.jpg/1280px-Stirling_boiler_(Heat_Engines,_1913).jpg)
Котел Стирлинга — ранняя форма водотрубного котла , использовавшаяся для получения пара на крупных наземных стационарных установках. Хотя он широко использовался около 1900 года, сейчас он вышел из моды и встречается редко.
.jpg/1280px-Stirling_four-drum_watertube_boiler_(Rankin_Kennedy,_Modern_Engines,_Vol_VI).jpg)
.jpg/1280px-Mount_Molloy_QLD_4871,_Australia_-_panoramio_(13).jpg)
Котлы Стирлинга являются одним из самых крупных устройств для водотрубного котла: приемлемы для стационарного использования, но непрактичны для мобильного использования, за исключением крупных судов с умеренными требованиями к мощности. Они состоят из большой кирпичной камеры с извилистым газовым путем через нее, проходящим по почти вертикальным водяным трубам, которые зигзагом проходят между несколькими паровыми барабанами и водяными барабанами.
Они относятся к более старым, «крупнотрубным» конструкциям водотрубных котлов , [1] имеющим водяные трубы диаметром около 3¼ дюйма (83 мм). [2] Трубы расположены в почти вертикальных пакетах между несколькими цилиндрическими горизонтальными паровыми барабанами (вверху) и водяными барабанами (внизу). Количество барабанов варьируется, и конструкции Стирлинга подразделяются на 3-, 4- и 5-барабанные котлы. Количество трубных пакетов на один меньше, т. е. 2, 3 или 4 пакета.
Газовый поток из печи проходит через каждый ряд по очереди. Частичные перегородки из огнеупорных плиток уложены на каждом ряду, чтобы заставить газы течь сначала вверх, а затем вниз через каждый ряд. Необычно, что большая часть газового потока идет вдоль оси труб, а не поперек них.
Вся циркуляция, как вверх, так и вниз, осуществляется через нагревательные трубы, и нет никаких отдельных внешних опускных труб . Паровые барабаны и (в 5-барабанновом котле) водяные барабаны, однако, соединены короткими горизонтальными трубами, и они образуют часть циркуляционного контура.
Сами трубы изготавливаются из бесшовной тянутой стали и в основном прямые, с плавно изогнутыми концами. [3] Установка котла представляет собой большой кирпичный корпус, но паровые барабаны подвешены к отдельной балочной раме внутри него, чтобы обеспечить расширение при нагревании. Трубы и водяные барабаны в свою очередь подвешены к паровым барабанам, снова чтобы обеспечить свободное расширение без напряжения концов труб. Благодаря своим изогнутым концам водяные трубы могут входить в барабаны радиально, что обеспечивает легкую герметизацию, но это также было особенностью, которая, согласно моде того времени, считалась важной из-за расширения .
Котлы Стирлинга могут быть изготовлены в очень больших размерах. Обычно используется стандартная конструкция, но различной ширины, в зависимости от потребности. [2]
Если установлен пароперегреватель , он устанавливается в виде прямых или шпильковых труб в верхней части котла между первыми двумя паровыми барабанами. Перегородки направляют поток газа сначала через эту область, чтобы он мог достичь самой высокой температуры.
Можно сжигать широкий спектр видов топлива, чему способствует большая площадь решетки, которую можно легко увеличить, если этого требует некачественное топливо. Первоначальные котлы были разработаны для сжигания угля , но с тех пор они использовались для сжигания многих видов древесных или растительных отходов.
Также может быть установлен автоматический кочерга с цепной подачей топлива , если требуется высокая интенсивность горения.
Трехбарабанный котёл также используется в качестве котла-утилизатора , использующего отходящие газы сталелитейных заводов или других промышленных процессов. [2]
Поскольку поток газа проходит через каждый трубный блок по очереди, последние блоки имеют значительно более низкую температуру. Это способствует «чрезвычайно эффективной» циркуляции [3] за счет термосифонного эффекта. Уровень воды поддерживается при заполненных примерно наполовину паровых барабанах, поэтому трубы работают в «затопленном» состоянии, а их верхние концы постоянно погружены в воду.
Поток в первом блоке направлен вверх, поскольку трубы нагреваются, чему способствует их почти вертикальное положение. Более холодная вода в более поздних водяных трубах опускается вниз. Циркуляция завершается соединительными трубами между паровыми барабанами. [2] Циркуляция более активна в более ранних, более горячих контурах.
В четырехбарабанной форме циркуляция в пределах среднего банка может быть разделена на нисходящий контур с первым банком и восходящий контур со следующим банком. [2]
Питательная вода подается в последний паровой барабан и распределяется по внутреннему желобу. Холодная питательная вода медленно опускается через последний трубный пучок и попадает в последний водяной барабан. [3]
Любые осаждаемые отложения (в просторечии «грязь») будут выходить из раствора в этом контуре и накапливаться в конечном водяном барабане. Это удерживает их подальше от более активных ранних трубных пучков, уменьшая проблемы и неэффективность образования накипи в основных нагревательных трубах. [2] Поскольку последний водяной барабан может также использоваться для улавливания «грязи» (т. е. «грязеуловитель»), его иногда называют «грязевым барабаном».
Конструкция Стирлинга имеет три преимущества:
.jpg/1280px-Stirling_three-drum_watertube_boiler_(Rankin_Kennedy,_Modern_Engines,_Vol_VI).jpg)
Несмотря на то, что они в целом схожи, выпускаются варианты с разным количеством трубных блоков.
Эта более простая форма в основном используется для установок малой мощности или для рекуперации тепла из других топочных газов.
Это основная форма котла, которая обеспечивает эффективные результаты при экономичной конструкции. [2]
Морской вариант котла также имеет такую форму.
Это более сложная форма, которая использует дополнительный трубный блок для повышения эффективности. Она наиболее популярна для крупных установок, таких как электростанции , или там, где эффективность больше всего нужна, чтобы получить максимальное тепло от ограниченной топливной емкости.
Хотя котел с четырьмя барабанами обычно использовался на суше, его также использовали в качестве морского котла для питания больших кораблей . [4]
Кирпичная установка была заменена на коробчатый стальной корпус, облицованный огнеупорным кирпичом. Диаметр водопроводной трубы был уменьшен до 2 и 2+1 ⁄ 2 дюйма (50,8 и 63,5 мм). Чтобы избежать проблем с уровнем воды, смещающимся при качке судна, водосборники были расположены поперек корпуса и снабжены внутренними перегородками.
