смешиванием с ней, что позволяет избежать нарушения пути циркуляции. [ 29 ] [ ii ]
Пароперегреватели
[ редактировать ]Первоначальные характеристики перегрева разочаровали. Перегрев на полной мощности был намеренно ограничен до 100 ° F (37,8 ° C), чтобы избежать проблем с надежностью, что означало, что он был неэффективен на низких мощностях. [ 29 ] В ходе опытно-конструкторской работы Babcock & Wilcox эта проблема была решена за счет увеличения скорости потока пара через пароперегреватель до 150 футов/с (45,72 м/с), что позволило избежать проблем деформации труб и металлургических отказов. [ 29 ] Новые котлы для «Нельсон» линкоров класса и «Кент» крейсеров класса могли достигать перегрева 200–250 ° F (93–121 ° C) во всем диапазоне рабочей мощности при давлении 250 фунтов на квадратный дюйм (1,7 МПа). [ 29 ]
Задняя стенка
[ редактировать ]В отличие от современной американской практики, котлы британских военно-морских сил имели большую часть кирпичной кладки печи, что приводило к высокой температуре внутри печи и, как следствие, к высокой нагрузке на трубы. Использование печи с водяными стенками могло бы уменьшить эту проблему. [ 29 ]
В 1929 году Хоторн Лесли построил пробный котел с частичной водяной стеной в задней части печи. В отличие от других конструкций водяных стен, этот дополнительный водяной барабан охватывал только центр печи, вертикальные трубы были заключены в огнеупорный кожух и не образовывали плотно упакованную сплошную стену. [ 29 ] Опасения заключались в том, что полная водяная стена приведет к разбалансировке существующего коллектора трехбарабанного котла, что действительно и имело место. Избыточное производство пара в задней части парового барабана привело к нарушению циркуляции и проблемам с заливкой . Разработка водяных стенок для этого типа котлов была прекращена, хотя испытания продолжались на HMS Hyperion (H97) , который испытывался с котлом Johnson с одной водяной стенкой , заменяющим один из трех трехбарабанных котлов. [ 29 ]
Адмиралтейские трехбарабанные котлы .
Двигатель 10000
[ редактировать ]
Единственным большим трехбарабанным котлом, использовавшимся в железнодорожном локомотиве, был Найджела Гресли экспериментальный двигатель 10000 1924 года для компании LNER . [ 31 ] Увидев преимущества более высокого давления и составных двигателей в морской практике , Гресли захотел поэкспериментировать с этим подходом на железнодорожном локомотиве . Как и в случае с наземными котлами , Гарольд Ярроу стремился расширить рынок котлов Ярроу.
Котел не был обычной конструкции Ярроу. В работе, особенно в путях циркуляции, котел имел больше общего с другими трехбарабанными конструкциями, такими как Woolnough . Его также описывают как эволюцию водотрубной топки Бротана-Деффнера , в которой топка расширена и теперь представляет собой весь котел.
Рабочее давление составляло 450 фунтов на квадратный дюйм (31 бар) по сравнению с 180 фунтами на квадратный дюйм (12 бар) у современных локомотивов Gresley A1 .
Котел напоминал два вытянутых морских котла Ярроу , поставленных встык. Оба имели обычную конструкцию Ярроу: большой центральный паровой барабан над двумя отдельными водяными барабанами, соединенными четырьмя рядами слегка изогнутых трубок. Верхний барабан был общим, а нижние барабаны для воды были отдельными. Задняя часть «топки» была широкой и охватывала рамы , размещая бочки с водой на уровне погрузочной габарита . Передняя «котельная» часть имела узкую посадку, между шпангоутами располагались бочки с водой. Хотя внешние кожухи имели одинаковую ширину, ряды труб в носовой части располагались гораздо ближе. Пространство за пределами труб образовывало пару выхлопных труб, ведущих вперед. Большое пространство за стенами дымохода, но внутри корпуса котла, использовалось в качестве воздуховода от воздухозаборника, грубой прямоугольной щели под дверцей дымовой камеры, которая имела эффект как предварительного нагрева воздуха для горения, так и охлаждения внешнего кожуха. во избежание перегрева. продольные трубы пароперегревателя В центральном пространстве между парогенерирующими трубами размещались . Третья зона впереди содержала коллекторы пароперегревателя, регуляторы и дымовую камеру, но не имела преднамеренной поверхности нагрева. Внешний корпус котла остался практически одинаковой ширины по всей длине, придавая ему треугольный, но изогнутый вид. Нижний край каждой секции выступал вверх и был заметен снаружи.
Стрельба велась углем, только с одного конца через обычную пожарную дверь локомотива и одного ручного пожарного. Из-за одностороннего горения и преимущественно продольного потока газа по сравнению с обычным сквозным газовым потоком Ярроу возникла выраженная разница температур между передней и задней частью котла. Это привело к тому, что течения циркуляции воды, особенно на втором участке, стали продольными через водяные барабаны, как у Вулнофа, а не у обычного Тысячелистника. Первая секция, которая включала в себя несколько водяных трубок к задней стенке, имела лучистый обогрев и фактически представляла собой печь с водяными стенками, без какого-либо потока газа через ряд труб. Несмотря на это, в нем по-прежнему использовалось четыре ряда трубок. Во второй секции поток газа был организован с помощью перегородок из стали и огнеупорного кирпича так, что газы сгорания входили через центр и проходили через пучки труб в боковые дымоходы, обеспечивая лучшую конвективную передачу тепла.
Ссылки
[ редактировать ]Трехбарабанные котлы .
- ^ первоначально «Адмиралтейская экспериментальная станция жидкого топлива», позже Адмиралтейское морское инженерное заведение.
- ^ Хотя здесь нет никаких записей о каких-либо совместных разработках между Королевским флотом и железной дорогой LMS , эти два решения представляют собой пример параллельной эволюции в ответ на одну и ту же проблему. По мере увеличения давления в котле температура насыщения влажного пара и, следовательно, циркулирующей воды увеличивается, что делает его более чувствительным к разрушению холодной питательной водой.
- ^ Перейти обратно: а б с BR 77 Справочник по машинам . более поздняя замена Руководства Стокера . Адмиралтейство . 1941. стр. 12–13.
- ^ Перейти обратно: а б Гарднер Д. Хискокс (2001) [1904]. 970 Механические приборы и новинки строительства . Издательство Алгроув. п. 58. ИСБН 1-894572-37-8 .
- ^ Перейти обратно: а б с Цисин, Гарри Джордж (1921). Современная морская техника . БиблиоБазар. стр. 78–84. ISBN 0-559-03423-7 .
- ^ Перейти обратно: а б с Риппон, командир. ПМ (1988). Эволюция инженерного дела в Королевском флоте . Том. 1: 1827–1939. Заклинание. стр. 241–245. ISBN 0-946771-55-3 .
- ^ Робертсон, Лесли С. (1901). Водотрубные котлы . п. 37.
- ^ Цисин, Современная морская техника , стр. 84–86.
- ^ Робертсон, Водотрубные котлы , с. 38
- ^ Перейти обратно: а б с Профессор Уильям Риппер (1913) [1909]. Тепловые двигатели . Первоначально опубликовано в 1889 году как Steam , но позже оно было расширено и теперь охватывает двигатели внутреннего сгорания, поэтому название было изменено. Лондон: Лонгманс. стр. 207–210.
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж Кеннеди, Рэнкин (1912) [1905]. Книга современных двигателей и генераторов (Том VI изд.). Лондон: Кэкстон. стр. 92–93.
- ^ Кеннеди, Современные двигатели, 1912 , стр. 82–91.
- ^ Кеннеди, Рэнкин (1912). Книга современных двигателей и генераторов . Том. VI. Лондон: Кэкстон.
- ^ Перейти обратно: а б Милтон, Дж. Х. (1961) [1953]. Морские паровые котлы (2-е изд.). Ньюнес.
- ^ Бортвик, Аластер (1965). Тысячелистник: первые сто лет . Тысячелистник .
- ^ Перейти обратно: а б с Ярроуз, Первые сто лет , стр. 36–37.
- ^ Кеннеди, Современные двигатели, Том VI , стр. ????
- ^ Ярроуз, Первые сто лет , стр.
- ^ Руководство Стокера ((издание 1912 г.) изд.). Адмиралтейство, через HMSO, через Эйр и Споттисвуд. 1901.
- ^ Берджесс, Малкольм Уильям (1936). Военные корабли сегодня . Оксфорд: Издательство Оксфордского университета . п. 68.
- ^ Лион, Дэвид (1996). Первые Разрушители . Кэкстон Издания. ISBN 1-84067-364-8 .
- ^ Кеннеди, Рэнкин (1905). Книга современных двигателей и генераторов . Том. В. Лондон: Кэкстон.
- ^ «Котлы. Типа Вулнафа». Разработка паровых автомобилей и паровая авиация . III (34, 35): 121–125, 141–142. Декабрь 1934 г. - январь 1935 г.
- ^ «Стражовые локомотивы и вагоны» .
- ^ «Сочлененный вагон 200/250 л.с. с котлом Вулнафа, LNER 2291 Phenomena ». Железнодорожный журнал . 68 (73). 1931 год.
- ^ [ОТЗЫВ ЛМСР. Дозорный вагон № 29913]. Локо. Рлай Карр. Вагон об., 1940, 46, 83. в «Стражовые локомотивы и вагоны» .
- ^ «Колумбийский паровоз» .
- ^ Военно-морская инженерная практика . более поздняя замена Руководства Стокера . Том. 1. Королевский флот . 1971 [1959]. п. 4. ISBN 0-11-770223-4 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж Риппон 1988 , стр. 241–245.
- ^ Кук, А.Ф. (1999). Поднятие Steam на LMS . Общество железнодорожной переписки и путешествий . п. 106. ИСБН 0-901115-85-1 .
- ^ Нок, ОС (1966). «9: Нетрадиционные локомотивы 1929–1935». Британский паровоз . Том. II, с 1925 по 1965 год. Издательство Ian Allan Publishing . стр. 106–109.