.png/1280px-Thimble_tube_boiler_(BR77_Machinery_Handbook).png)
Котел с трубчатой головкой — это разновидность парового котла, обычно используемого в качестве вспомогательного котла или котла-утилизатора . Они имеют вертикальную ориентацию и считаются разновидностью водотрубного котла .
Характерной особенностью этого котла являются его «трубы-наперстки». Это короткие горизонтальные водяные трубы , закрытые с одного конца и сужающиеся. Таким образом, они похожи на котел с полевыми трубами , который также использует закрытые с одного конца трубы, но с важными отличиями. Котел с полевыми трубами использует вертикальные трубы, направленные вниз, и они также имеют внутреннюю трубу. Эта дополнительная труба разделяет поток на центральный холодный нисходящий поток и восходящий внешний поток нагретой воды и кипящего пара. В трубе-наперстке такого разделения нет, и поэтому кипение является случайным процессом с потоком вперед и назад по трубе.
Котел с трубчатым наконечником был разработан после экспериментов Томаса Кларксона и до сих пор прочно ассоциируется с фирмой Кларксона как с производителем. [1] Другие производители также производили их в меньших количествах. В 1935 году, спустя несколько десятилетий после того, как Кларксон начал производство, компания Niven из Ньюкасла-апон-Тайн получила патент на сравнительно небольшое усовершенствование. [2]
Поскольку кипение является случайным, котел ограничен как по своей испарительной способности, так и по максимальной температуре топки. Однако котел может предложить большую площадь нагрева в небольшом объеме, его строительство стоит сравнительно недорого по сравнению с этой площадью и он также доступен для очистки. Соответственно, котел обычно не использовался в качестве первичного парогенератора, а, как правило, как вспомогательный котел, поддерживающий вторичные или гостиничные услуги, особенно на борту судов.
Котлы также в основном использовались как котлы-утилизаторы тепла , от выхлопов больших судовых дизельных двигателей , поскольку они работали при более низкой температуре, чем котел с прямым нагревом. Некоторые были оборудованы как составные котлы, нагреваемые выхлопными газами на ходу или мазутом в порту.
Для котлов с трубчатыми наперстками требуются горизонтальные трубы, чтобы обеспечить переменный поток кипения, поэтому кожухи котлов сконструированы как вертикальные котлы. Большинство из них имеют большой вертикальный центральный дымоход, в который из окружающей водяной рубашки выступают трубки-наперстки. Эти трубки-наперстки изготавливаются путем глубокой вытяжки стали — процесса, который не был доступен в викторианские времена, но стал дешевым средством производства, как только стал доступен. Горячий газ поступает снизу и выходит сверху котла. Чтобы улучшить поток газа по трубам, в центральное пространство на стержне или цепи опускается ряд горизонтальных дисков, заставляя поток газа радиально выходить через трубы. [2] Очистка этих направленных внутрь наперстков может быть затруднена. В патенте Clarksons 1954 года описывается кожух котла с раздвижной заслонкой снаружи для доступа к центральному дымоходу. [3]
Альтернативная форма имела центральный водяной бак с направленными наружу наперстками, окруженными сухим кожухом из листового металла. Они были несколько менее эффективны из-за потерь тепла через кожух, но были более доступны для очистки труб. Они использовались для промышленной рекуперации тепла с грязными дымовыми газами. Небольшим недостатком наперстковой трубки является то, что хотя внешнюю огневую сторону наперстка легко чистить, внутреннюю водяную сторону трудно или невозможно. Любое накопление накипи здесь должно быть удалено на «толщине яичной скорлупы», прежде чем это станет невозможным. [4]
В тех случаях, когда котел был предназначен для составного сжигания, использовалась версия с центральным дымоходом с мазутным сжиганием. В котлах с огневым сжиганием иногда также использовались вертикальные водяные трубы более традиционной формы для улучшения циркуляции. [1] Могли быть даже перекрестные трубы, как в обычном вертикальном перекрестнотрубном котле . [3] Распространенная форма для судов имела как внутренние, так и внешние дымоходы с отдельными газовыми контурами для каждого; внутренний использовался для сжигания мазута, а внешний — для рекуперации тепла отработавших газов. [5] Это позволяло избежать проблем с обратным потоком отработавших газов в дымоход, работающий на мазуте. Другая составная форма для судов использовала два котла: один минимальной формы с центральным дымоходом, используемый в качестве экономайзера глушителя для дизельных двигателей, а другой — как чисто мазутный котел с центральным дымоходом. [6] Экономайзер использовался 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 подогреваемых грузов, таких как банановые лодки и пассажирские лайнеры.
Типичный котел может иметь диаметр 7 футов (2,1 м) и высоту 18 футов (5,5 м).
Основное применение было от первых дизельных моторных судов 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 парового котла с трубчатым кожухом в качестве генератора электроэнергии с прямым нагревом был эксперимент, проведенный в 1920 году на паровых вагонах Leyland . [7] [8] Этот котел, работающий на коксе , имел диаметр 2 фута (0,61 м), высоту 2,75 фута (0,84 м) и имел 128 труб. [7] В следующем году Clarkson представили свой собственный паровой вагон весом 3 тонны на выставке коммерческих автомобилей в Олимпии. [9]
