Судовой котел «Шотландский» (или просто котел «Шотландский» ) — это конструкция парового котла, наиболее известная благодаря использованию на судах.
.jpg/1280px-Scotch_marine_boiler_side_section_(Stokers_Manual_1912).jpg)
Общая компоновка представляет собой приземистый горизонтальный цилиндр. В нижней части корпуса котла находится одна или несколько крупных цилиндрических топок. Над ним расположено множество дымовых труб малого диаметра . Газы и дым из печи проходят в заднюю часть котла, затем возвращаются через небольшие трубки вверх и выходят из дымохода. Концы этих многочисленных труб закрыты дымовой камерой снаружи корпуса котла. [1]
Котел Scotch представляет собой жаротрубный котел , в котором горячие дымовые газы проходят через трубы, установленные внутри резервуара с водой. Таким образом, он является потомком более раннего котла Ланкашира и, как и Ланкашир, использует несколько отдельных печей, чтобы обеспечить большую площадь нагрева при заданной мощности печи. Он отличается от Ланкашира в двух отношениях: используется множество трубок малого диаметра (обычно 3 или 4 дюйма [75 или 100 мм] в диаметре каждая) для увеличения соотношения площади нагрева к поперечному сечению. Во-вторых, общая длина котла уменьшается вдвое за счет складывания газового тракта обратно на себя.
Дальний конец печи представляет собой закрытую коробку, называемую камерой сгорания , которая простирается вверх и соединяется с дымовыми трубами.
Передняя стенка камеры сгорания поддерживается от давления пара самими трубками. Задняя поверхность удерживается стержнями через заднюю обшивку котла. Над камерой сгорания и трубами находится открытое пространство для сбора пара. Длинные стержни большего размера проходят через это пространство по всей длине котла, поддерживая концы корпуса котла.
При наличии нескольких печей для каждой печи имеется отдельная камера сгорания. Несколько небольших котлов все-таки соединили их в одну камеру, но эта конструкция более слабая. Более серьезной проблемой является риск изменения направления тяги, когда выхлопные газы из одной печи могут дуть назад и вылетать из соседней, травмируя работающих перед ней кочегаров.
Первый зарегистрированный котел сопоставимой формы был использован в железнодорожном локомотиве Хакворта класса « Уилберфорс » 1830 года . дымоход заменен множеством небольших дымовых труб, что так эффективно продемонстрировал Стефенсон на своей « Ракете » годом ранее. Была использована новая особенность — полностью внутренняя камера сгорания. Однако, в отличие от более позднего котла Scotch, он опирался на собственные опоры, а не на опоры через стенки корпуса котла. Это позволило снять всю сборку внешней трубной доски, топочной трубы, камеры сгорания и дымовых труб с корпуса котла как один блок, что упростило изготовление и обслуживание. Несмотря на то, что это ценная особенность, она стала непрактичной для камер большего диаметра, для которых требовалась поддержка корпуса.
Типичной практикой для кораблей было наличие двух топок в каждом котле. Котлы меньшего размера могли иметь только один, котлы большего размера обычно имели три. Ограничением размера котла был объем работы, который мог выполнить каждый кочегар, растопив одну печь на человека. [1] На больших кораблях (то есть на кораблях, превосходящих самые маленькие) будет много котлов.
Как и в случае с ланкаширским котлом , печь для прочности часто гофрировали. У разных производителей были свои собственные способы изготовления этих гофров, что привело к их классификации для целей технического обслуживания под широкими названиями: Лидс , Моррисон, Фокс , Первс или Браун. [3]
Типичная конструкция представляет собой «мокрую заднюю часть», где задняя поверхность камеры сгорания имеет водяную рубашку в качестве поверхности нагрева.
Вариант с «сухой спинкой» имеет заднюю часть камеры сгорания в виде открытой коробки, окруженной или окруженной только оболочкой из листового металла. [4] [5] Это упрощает конструкцию, но также значительно снижает эффективность. Он используется только для небольших котлов, где капитальные затраты превышают затраты на топливо. Хотя котел Scotch в настоящее время редко является основным парогенератором на судне, все еще встречаются небольшие конструкции с сухим парогенератором, такие как Minipac [6] , для обеспечения вторичных потребностей во время стоянки в порту с холодными основными котлами.
Одним из интересных вариантов конструкции сухого типа стал патент на сжигание топлива, склонного к золе. [7] Задняя часть камеры сгорания используется в качестве точки доступа к золоотделителю, удаляющему золу перед трубками малого диаметра.
В двухсторонней конструкции два котла размещаются спина к спине, при этом задняя стенка корпуса котла удаляется. Камеры сгорания и дымовые трубы остаются отдельными. Такая конструкция позволяет сэкономить некоторый вес конструкции, но также делает котел длиннее и усложняет установку на корабль. По этой причине они широко не использовались, хотя расположение нескольких односторонних котлов вплотную друг к другу было обычным явлением. [4]
В модификации « Инглис » [8] добавлена дополнительная камера сгорания, в которой дополнительный один большой дымоход возвращается из задней части котла в переднюю. Таким образом, поток через несколько трубок идет спереди назад, поэтому выхлоп находится сзади. Несколько печей будут использовать одну камеру сгорания. [4]
Основным преимуществом Inglis является дополнительная площадь нагрева, которую он добавляет при сопоставимом объеме корпуса, примерно на 20%. [9] Удивительно, но это не из-за дополнительной камеры сгорания, а из-за удлинения узких дымовых труб. Теперь они могут проходить по всей длине корпуса котла, а не только на более коротком расстоянии от внутренней камеры сгорания до передней трубной пластины. Несмотря на это преимущество, оно используется редко.
Судовой котел Scotch получил почти универсальное применение в период расцвета паровых двигателей, особенно для наиболее совершенных поршневых двигателей, таких как двигатели тройного расширения . Это продолжалось с конца эпохи стоговых котлов низкого давления в середине 19-го века до начала 20-го века и появления паровых турбин с водотрубными котлами высокого давления, таких как Ярроу .
Большим или быстрым кораблям может потребоваться очень много котлов. На «Титанике» было 29 котлов: 24 двухсторонних и 5 односторонних поменьше. Котлы большего размера имели диаметр 15 футов 9 дюймов (4,80 м) и длину 20 футов (6,1 м), длина меньших - 11 футов 9 дюймов (3,58 м). На всех концах было три гофрированные печи Моррисона диаметром 3 фута 9 дюймов (1,14 м), всего 159 печей и рабочее давление 215 фунтов на квадратный дюйм (1480 кПа). [10]
Некоторые теплоходы , оснащенные двигателями внутреннего сгорания, также имели котлы Scotch. Так называемые котлы-утилизаторы обогревались горячими выхлопными газами главных двигателей. Примером могут служить дизельные пассажирские суда класса «Монте», построенные в Германии в 1920-х годах и оснащенные двумя котлами каждый. Образовавшийся пар использовался для вспомогательного оборудования. [11]
По состоянию на 2010 год на судах используются многочисленные котлы Scotch, и могут быть построены новые котлы для замены котлов с истекшим сроком службы. Примеры сохранившихся паровых лодок, в которых используются котлы Scotch, включают:
СМИ, связанные с судовыми котлами Scotch, на Викискладе?