Котел с огненной трубкой
Котел с огненной трубкой -это тип котла, изобретенного в 1828 году Марком Сегином , [ 1 ] в котором горячие газы проходят из огня через одну или несколько трубок, проходящих через герметичный контейнер с водой. Тепло создавая газа передается через стены трубок путем тепловой проводимости , нагревая воду и в конечном итоге пара .
Котел с огненной трубкой, разработанный как третий из четырех основных исторических типов котлов: резервуар с низким давлением или котлы « стога сена », шлебные котлы с одним или двумя большими дымовыми веха водяные котлы . Их преимущество перед перемещенными котлами с одним большим дымоходом заключается в том, что многие мелкие трубки предлагают гораздо большую площадь нагревательной поверхности для того же общего объема котла. Общая конструкция является как резервуар из воды, проникающий в трубки, которые несут горячие дымовые газы от пожара. Танк обычно является цилиндрическим по большей части - наиболее сильной практической формой для контейнера под давлением - и этот цилиндрический резервуар может быть либо горизонтальным, либо вертикальным.
Этот тип котла использовался практически на всех паровых локомотивах в горизонтальной «локомотиве». У этого есть цилиндрический ствол, содержащий пожарные трубки, но также имеет удлинение на одном конце, чтобы разместить «пожарную коробку». Эта пожарная коробка имеет открытую основу для обеспечения большой области решетки и часто выходит за рамки цилиндрического ствола, образуя прямоугольный или конический корпус. Горизонтальный котел пожарной трубы также типичен для морских применений, используя шотландский котел ; Таким образом, эти котлы обычно называют «шотландскими» или «морскими» котлами типа. [ 2 ] Вертикальные котлы также были построены из множественного типа пожарной трубы, хотя они сравнительно редки; Большинство вертикальных котлов были либо столкнуты, либо с поперечными водными трубами.
Операция
[ редактировать ]
В котле локомотивного типа топливо сжигается в пожарной коробке для производства газов горячего сгорания. Пожарная коробка окружена охлаждающей курткой из воды, соединенной с длинной цилиндрической котлом. Горячие газы направлены вдоль ряда пожарных трубок или дымоходов , которые проникают в котел и нагревают воду, генерируя тем самым насыщенный («влажный») пара. Пар поднимается до самой высокой точки котла, парового купола , где он собирается. Купол является местом регулятора , который управляет выходом пара из котла.
В котле локомотива насыщенный пара очень часто передается в перегреватель , обратно через большие дымоходы в верхней части котла, чтобы высушить пар и нагреть его в перегретый пар . Перегревший пар направлен на цилиндры парового двигателя или очень редко на турбину для производства механической работы. Выхлопные газы подаются через дымоходу и могут использоваться для предварительного нагревания питательной воды для повышения эффективности котла.
Проект для котлов Firebe, особенно в морских приложениях, обычно обеспечивается высоким дымовой трубой . Во всех паровых локомотивах со времен Стивенсона ракеты дополнительный проект поставляется путем направления изысканного пара из цилиндров в дымовую трубу через бластоту , чтобы обеспечить частичный вакуум . Современные промышленные котлы используют вентиляторы, чтобы обеспечить принудительное или индуцированное дразнить котла.
Другим серьезным продвижением в ракете было большое количество огненных плаж в мелкие диаметры ( мультипулярное котел ) вместо одного большого дымохода. Это значительно увеличило площадь поверхности для теплопередачи, позволяя производить пар с гораздо более высокой скоростью. Без этого паровые локомотивы никогда не могли бы эффективно развиваться как мощные первичные двигатели .
Типы
[ редактировать ]Более подробную информацию о типе связанных предков см. Вмещаемые котлы .
Корнишский котел
[ редактировать ]Самой ранней формой котла с огненным трубкой был Ричарда Тревитика корнишский котел . Это длинный горизонтальный цилиндр с одним большим дымоходом, содержащим огонь. Сам огонь был на железной решетке, поставленной через этот дымоход, с мелким ашпаном внизу, чтобы собрать невозможный остаток. что сегодня использование цилиндрической котло-оболочки обеспечило более высокое давление, хотя и считается низким давлением (возможно, 25 фунтов на квадратный дюйм (170 кПа)), использование цилиндрической котло Несмотря на то , . Поскольку печь опиралась на естественный тягу высокий дымоход (воздушный поток), в дальнем конце дымохода требовался , чтобы поощрять хорошую подачу воздуха (кислород) к огню.
Для эффективности котел обычно был заключен под камеру, построенной кирпич . Дымовые газы направлялись через это, за пределами оболочки железа, после прохождения через пожарную трубку и, следовательно, к дымоходу, которая теперь была помещена на передней поверхности котла.
Ланкаширский котел
[ редактировать ]Котел Ланкашира похож на корниш, но имеет два больших дымовых полетов, содержащих пожары. Это было изобретение Уильяма Фэрбэрна в 1844 году, из -за теоретического рассмотрения термодинамики более эффективных котлов, которые побудили его увеличить область решетки печи относительно объема воды.
Более поздние события добавили трубки Galloway (после их изобретателя, запатентованные в 1848 году), [ 3 ] Поперечные водяные трубки через дымоход, тем самым увеличивая площадь нагретой поверхности. Поскольку это короткие трубки большого диаметра, и котел продолжает использовать относительно низкое давление, это все еще не считается котлом с водой. Пробирки конусны, просто чтобы облегчить их установку через дымоходу. [ 4 ]
Скотч -морской котел
[ редактировать ]Скот-морской котел резко отличается от своих предшественников при использовании большого количества трубок с небольшим диаметром. Это дает гораздо большую площадь нагревательной поверхности для объема и веса. Печь остается одной трубкой с большим диаметром с множеством небольших трубок, расположенных над ней. Они соединены вместе через камеру сгорания - закрытый объем, полностью содержащийся в раковине котла, - так что поток дымового газа через огненные часы находится сзади к фронту. Закрытая дымовая коробка, покрывающая переднюю часть этих трубок, ведет вверх к дымоходу или воронке. Типичные шотландские котлы имели пару печей, у больших было три. Выше этого размера, например, для больших паровых кораблей , было более обычным устанавливать несколько котлов. [ 5 ]
Локомотив котел
[ редактировать ]
Локомотивный котел имеет три основных компонента: двойная стена Firebox ; горизонтальный, цилиндрический «котел», содержащий большое количество мелких труб дымоходов; и дымовая коробка с дымоходом , для выхлопных газов. Котловый ствол содержит большие трубки дымохода для ношения элементов перегревателя , где присутствуют. Принудительный черновик приводится в локомотивном котле, впрыгнув из истощенного пар обратно в выхлоп через взрывную трубу в дымовой боксе.
Котлы локомотива также используются в тягах , паровых роликах , портативных двигателях и некоторых других паровых автомобилях. Принужденная прочность котла означает, что он используется в качестве основы для транспортного средства: все остальные компоненты, включая колеса, установлены на кронштейнах, прикрепленных к котлу. Редко можно найти сверхсокожих, предназначенных в этот тип котла, и они, как правило, намного меньше (и проще), чем типы железнодорожных локомотивов.
Котлер локомотива также является характеристикой из чрезмерного парового универсала , парового первого автобуса грузовика . В этом случае, однако, тяжелые балки составляют грузоподъемное шасси автомобиля, и котел прикреплен к этому.
- Конусный котел
Определенные железнодорожные локомотивные котлы конируют от большего диаметра на конце пожарной коробки до меньшего диаметра на конце дымовой коробки . Это уменьшает вес и улучшает циркуляцию воды. Многие более поздние локомотивы Great Western Railway и London, Midland и Scottish Railway были спроектированы или модифицированы, чтобы взять конусные котлы.
Вертикальный котел пожарной трубки
[ редактировать ]Вертикальный котел с огненной трубкой (VFT), в разговорной речи, известный как «вертикальный котел», имеет вертикальную цилиндрическую оболочку, содержащую несколько вертикальных дымовых труб.
Горизонтальный обратный трубчатый котел
[ редактировать ]
Горизонтальный возвратный трубчатый котел (HRT) имеет горизонтальную цилиндрическую оболочку, содержащую несколько горизонтальных дымовых труб, с огнем, расположенным непосредственно под оболочкой котла, обычно в рамках кирпичной работы
Адмиралтейский тип прямой труб
[ редактировать ]Широко используется Великобританией, до и в первые дни железных клеток, единственное защищенное место находилось ниже ватерлинии, иногда под бронированной палубой, поэтому, чтобы соответствовать ниже коротких палуб, трубки не были приведены обратно над печью, но продолжались прямо от нее с поддержанием камеры сгорания между ними. Отсюда и название, и значительно уменьшенный диаметр по сравнению с вездесущим шотландским или обратным трубным котлом. Это не имел большого успеха, и его использование было заброшено после введения более сильной боковой армии-«Короны печи, находящиеся очень близко к уровню воды, гораздо более подвержены чрезмерным нагреванию. Кроме того, из-за длины котла, для равного угла наклона, влияние на уровень воды намного больше. Наконец, неравное расширение различных частей котла более выражено, особенно сверху и снизу, из -за увеличения соотношения между длиной и диаметром котла; Местные штаммы также более серьезны из -за сравнительно слабой циркуляции в длинных и низких котлах ». Все это также привело к более короткой жизни. Кроме того, такая же длина камеры сгорания была гораздо менее эффективной на прямой трубке, чем на котле с обратной трубкой, по крайней мере, без сбивания. [ 6 ] : 233-235
Погружение зажигало котел
[ редактировать ]Погруженный котел-котел с однопроходной пожарной трубкой, который был разработан продавцом Engineering в 1940-х годах. Он также имеет только Firebes, которые также функционируют как печь и камера сгорания, с множественными соплами горелки, вводимыми предварительно смешанным воздухом и природным газом под давлением. Он претендует на уменьшение тепловых напряжений и полностью не имеет рефрактерной кирпичной работы из -за своей конструкции. [ 7 ]
Вариации
[ редактировать ]Водяные трубки
[ редактировать ]Котлы с пожарной трубкой иногда также имеют водные трубы, чтобы увеличить нагревательную поверхность. Корнишский котел может иметь несколько водных труб по диаметру дымохода (это часто встречается в паровах ). Локомотивный котел с широкой пожарной коробкой может иметь арх -трубки или тепловые сифоны . По мере разработки технологии Firebox было обнаружено, что помещение в огненную коробку помещается в огненную коробку для направления потока горячих дымовых газов в верхнюю часть пожарной коробки, прежде чем она погрузилась в пожарные трубки, повышение эффективности, выравнивая Нагревать между верхним и нижним огненным трубками. Чтобы удержать их на месте, использовался металлический кронштейн, но для предотвращения сжигания и разрушения этих кронштейнов они были построены в виде водяных труб, с прохладной водой от дна котла, двигаясь вверх, конвекция, когда она нагревалась и неся тепло Вдали до того, как металл достиг температуры отказа.
Другой метод увеличения нагревательной поверхности заключается в том, чтобы включить внутреннюю нарезок внутри котловых трубок (также известных как пробирки для подачи).
Не все котлы раковины поднимают пар; Некоторые из них спроектированы специально для нагревания воды.
Обратное пламя
[ редактировать ]В честь дизайна Lancashire современные котлы с оболочкой могут поставляться с двойной печью. Более недавней разработкой стал дизайн обратного пламени, где горелка запускается в слепую печь, а газы сгорания удваиваются. Это приводит к более компактному дизайну и меньшему количеству трубопроводов.
Пакет котла
[ редактировать ]Термин «пакет» котел развивался в начале до середины 20-го века; Он используется для описания жилых котлов, доставляемых на место установки со всей изоляцией, электрическими панелями, клапанами, датчиками и топливными горелками, уже собранными производителем. Другие методы доставки более похожи на предварительную практику эпохи сжигания угля, когда другие компоненты были добавлены на месте в предварительно собранное сосуд давления, либо в котел «нокаун», где сосуд давления доставляется в виде набора отливок, которые будут собраны на месте. Как правило, заводская сборка гораздо более экономически эффективна, а упакованный котел является предпочтительным вариантом для домашнего использования. Поставки с частичной сборкой используются только в случае необходимости из -за ограничений доступа - например, когда единственный доступ к месту установки подвалов находится вниз по узкому лестницу.
Соображения безопасности
[ редактировать ]Поскольку сам котел с огненным флюмом является сосудом под давлением, для предотвращения механического сбоя требуется ряд функций безопасности. Взрывы паровых паров, которые представляют собой тип пролета (кипящая жидкость, расширяющая взрыв пара), могут быть разрушительными.
- Предохранительные клапаны выпускают пар до того, как может быть построено опасное давление
- Плавкие заглушки над пожарной коробкой расплавляются при температуре ниже, чем у пластин Firebox, тем самым предупреждая операторов от шумного выхода из пара, если уровень воды слишком низкий, чтобы безопасно охладить корону Firebox.
- Остается или связывает, физически связывают пожарную коробку и корпус котла, предотвращая деформацию. Поскольку любая коррозия скрыта, пребывание может иметь продольные отверстия, называемые Tell-Tales , пробуренные в них, которые утечка до того, как они станут небезопасными.
Котел с огненной трубкой, который использовался в автомобиле Stanley Steamer, имело несколько сотен трубок, которые были слабее, чем внешняя оболочка котла, что делает взрыв практически невозможным, поскольку трубки вытерятся и протекают задолго до того, как котел взорвался. За почти 100 лет с тех пор, как котлы Стэнли впервые были произведены, ни одна из них не взорвалась. [ Цитация необходима ]
Экономика и эффективность
[ редактировать ]Чрезмерная езда на велосипеде
[ редактировать ]Каждый раз, когда котел переживает и включится, он может потерять эффективность. Когда пожар начинает эффективность сжигания , обычно ниже, пока условия стабильного состояния не преобладают. Когда огонь останавливает теплый дымоход, продолжает вытягивать дополнительный воздух из внутреннего пространства, пока он не остынет.
Чрезмерный велосипед может быть сведен к минимуму
- Модулирующие котлы могут работать дольше (со скоростями стрельбы, которые соответствуют нагрузкам), чем не модулирующие котлы (которые работают со скоростью полной стрельбы).
- Используя конденсационные модулирующие котлы.
- Используя неконденсирующий модулирующий котел.
- Установив элементы управления (термостаты или контроллер с датчиками температуры) с большими дифференциалами температуры между остановкой и началом.
- В котлах, не связанных с конденсацией, вносят положения, так что минимальная возвращаемая температура воды от 130 ° F (от 54 ° C) до 150 ° F (от 66 ° C) в котел, чтобы избежать коррозии стрельбы.
- Установив минимальное время выключения на 8-15 минут. Для комфортного нагрева нагрузки короткие промежутки времени обычно не вызывают жалоб пассажиров. [ 8 ]
Общие положения заключаются в том, чтобы обеспечить первичную петлю трубопровода с насосом (-ами) и вторичной петлей трубопровода с насосом (ами); и либо насос, управляемый с переменной скоростью, для переноса воды из первичного петля во вторичный цикл, либо трехсторонний клапан для отвлечения воды от вторичного цикла в первичный цикл. [ 9 ]
Коррозия звания в неконденсирующих котлах
[ редактировать ]Минимальная возвратная температура воды от 130 ° F (54 ° C) до 150 ° F (66 ° C) в котел, в зависимости от конкретной конструкции, используется, чтобы избежать конденсации водяного пара из дымового газа и растворения Co
2 и так
2 Из дымовых газов, образующих карбо и серную кислоту , коррозийную жидкость, которая повреждает теплообменник. [ 10 ]
Конденсирующие котлы
[ редактировать ]Конденсирующие котлы могут быть 2% или более эффективными при более низких скоростях стрельбы путем извлечения тепла испаривания из водяного пара в дымовые газы. Повышение эффективности зависит от топлива и доступной энергии, которая должна быть извлечена в виде доли от общего числа. Метановый дымовой газ, содержащий более доступную энергию для восстановления, чем пропан или мазут относительно меньше. Конденсированная вода является коррозийной из -за растворенного углекислого газа и оксидов серы из дымохода и должна быть нейтрализована перед утилизацией. [ 10 ]
Конденсирующие котлы имеют более высокую сезонную эффективность, как правило, от 84% до 92%, чем неконденсирующие котлы, как правило, от 70% до 75%. Сезонная эффективность - это общая эффективность котла в течение всего сезона нагрева, в отличие от эффективности сгорания, которая является эффективностью котла при активном увольнении, что исключает потери постоянных. Более высокая сезонная эффективность является частично потому, что более низкая температура котла, используемая для конденсации дымового газа, уменьшает потери стояния в течение неверного цикла. Более низкая температура котла исключает конденсирующий паровой котел и требует более низкой температуры радиатора в водных системах.
Более высокая эффективность работы в области конденсации не всегда доступна. Для получения удовлетворительной домашней горячей воды часто требуется температура котла, чем более высокая, чем обеспечивает эффективное конденсацию на поверхности теплообменника. В холодную погоду площадь поверхности радиатора здания обычно недостаточно велика, чтобы доставлять достаточно тепла при низких температурах котла, поэтому контроль котла повышает температуру котла, как это необходимо для удовлетворения спроса на отопление. Эти два фактора учитывают большую часть изменчивости повышения эффективности, испытываемого при разных установках. [ 10 ]
Обслуживание
[ редактировать ]Интенсивный график технического обслуживания необходим для поддержания парового котла с высоким давлением в безопасном состоянии.
Ежедневная проверка
[ редактировать ]Трубные пластины, плавная заглушка и головки пожарной коробки должны быть проверены на утечки. Должна быть подтверждена правильная работа котловых фитингов, особенно водных датчиков и механизмов подачи воды . Давление пара должно быть поднято до уровня, на котором поднимаются предохранительные клапаны и сравнивают с указанием манометра.
Вымывание
[ редактировать ]
Рабочий срок службы локомотивного котла значительно расширен, если он спасен от постоянного цикла охлаждения и нагрева. Исторически, локомотив был бы непрерывно «в паре» в течение примерно восьми до десяти дней, а затем позволит достаточно остыть для промывания котла с горячей водой. График для экспресс -двигателей был основан на пробеге. [ 11 ] Сегодняшние сохранившиеся локомотивы обычно не постоянно не содержатся в паре, и рекомендуемый интервал вымывания сейчас составляет от пятнадцати до тридцати дней, но возможно, что до 180 дней возможно. [ 12 ]
Процесс начинается с «продувки», в то время как некоторое давление остается в котле, затем истощают всю котлую воду через «мульчуги» у основания пожарной коробки и удаление всех «промывших шнурков». Затем масштаб проводится или соскакивается с внутренних поверхностей с использованием водяной струи высокого давления и стержней мягкого металла, таких как медь. Области, особенно восприимчивые к масштабированию наращивания, такие как корона Firebox и узкие водные пространства вокруг пожарной коробки, уделяют особое внимание. Внутренняя часть котла проверяется путем наблюдения через отверстия для заглушек, с конкретной чеком, выплачиваемым целостности огня, коронки огненной коробки и оставления и отсутствия ячеек или растрескивания котло. Измельчивые стеклянные петухи и трубки и плавная вилка должны быть очищены от масштаба; Если ядро плавного заглушки показывает признаки кальцинирования, элемент должен быть заменен. [ 13 ]
При необходимости в повторной обработке следует заменить замены резьбовых заглушек в их исходных отверстиях: конусы могут варьироваться в результате перечитывания. Прокладки из грязевой двери, если асбест , должны быть обновлены, но те, которые изготовлены из свинца, могут быть использованы повторно; Специальные инструкции в силе для распоряжения этих вредных материалов. [ 12 ] Многие котлы сегодня используют высокотемпературные синтетики для прокладок как для рабочей среды, так и для службы сохранения, поскольку эти материалы безопаснее, чем исторические варианты. На больших помещениях для технического обслуживания котел был бы одновременно промыт и пополнен очень горячей водой из внешнего снабжения, чтобы быстрее вернуть локомотив в обслуживание.
Периодическое обследование
[ редактировать ]Как правило, ежегодная проверка, это потребует удаления и проверки внешних фитингов, таких как форсунки, предохранительные клапаны и датчик давления. Медная трубопровод высокого давления может страдать от укрепления работы в использовании и стать опасно хрупкой: может быть необходимо лечить их путем отжига перед переработкой. Тест на гидравлическое давление на котле и трубопровод также может быть вызвана.
Общий капитальный ремонт
[ редактировать ]В Великобритании указанный максимальный интервал между полными пересмотрами составляет десять лет. Чтобы обеспечить полную проверку, котел снимается из локомотивной рамы, а отставание удаляется. Все пожарные обработки удалены для проверки или замены. Все фитинги удалены для капитального ремонта. Прежде чем вернуться, чтобы использовать квалифицированный экзаменатор, проверит пригодность котла для обслуживания и выпустит сертификат безопасности, действующую в течение десяти лет. [ 12 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Nuttle, William (2020-12-30). «Создание« ракета »муха - Марк Сегин» . Париж Эйфеля - гид инженера . Получено 2023-09-05 .
- ^ «Генерация пара в консервах» . Управление по контролю за продуктами и лекарствами США . Получено 25 марта 2018 года .
- ^ "Ланкаширский котел" (PDF) . Музей науки и промышленности, Манчестер . 2005. Архивировано из оригинала 4 февраля 2009 года.
{{cite web}}: Cs1 maint: непредвзятый URL ( ссылка ) - ^ Харрис, Карл Н. (1 июня 1967 г.). Модель котлов и котлам (новое изд.). Кингс Лэнгли : модель и союзные публикации. ISBN 978-0852423776 Полем OCLC 821813643 . OL 8281488M .
- ^ "Shonas Checks" . www.bevs.org .
- ^ Бертин, Луи-Эмиль (2018) [1906]. Морские котлы, их строительство и работа: более чаще всего с трубчатыми котлами . Перевод Робертсона, Лесли С. (второе изд.). Нью -Йорк : D. van Nostrand Company . ISBN 978-0342330232 Полем OCLC 30660489 . OL 32577492M . Получено 28 июня 2021 года - через интернет -архив .
- ^ «Паровые котлы - серия SPS Immersion Chared» . Архивировано из оригинала 2011-07-15 . Получено 2011-06-21 .
- ^ «Parr-Partnership для продвинутого жилого модернизации» . Институт газовых технологий .
- ^ «Taco Radiant Made Easy Guide - Температура установки: Циркуляторы с переменной скоростью - 1 марта 2004 г.» (PDF) . taco-hvac.com . Архивировано из оригинала (PDF) 16 февраля 2017 года . Получено 17 ноября 2016 года .
- ^ Jump up to: а беременный в Табризи, Доминик (19 июня 2012 г.). «Котловые системы: экономика и эффективность» . Котлы, чиллеры. Консалтинговый инженер . Чикаго . ISSN 0892-5046 . Архивировано из оригинала 29 июня 2020 года . Получено 28 июня 2021 года .
Коррозия стрельбы будет происходить, когда дымовые газы охлаждаются ниже точки росы и вступают в контакт с сосудом с давлением из углеродной стали. Чтобы избежать коррозии, системы отопления должны быть разработаны для работы таким образом, чтобы обеспечить минимальную возвратную температуру воды 150 F в котел. (Примечание. Важно проверить возвратную температуру воды с литературой из производителя, чтобы избежать коррозии.) Все компоненты отопления должны быть выбраны для работы с минимальной температурой воды 170 F, предполагая дифференциальную температуру 20 F через подачу и возврат линии воды Полем
- ^ Bell, Am (1957): локомотивы, седьмое издание , добродетель и компания, Лондон.
- ^ Jump up to: а беременный в Управление котлами парами (PDF) . Тол. Публикация безопасности железной дороги 6 (второе изд.). Садбери, Саффолк : Управление железной дороги и дороги . 2007 [2005]. Архивировано (PDF) из оригинала 6 февраля 2021 года . Получено 28 июня 2021 года - через Ассоциацию туристов и наследия Rail Australia.
- ^ "Очистка и осмотр локомотива" на YouTube
Внешние ссылки
[ редактировать ]