Котла Стирлинга является ранней формой котла водотрубного, используется для выработки пары в крупных наземных стационарных установках. Хотя он широко использовался примерно в 1900 году, в настоящее время он потерял популярность и редко встречается.
Котлы Стирлинга являются одним из наиболее крупных устройств водотрубного котла: приемлемы для стационарного использования, но непрактичны для мобильного использования, за исключением больших кораблей со скромными требованиями к мощности. Они состоят из большой кирпичной камеры с извилистым газовым трактом, проходящим через почти вертикальные водяные трубы, зигзагообразные между несколькими паровыми и водяными барабанами.
Они относятся к числу более старых «крупнотрубных» конструкций водотрубных котлов, имеющих водяные трубы диаметром около 3¼ дюйма (83 мм). Трубки расположены почти вертикальными рядами 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 рядов пробирок на единицу меньше, то есть 2, 3 или 4 банка.
Газовый поток из топки проходит по очереди через каждую банку. Частичный дефлектор огнеупоров плиток укладывают на каждый берегу, чтобы заставить газы течь первые вверх, а затем вниз через каждый банк. Что необычно, большая часть потока газа идет вдоль оси трубок, а не поперек них.
Вся циркуляция, как вверх, так и вниз, осуществляется через нагревательные трубы, и нет отдельных внешних сливных труб. Однако паровые барабаны и (в котле с 5 барабанами) водяные барабаны связаны короткими горизонтальными трубами, которые образуют часть циркуляционного контура.
Сами трубы - это цельнотянутые стальные трубы, в основном прямые, со слегка загнутыми концами. Котел устроен в большом помещении, построенном из кирпича, но паровые барабаны подвешены на отдельной балочной конструкции внутри него, чтобы обеспечить расширение за счет тепла. Трубки и водяные бочки, в свою очередь, подвешены к паровым барабанам, чтобы обеспечить свободное расширение без деформации концов труб. Благодаря изогнутым концам водяные трубки могут входить в барабаны радиально, что обеспечивает легкое уплотнение, но это также было особенностью, которая, согласно моде того времени, считалась важной из-за расширения.
Котлы Стирлинга могут изготавливаться очень больших размеров. Обычно используется стандартная конструкция, но различной ширины в зависимости от потребности.
Если установлен пароперегреватель, он устанавливается в виде прямых или шпилечных труб в верхней части котла между двумя первыми паровыми барабанами. Перегородки сначала направляют поток газа через эту зону, поэтому он может достичь максимальной температуры.
Можно сжигать широкий спектр видов топлива, чему способствует большая площадь решетки, которую можно легко увеличить, если этого требует некачественное топливо. Первоначально 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 стокер с цепной подачей, если требуется высокая скорость стрельбы.
Три барабана форма также используются в качестве котла-утилизатора, с помощью выхлопных газов от сталелитейного завода или других промышленных процессов.
Поскольку газовый поток проходит через каждую группу трубок по очереди, более поздние группы имеют значительно более низкую температуру. Это способствует «чрезвычайно эффективной» циркуляции за счет эффекта термосифона. Уровень воды поддерживается примерно наполовину заполненными паровыми барабанами, поэтому трубки работают в «утопленном» состоянии с постоянно погруженными верхними концами.
Поток в первом ряду направлен вверх по мере нагрева трубок, чему способствует их почти вертикальное положение. Более холодная вода в более поздних водяных трубках опускается. Циркуляция завершается соединительными трубами между паровыми барабанами. Циркуляция более активна в более ранних, более горячих контурах.
В форме с четырьмя барабанами обращение в среднем банке может быть разделено между нисходящим контуром с первым банком и восходящим контуром со следующим банком.
Питательная вода подается в последний паровой барабан и распределяется по внутреннему желобу. Холодная питательная вода медленно спускается через последний ряд трубок в последний водяной барабан.
Любые осаждаемые отложения (в просторечии «грязь») будут выходить из раствора в этом контуре и накапливаться в последней емкости с водой. Это удерживает их от более активных первых групп трубок, уменьшая проблемы и неэффективность накопления накипи в основных нагревательных трубках. Поскольку последний водяной барабан также может использоваться для улавливания «грязи» (т.е. «сборщик грязи»), его иногда называют «грязевым барабаном».
У конструкции Стирлинга есть три преимущества:
Хотя в целом они похожи, выпускаются варианты с разным количеством блоков трубок.
Эта более простая форма в основном используется для малых мощностей или для рекуперации тепла из других печных газов.
Это основная форма котла, которая дает эффективные результаты при экономичной конструкции.
Морская версия котла также этой формы.
Это более сложная форма, в которой для повышения эффективности используется дополнительный блок трубок. Он наиболее популярен для крупных установок, таких как электростанции, или там, где больше всего требуется эффективность, чтобы получить максимальный нагрев от ограниченного запаса топлива.
Хотя в основном это наземный котел, четырехбарабанная форма также использовалась в качестве морского котла для питания больших кораблей.
Кирпичная кладка была заменена коробчатым стальным корпусом, облицованным огнеупорным кирпичом. Диаметр воды трубки был уменьшен до от 2 до 2 1 / 2 дюйма (50,8 и 63,5 мм). Чтобы избежать проблем со смещением уровня воды при качении корабля, бочки с водой были расположены поперек корпуса и снабжены внутренними перегородками.