История энергетической техники - Белькинд Л.Д.
Скачать (прямая ссылка):
типом являлся простой цилиндрический котел /. Затем газовые каналы,
образуемые кладкой котла, дополняются внутренним каналом - жаровой трубой
2 (корнваллийский котел, названный так по месту первого применения),
позднее - две жаровые трубы 3 (ланкаширский котел), а затем - большое
количество так называемых дымогарных труб малого диаметра, либо
продолжавших движение газов за топочной камерой К задней стенке котла (4
-"пролетный" или локомо-
1бв л
к
бильный котел), либо поворачивавших поток газов на 180° с выходом в
передней стенке котла (5 - шотландский ко-гел, получивший широкое
применение в XIX в. в качестве судового котла). Наконец, паровозный котел
6 завершил развитие жаротрубных котлов.
/
Рис. 3-15. Исторический процесс дробления водяйого • пространства и
газового тракта котлов.
1 - цилиндрический котел; 2 - корнваллийский'котел; 3-ланкаширский котел;
4-пролетный котел; 5 - шотландский котел; 6-локомотивный котел; 7 - котел
"двойка-; 8 - котел "шестерка-; 9 - котел Альбана; 10 - двухкамерный
котел.
Дробление водяного пространства котлов в виде "дво-ек" 7, "шестерок" 8,
"девяток" осуществлялось довольна Широко в фабрично-заводских установках,
причем в зависимости от расположения нижних труб такие котлы под-
Разделялись на котлы "с кипятильником" и котлы "с подогревателем". На
рис. 3-15, 8 представлен котел "шестер-а>> с подогревателем, у которого
укороченные нижние Рубы подогреваются топочными газами после верхних и
Ужат для подогрева питательной воды.
167
Рост давления привел к Необходимости уменьшения диаметра трубок до
величины порядка 100 мм- Тонкие трубы представляли широкие возможности
компоновок самых разнообразных комбинаций поверхностей нагрева, но при
Рис. 3-16. Однокамерный водотрубный котел.
1-камера; 2-трубки; 3-паросборник. I
условии обеспечения надежной циркуляции воды по трубам котла. Первые
опытьи, не учитывавшие роли циркуляции, были . неудачными.
Сконструированный немецким инженером Э. Альбаном, работавшим в Англии,
однокамерный котел высокого давления (до 40 ати) (рис. 3-16 и
3-15,5) показал, что в глухих трубках котла образуются и застаиваются
пузыри пара, вызывая пережог стенок.
о о о о о о ооооо' о о о о о о оооооо7 о о о оо о
OOOOQOO.
о о о о о о о о о о о о
fmmJ
...I
и В елд!
Рнс. 3-17. Двухкамерный водотрубный котел.
•168.
Позднее Альбан соорудил двухкамерный котел (рис. 3-17 и 3-15,10),
расположив трубы с некоторым наклоном для лучшей циркуляции пароводяной
смеси. Во второй половине XIX в. двухкамерный котел получил большое
распространение в ряде модификаций, предлагавшихся разными фирмами.
Водотрубным котлам предстояло пройти большой путь развития как во второй
половине XIX в., так и в XX в. до наших дней включительно, на чем мы
остановимся в последующих главах. Что касается жаротрубных котлов, то
паровозный и шотландский котлы явились "потолком" их конструктивного
развития, так как наружный барабан котлов этого типа имеет большой
диаметр, не допускающий повышения давления свыше 20-30 ат.
Повысить единичную мощность па-Развитие паровых J
машин росиловых установок можно не толь-
ко путем применения более высокого давления, но также увеличением их
размеров и числа оборотов, что легко видеть из основного выражения
мощности:
pflSn . i 60-75 Л' С''
где р. - среднее индикаторное • давление пара за ход поршня, кГ/смs;
О - площадь поршня, см2;
S - ход поршня, м; п - число оборотов вала в минуту.
Ранние балансирные паровые машины! давали по 15-20 ходов в минуту.
Описанное выше увеличение числа оборотов путем введения промежуточных
валов имело Целью повысить равномерность вращения вала. Рост мощности
требовал увеличения числа ходов поршня. К последней четверти XIX в. число
оборотов вала паровых машин поднялось от десятков до сотен в минуту,
особенно в связи с требованиями транспортных-судовых и паровозных машин.
В паровозных машинах средняя скорость поршня Достигла величины 5-7 м/сек,
во много раз превзойдя начальные значения (порядка 0,5 м/сек). Увеличение
числа оборотов давало, кроме увеличения мощности двигателя и снижения
металлоемкости конструкции, также некоторое повышение к. п. д. Это
происходило вследствие резкого снижения потерь пара от конденсации на
стенках цилинд-Ра, которые у тихоходных машин составляли до 50%
подаваемого к машине пара.
169
Большое значение для повышения к. п. д. паросиловых установок имело
введение многократного расширения пара последовательно в двух, трех и-
реже-четырех цилиндрахЛ
После 1800 г., когда окончился длительный срок привилегий фирмы "Уатт и
Болтон", доставивших компаньонам громадные капиталы, разные изобретатели
паровых двигателей получили, наконец, свободу действий. Благодаря этому
были реализованы запатентованные, но не применявшиеся Уаттом
прогрессивные методы: высокое давление и двойное расширение. В 1804 г. А.
Вульф предложил паровой двигатель, совмещавший положительные
характеристики двигателей Дж. Уатта и Дж. Горнблауэра. От первого был
