Трубчатый котел с наперстком
Котел с наперсточной трубкой — это разновидность парового котла, обычно используемого в качестве вспомогательного котла или котла-утилизатора тепла . Они имеют вертикальную ориентацию и могут считаться разновидностью водотрубного котла .
Описание
[ редактировать ]Характерной особенностью этого котла являются «наперстки». Это короткие горизонтальные водяные трубки , закрытые с одного конца и сужающиеся. Таким образом, они похожи на котел с полевой трубой , в котором также используются односторонние закрытые трубы, но с важными отличиями. В котле с полевой трубой используются направленные вниз вертикальные трубы, которые также имеют внутреннюю трубку. Эта дополнительная трубка разделяет поток на центральный холодный сливной стакан и восходящий внешний поток нагретой воды и кипящего пара. В трубке-наперстке такого разделения нет, поэтому кипение представляет собой случайный процесс с течением взад и вперед вдоль трубки.
Котел с наперсточной трубкой был разработан после экспериментов Томаса Кларксона и до сих пор прочно связан с фирмой Кларксона как производитель. [1] Другие производители также производили их в меньших количествах. Нивен из Ньюкасл-апон-Тайн получил патент в 1935 году, через несколько десятилетий после того, как Кларксон начал производство, на относительно небольшое улучшение. [2]
Поскольку кипение носит случайный характер, котел ограничен как по испарительной способности , так и по максимальной температуре печи. Однако котел может обеспечить большую площадь нагрева при небольшом объеме, его строительство обходится сравнительно недорого по сравнению с этой площадью, а также он доступен для очистки. Соответственно, котел обычно использовался не в качестве основного парогенератора, а обычно в качестве основного котла, поддерживающего вторичные или гостиничные услуги, особенно на борту судов.
Котлы также в основном использовались в качестве котлов-утилизаторов тепла от выхлопов больших судовых дизельных двигателей , поскольку они работали при более низкой температуре, чем котлы прямого нагрева. Некоторые из них были оборудованы комбинированными котлами , обогреваемыми выхлопными газами на ходу или мазутом в порту.
Строительство
[ редактировать ]
Обратите внимание на болтовое соединение, позволяющее снять корпус котла для очистки. В зеленой коробке находится электрический вентилятор масляной горелки. Два вертикальных цилиндра представляют собой автоматические клапаны контроля уровня воды Mobrey, контролирующие уровень питательной воды.
Для котлов с наперстковой трубкой требуются горизонтальные трубы, чтобы обеспечить переменный расход при кипении, поэтому корпуса котлов сконструированы как вертикальные котлы. Большинство из них имеют большой вертикальный центральный дымоход, в который из окружающей водяной рубашки выступают наперстки. Эти наперстки изготавливаются путем глубокой вытяжки стали – процесса, который был недоступен в викторианские времена, но, когда стал доступен, стал дешевым средством производства. Горячий газ входит снизу и выходит сверху котла. Чтобы улучшить поток газа по трубкам, ряд горизонтальных дисков опускается в центральное пространство на стержне или цепи, заставляя поток газа радиально выходить наружу, над трубками. [2] Очистка этих наперстков, направленных внутрь, может оказаться затруднительной. В патенте Clarksons 1954 года описан корпус котла с раздвижной заслонкой снаружи для доступа к центральному дымоходу. [3]
Альтернативная форма имела центральный резервуар для воды с направленными наружу наперстками, окруженный кожухом из сухого листового металла. Они были несколько менее эффективны из-за потерь тепла через корпус, но были более доступны для очистки трубок. Они использовались для промышленной рекуперации тепла с грязными дымовыми газами. Незначительным недостатком трубки гильзы является то, что, хотя внешнюю огневую сторону гильзы легко очистить, внутреннюю сторону воды трудно или невозможно очистить. Любое скопление накипи здесь необходимо удалить на уровне «толщины яичной скорлупы», прежде чем это станет невозможным. [4]
Там, где котел был приспособлен для комбинированного сжигания, использовался вариант с центральным дымоходом и жидкотопливным топлением. Котлы с огневым покрытием иногда включали также вертикальные водотрубы более традиционной формы для улучшения циркуляции. [1] Могут быть даже поперечные трубы, как в обычном вертикальном поперечно-трубном котле . [3] Обычно корабли имели как внутренние, так и внешние дымоходы, с отдельными газовыми контурами для каждого; внутренний используется для сжигания нефти, а внешний для рекуперации тепла выхлопных газов. [5] Это позволило избежать проблем с обратным выбросом выхлопных газов в дымоход, работающий на жидком топливе. В другом составном варианте для кораблей использовались два котла: один минимальной формы с центральным дымоходом, используемый в качестве экономайзера глушителя для дизельных двигателей, а другой - чисто мазутный котел с центральным дымоходом. [6] использовался экономайзер с насосной циркуляцией (так как он обычно устанавливался высоко) В качестве подогревателя питательной воды . Эта система использовалась там, где требовалось большое количество пара даже в порту, например, для нагретых грузов, таких как лодки-бананы и пассажирские лайнеры.
Типичный котел может иметь диаметр 7 футов (2,1 м) и высоту 18 футов (5,5 м).
Приложения
[ редактировать ]Основное применение было от первых дизельных теплоходов до наших дней. Многие судовые системы, от паровых лебедок и кранов до бытового отопления и нагрева бункерного топлива в качестве мазута, используют пар, вырабатываемый таким вспомогательным котлом.
Одним из редких случаев использования трубчатого котла в качестве электрогенератора с прямым нагревом был эксперимент, установленный на Leyland паровых вагонах в 1920 году. [7] [8] Этот коксовый котел имел диаметр 2 фута (0,61 м) и высоту 2,75 фута (0,84 м) и имел 128 трубок. [7] В следующем году Кларксон представил свой собственный 3-тонный паровой фургон на выставке Commercial Motor в Олимпии. [9]
Ссылки
[ редактировать ]
- ^ Jump up to: а б Фланаган, GTH (1990). «Глава 2: Вспомогательные котлы» . Морские котлы (3-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн. стр. 12–14. ISBN 0750618213 .
- ^ Jump up to: а б США 2047881 , Нивен, Уильям Джон, «Котел с наперсточной трубкой», опубликовано 14 июля 1936 г.
- ^ Jump up to: а б GB 705595 , Спурр, Сэмюэл Уильям, «Усовершенствования котлов с наперсточной трубкой», опубликовано 17 марта 1954 г., передано Clarkson Thimble Tube Boiler Co.
- ^ Милтон, Дж. Х. (1961) [1953]. «Глава 2: Вспомогательные котлы». Морские паровые котлы (2-е изд.). Лондон: Ньюнс. п. 137.
- ^ Милтон, Морские котлы , стр. 125, 136–137.
- ^ Милтон, Морские котлы , с. 123.
- ^ Jump up to: а б «Переоборудование котла с наперсточной трубкой» . Коммерческий мотор . 28 августа 1923 г.
- ^ «Котлы с наперстковой трубкой: опыт пользователя» . Коммерческий мотор . 13 ноября 1923 г.
- ^ «Выставка коммерческого транспорта». Инженер : 432. 21 октября 1921 г.