Дымоход (локомотив)
Дымоход через ( дымовая труба или труба в американском и канадском английском языке ) — часть паровоза, которую дым выходит из котла . Кроме того, выхлопные системы паровозов обычно отводят выхлопные газы цилиндров через дымоход, чтобы увеличить тягу через котел. Дымоходы сконструированы таким образом, чтобы отводить выхлопной пар и дым за пределы поля зрения водителя, оставаясь при этом достаточно короткими, чтобы очищать конструкции над головой. В некоторых дымоходах были установлены устройства для подавления распространения искр.
Функция
[ редактировать ]Дымоход обычно располагался в переднем конце паровоза, над дымовой камерой , дальше всего от кабины машиниста и топки . Дымоходы первых локомотивов обычно были достаточно высокими, чтобы выдерживать тягу из-за разницы плотности, вызванную температурой, через жаротрубный котел , пока локомотив находился в неподвижном состоянии. Однако, следуя примеру первого локомотива Ричарда Тревитика в 1804 году, в большинстве конструкций выхлопы парового цилиндра направлялись вверх через дымоход, чтобы создать вакуум в дымовой камере, тем самым ускоряя поток воздуха через топку во время движения локомотива. [1]
Высокие дымоходы на локомотивах с низкими подножками имели дополнительное преимущество: дым и конденсирующийся пар удерживались над полем зрения машиниста. Ограничения по уклону железных дорог, проходящих через холмистую местность, требовали туннелей и подвесных мостов, которые налагали габариты, ограничивающие высоту дымоходов. Увеличение скорости выхлопа пара приводило как к ускорению потока воздуха через топку, так и к подъему дыма выше верхней части дымохода. К 1830-м годам выхлоп пара направлялся через суженное сопло, называемое дымовой трубой , чтобы достичь желаемой скорости через дымоход. Падение давления через сопло дымовой трубы вычиталось из давления котла, подаваемого на паровые поршни. Роберт Стефенсон подсчитал, что некоторые локомотивы потеряли половину своей мощности из-за противодавления в дымоходной трубе . [2]
Поскольку разработки в конструкции котлов привели к повышению эффективности теплопередачи , диаметр дымоходов увеличился, чтобы уменьшить противодавление, а дымоходы стали короче, выбрасывая воздух под дымоход, а не внутри него. Росс Винанс разместил конические «нижние трубы» над дымовыми трубами около 1848 года. [2] для формирования сужающейся части трубки Вентури , при этом дымоход образует расширяющуюся часть. [3] Лучшее понимание сжимаемого потока способствовало созданию более сложных конструкций дымоходов и труб Вентури. Джордж Джексон Черчворд , работавший в Суиндоне на Великой Западной железной дороге , сформулировал простое уравнение для расчета идеальных размеров дымоходов, которое хорошо работало в первые годы 20-го века, но устарело по мере увеличения мощности двигателя. Андре Шапелон во Франции продолжал работать над размерами дымохода и изучал их вместе с размерами дымовой трубы как целостную выхлопную систему . Это привело к созданию его знаменитой системы Килчапа , которая устанавливалась на многие классы локомотивов по всему миру. Даже после того, как использование коммерческих паровозов в большинстве развитых стран мира подошло к концу, аргентинский инженер Ливио Данте Порта продолжал работать над разработкой выхлопных систем паровозов, включая уточнение уравнений для увеличения размеров дымохода.
Искрогасители
[ редактировать ]В локомотивах, построенных в Великобритании , где кокс был наиболее распространенным топливом, часто использовались чугунные дымоходы , поскольку они служили дольше, чем дымоходы, изготовленные из листового металла . Ранние локомотивы Северной Америки часто использовали древесное топливо, в результате чего большое количество тлеющих углей переносилось через котел из топки и выбрасывалось из дымохода высокоскоростным выхлопным паром. [4] Чтобы уменьшить количество пожаров, возникающих из-за вырвавшихся углей, искрогасители в дымоходах локомотивов, работающих на дровах, стали использовать . Трудность литья сложных искрогасителей способствовала изготовлению дымоходов из листового металла для дровяных локомотивов. [5]
Ранние искрогасители представляли собой просто экраны из железной проволоки , установленные внутри батареи. Однако экран снизил скорость выхода дыма и пара из котла. Кроме того, угли, попавшие в сетку, еще больше уменьшали доступное пространство для прохождения пара, а дым и тепло, выделяемые горящими углями, быстро расплавляли проволочную сетку. Диаметр верха дымохода был увеличен, чтобы увеличить площадь поверхности сетки и уменьшить скорость дыма через сетку, чтобы угли могли упасть с сетки в сборники. В ответ на иск о нарушении патентных прав 1857 года компания Baldwin Locomotive Works составила схему, иллюстрирующую 57 различных конструкций искрогасительных дымоходов. [4]
Самой популярной конструкцией был капотный дымоход. Капот представлял собой воронкообразный конус из листового металла, надеваемый на обычный цилиндрический дымоход. Нижняя часть конуса небольшого диаметра служила бункером для сбора падающих углей. Верхняя часть конуса скрывала внутренний конус в верхней части цилиндрического дымохода, который отклонял выходящий пар, дым и угли наружу, к внутренним стенкам внешнего конуса. Ожидалось, что более тяжелые угли упадут в бункер внизу, а более легкие пар и дым пойдут вверх через проволочный экран через верхний конец внешнего конуса большого диаметра. Отклонение углей обычно ограничивало срок службы экрана тремя или четырьмя неделями. Некоторые из этих дымоходов имели приспособления для сбрасывания собранных углей в часть дымовой камеры, называемую подсокровищницей. Сложные конструкции, такие как Radley & Hunter, включали в капот различные центробежные разделительные перегородки. Поскольку уголь заменил древесное топливо, капот превратился в простую ромбовидную трубу с внутренним отклоняющим конусом с верхним проволочным экраном или без него, но без бункера для сбора. [4]
Эстетика
[ редактировать ]Капотная труба стала одной из самых отличительных особенностей американских локомотивов XIX века. Это, наряду с большой прямоугольной масляной фарой , придавало им вид величия. [4] Многие дизайнеры или железнодорожные компании имели свой собственный отличительный стиль, например, дымоход Уильяма Адамса XIX века «Дымовая труба» на Лондонской и Юго-Западной железной дороге или дымоходы с медными крышками на Великой Западной железной дороге .
По мере того, как котлы локомотивов становились больше, пространство, доступное для дымоходов, уменьшалось, потому что они все еще должны были умещаться в пределах той же габаритной ширины . Это снизило эффективность дымохода по удержанию выхлопных газов вдали от прямой видимости машиниста, и в результате локомотивы пришлось оснащать такими устройствами, как дымовые дефлекторы .
Примечания
[ редактировать ]- ^ Уайт, стр.111
- ^ Jump up to: а б Уайт, стр.112
- ^ Сирс и Земански, стр.315.
- ^ Jump up to: а б с д Белый стр.114-121
- ^ Филлипс стр.62
Источники
[ редактировать ]- Филлипс, Лэнс (1965). Вон идет поезд . Крэнберри, Нью-Джерси: AS Barnes and Company. ISBN 0-498-06303-8 .
- Сирс, Фрэнсис Уэстон; Земанский, Марк В. (1964). Университетская физика (Третье изд.). Ридинг, Массачусетс: Издательство Addison-Wesley.
- Уайт, Джон Х. младший (1979). История американского локомотива (изд. Дувра). Нью-Йорк: Dover Publications. ISBN 0-486-23818-0 .
