« Шотландский » судовой котел (или просто шотландский котел ) — конструкция парового котла, наиболее известная по использованию на судах.
.jpg/1280px-Scotch_marine_boiler_side_section_(Stokers_Manual_1912).jpg)
Общая компоновка представляет собой приземистый горизонтальный цилиндр. Одна или несколько больших цилиндрических топок находятся в нижней части корпуса котла. Над ними расположено множество жаровых труб малого диаметра . Газы и дым из топки проходят в заднюю часть котла, затем возвращаются через маленькие трубы и выходят из дымохода. Концы этих многочисленных трубок закрыты дымовой коробкой снаружи корпуса котла. [1]
Котёл Scotch — это жаротрубный котел , в котором горячие дымовые газы проходят через трубы, установленные в баке с водой. Таким образом, он является потомком более раннего котла Lancashire , и, как и Lancashire, он использует несколько отдельных топок, чтобы обеспечить большую площадь нагрева для заданной мощности печи. Он отличается от Lancashire в двух отношениях: много трубок малого диаметра (обычно диаметром 3 или 4 дюйма [75 или 100 мм] каждая) используются для увеличения отношения площади нагрева к поперечному сечению. Во-вторых, общая длина котла уменьшается вдвое за счет складывания газового пути обратно на себя.
Дальний конец печи представляет собой закрытый короб, называемый камерой сгорания , который простирается вверх и соединяется с жаровыми трубами.
Передняя стенка камеры сгорания поддерживается от давления пара самими трубами. Задняя поверхность поддерживается стержневыми стойками через заднюю оболочку котла. Над камерой сгорания и трубами находится открытое пространство для сбора пара. Более длинные стержневые стойки проходят по всей длине котла через это пространство, поддерживая концы оболочки котла.
При наличии нескольких печей для каждой печи есть отдельная камера сгорания. Несколько небольших котлов действительно объединяли их в одну камеру, но эта конструкция слабее. Более серьезной проблемой является риск реверсирования тяги, когда выхлопные газы из одной печи могут выдуваться обратно в соседнюю, травмируя работающих перед ней кочегаров.
Первый зарегистрированный котел сопоставимой формы использовался в железнодорожном локомотиве класса «Wilberforce» Хакворта 1830 года. [2] У него был длинный цилиндрический корпус котла, похожий на его более ранний локомотив с обратным дымоходом « Royal George » , но с обратным дымоходом, замененным несколькими небольшими жаровыми трубами, как это было так эффективно продемонстрировано Стефенсоном в его « Rocket » годом ранее. Была использована новая особенность полностью внутренней камеры сгорания. Однако, в отличие от более позднего шотландского котла, он был самоподдерживающимся собственными стойками, а не использовал стойки через стенки корпуса котла. Это позволило полностью удалить из корпуса котла всю сборку внешней трубной доски, топочной трубы, камеры сгорания и жаровых труб как единое целое, что упростило производство и обслуживание. Хотя это была ценная особенность, это стало непрактичным для камер большего диаметра, которым потребовалась бы поддержка оболочки.
Типичная практика для кораблей заключалась в том, чтобы иметь две печи в каждом котле. Меньшие котлы могли иметь только одну, более крупные котлы обычно имели три. Ограничением по размеру котла был объем работы, который мог выполнить каждый кочегар, топя одну печь на человека. [1] Более крупные корабли (то есть все, что больше самого маленького) имели много котлов.
Как и в случае с котлом Ланкашира , печь часто была гофрированной для прочности. У разных производителей были свои особые способы изготовления этих гофр, что привело к их классификации для целей обслуживания под общими названиями: Leeds , Morrison, Fox , Purves или Brown. [3]
Типичная конструкция — «мокрая спина», когда задняя поверхность камеры сгорания покрыта водяной рубашкой, служащей поверхностью нагрева.
Вариант «сухой спины» имеет заднюю часть камеры сгорания в виде открытого короба, подпертого или окруженного только кожухом из листового металла. [4] [5] Это упрощает конструкцию, но также значительно снижает эффективность. Он используется только для небольших котлов, где капитальные затраты перевешивают затраты на топливо. Хотя шотландский котел в настоящее время редко является первичным парогенератором на судне, небольшие конструкции с сухой спиной, такие как Minipac [6], все еще встречаются для поддержки вторичных потребностей, пока они находятся в порту с холодными основными котлами.
Одним из интересных вариантов конструкции с сухим возвратом стал патент на сжигание топлива, склонного к образованию золы. [7] Задняя часть камеры сгорания используется как точка доступа для сепаратора золы, удаляющего золу перед трубками малого диаметра.
Двухконтурная конструкция размещает два котла спина к спине, удаляя заднюю стенку корпуса котла. Топочные камеры и жаровые трубы остаются отдельными. Такая конструкция экономит некоторую часть веса конструкции, но также делает котел длиннее и более сложным для установки на судно. По этой причине они не получили широкого распространения, хотя расположение спина к спине нескольких одноконтурных котлов было обычным явлением. [4]
Модификация " Inglis " [8] добавляет дополнительную камеру сгорания, где дополнительный один большой дымоход возвращается из задней части в переднюю часть котла. Поток через несколько труб, таким образом, идет спереди назад, и поэтому выхлоп находится сзади. Несколько печей будут совместно использовать одну камеру сгорания. [4]
Главным преимуществом Inglis является дополнительная площадь нагрева, которую он добавляет, для сопоставимого объема оболочки, возможно, 20%. [9] Удивительно, но это не из-за дополнительной камеры сгорания, а из-за удлинения узких жаровых труб. Теперь они могут проходить по всей длине оболочки котла, а не только по довольно короткому расстоянию от внутренней камеры сгорания до передней трубной доски. Несмотря на это преимущество, оно редко используется.
Шотландский морской котел получил почти повсеместное применение в период расцвета парового движения, особенно в наиболее совершенных поршневых двигателях, таких как двигатели тройного расширения . Он продолжался с конца эпохи котлов низкого давления в середине XIX века до начала XX века и появления паровых турбин с водотрубными котлами высокого давления, такими как Yarrow .
Большие или быстрые корабли могли потребовать очень много котлов. На «Титанике» было 29 котлов: 24 двухсторонних и 5 меньших односторонних. Большие котлы были 15 футов 9 дюймов (4,80 м) в диаметре и 20 футов (6,1 м) в длину, меньшие были 11 футов 9 дюймов (3,58 м) в длину. Все концы имели 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 , работающие на двигателях внутреннего сгорания, также несли шотландские котлы. Так называемые выхлопные котлы нагревались горячим выхлопным газом главных двигателей. Примером могут служить дизельные пассажирские суда класса «Монте», построенные в Германии в 1920-х годах, каждое из которых было оснащено двумя котлами. Вырабатываемый пар использовался для вспомогательных машин. [11]
Многочисленные шотландские котлы используются на судах с 2010 года, и новые котлы могут быть построены для замены отслуживших свой срок. Примеры сохранившихся паровых судов, использующих шотландские котлы, включают:
Медиа, связанные с шотландскими морскими котлами на Wikimedia Commons