Войти
Котел тысячелистника, с удаленными дымоходом и внешним кожухом Котлы тысячелистника - важный класс водотрубных котлов высокого давления. Они были разработаны Yarrow Co. (Лондон), судостроителями и инженерами и широко использовались на кораблях, в частности военных кораблях.
Конструкция котла Yarrow характерна для трехбарабанного типа. котел : два ряда прямых водоводов расположены в треугольный ряд, между ними расположена одна топка. Сверху между ними установлен одиночный паровой барабан, а у основания каждого банка - водяные бочки меньшего размера. Циркуляция вверх и вниз происходит внутри одного и того же ряда трубок. Отличительными особенностями Yarrow были использование прямых труб, а также циркуляция в обоих направлениях, происходящая полностью внутри ряда труб, а не использование внешних сливных стаканов.
Раннее использование водотрубных котлов в Королевском флоте временами вызывало споры, что привело к около 1900 года. Эти первые котлы, такие как Belleville и Niclausse, имели конструкцию с большими трубами, с простыми прямыми трубами диаметром около 4 дюймов, расположенными под малым углом к горизонтальный. Эти трубы были соединены в чугунные коллекторы, и в этих соединениях возникали проблемы с утечкой. В то время предполагалось, что тепловое расширение в этих прямых трубках вызывает деформацию соединений. Эти котлы также были большими, и, хотя они были установлены на многих броненосных кораблях до дредноутов, они не могли быть установлены на небольших торпедных катерах и первых эсминцах, которые тогда еще были активное развитие.
Чтобы обеспечить более легкий котел для малых судов, были разработаны типы «Экспресс». В них использовались водяные трубы меньшего размера диаметром около 2 дюймов, что давало большее отношение площади нагрева к объему (и весу). Большинство из них были трехбарабанного типа , в частности Du Конструкции Temple и Normand. Это дало более вертикальное расположение водяных трубок, что способствовало циркуляции термосифона в этих узких трубках. Предыдущие проблемы расширения трубок все еще были теоретической проблемой, и поэтому трубки были либо изогнуты, либо даже свернуты в шпильки и S-образные формы, чтобы увеличить площадь нагрева. На практике эти формы породили еще две практические проблемы: трудности с очисткой трубок, а также трудности с образованием надежного соединения с водяными барабанами, особенно там, где трубы входят в барабан под разными углами.
Альфред Ярроу разработал свой котел в ответ на другие, которые уже разработали водотрубные котлы. Это был долгий процесс, основанный на теоретическом эксперименте. а не эволюция практических котлов. Работы начались в 1877 году, и первый коммерческий котел был поставлен только 10 лет спустя, торпедный катер 1887 года.
Несмотря на долгую историю существования котла, происхождение котла было самым прямым. Первоначальный разговор Ярроу с Уильямом Крашем, главой котельного отдела, как записано, включал в себя довольно прямой подход и высказывания Ярроу: «Мы должны проснуться насчет водотрубных котлов», «Почему не такой котел?» (складывая пальцы вместе, как будто молится) и "Прямые трубки?" уже выразили два из трех основных принципов конструкции котла.
Первые проектировщики водяных труб были озабочены расширением труб котла при нагревании. Были предприняты усилия, чтобы позволить им свободно расширяться, в частности, чтобы те, которые были ближе к печи, могли расширяться относительно больше, чем те, что дальше. Обычно это делалось путем расположения трубок в виде больших петлевых кривых, как в случае котла Thornycroft. У них были трудности при изготовлении и требовалась поддержка при использовании.
Ярроу признал, что температура наполненных водой трубок поддерживалась относительно низкой и была постоянной среди них, при условии, что они оставались полными воды и не допускалось кипения внутри самих трубок. Высокие температуры и колебания возникали только тогда, когда трубы заполнялись паром, что также нарушало циркуляцию.
Таким образом, он пришел к выводу, что прямые водяные трубы приемлемы и имеют очевидные преимущества для производства и очистки в процессе эксплуатации.
Получение труб, способных выдерживать возрастающее давление в котле, было трудным, и большинство производителей имели уже были проблемы со сваркой в трубках. Менее очевидным преимуществом прямых трубок было то, что они могли использовать недавно разработанные, которые сейчас производятся для велосипедов производства.
Эксперимент Ярроу с U-образной циркуляцией 
Очистка котла тысячелистника Уже было признано, что водотрубный котел полагался на непрерывный поток через водяные трубы, и что это должно происходить за счет эффекта термосифона, а не непрактично требовать насоса.
Нагреваемые водяные трубы представляли собой большое количество трубок малого диаметра, установленных между большими барабанами: водяные барабаны внизу и паровые барабаны вверху. Исследования Фэйрбэрна уже показали важность диаметра трубы и то, как трубы малого диаметра могут легко выдерживать гораздо более высокое давление, чем трубы большого диаметра. Барабаны выдерживали давление благодаря своей прочной конструкции. Установленные на них люки позволяли проводить регулярный внутренний осмотр.
Предполагалось, что поток через водяные трубы будет направлен вверх из-за их нагрева в печи, и что уравновешивающий нисходящий поток потребует внешних ненагреваемых сливных стаканов. В большинстве конструкций водяных труб это были несколько внешних труб большого диаметра от парового барабана до водяного барабана. Таким образом, эти трубы большого диаметра представляли проблему с точки зрения надежности из-за их жесткости и действующих на них нагрузок.
Альфред Ярроу провел знаменитый эксперимент, в котором опроверг это предположение. Источники неясно, обнаружил ли он это во время эксперимента или провел эксперимент просто для демонстрации теории, которой он уже придерживался.
Вертикальная U-образная трубка была расположена так, чтобы ее можно было нагревать с помощью серии горелок Бунзена с каждой стороны. Простой расходомер показал направление и приблизительную силу любого потока через резервуар наверху, соединяющий два плеча U.
Когда только одна сторона U была нагрета, ожидался восходящий поток нагретая вода в этом рукаве трубки.
Когда тепло было приложено к ненагретой руке, традиционная теория предсказывала, что циркуляционный поток замедлится или полностью прекратится. На практике поток действительно увеличился. Эксперимент Ярроу показал, что при условии некоторой асимметрии нагрева, циркуляция может продолжаться, а нагрев охлаждающей сливной трубы может даже увеличить этот поток.
Затем Ярроу повторил эксперимент, сначала с U-образной трубкой под небольшим углом к горизонтали, наконец, со всей системой под давлением. Результаты были такими же, и тираж сохранился.
Таким образом, в бойлере Ярроу можно обойтись без отдельных внешних сливных труб. Поток полностью находился внутри нагретых водяных труб, вверх внутри ближайших к печи и вниз через трубы во внешних рядах берега.
Концевая полусекция котла, показывающая закрывающую печь и дымоход. Производственный котел Ярроу имел простую и отличительную конструкцию, которая впоследствии практически не изменилась. Три барабана были расположены в форме треугольника: один большой паровой барабан вверху и два меньших водяных барабана внизу. Они были связаны прямыми водяными трубками в многорядном ряду с каждым водяным барабаном.
Топка размещалась в пространстве между рядами труб. Ранние котлы работали вручную на угле, позже на жидком топливе. Котел был заключен в герметичный стальной кожух, облицованный огнеупорным кирпичом. Облицованные кирпичом торцевые стены этого корпуса вмещали топки или каменоломни для нефтяных горелок, но не имели поверхности нагрева. Дымоход от котла находился в центре верхней части кожуха, а отработанные газы проходили вокруг парового барабана. Чтобы уменьшить коррозию барабана от дымовых газов, его иногда оборачивали простым дефлекторным кожухом. Обычно нижняя часть водяных барабанов выходила за пределы кожуха, но выступали только концы парового барабана. Его было около одной трети диаметра парового барабана, этого было достаточно, чтобы покрыть концы погруженных водяных труб.
Вес котла приходился на бочки с водой, а значит, на опоры на палубе пожарной квартиры. Паровой барабан поддерживался только водяными трубами и мог свободно перемещаться с тепловым расширением. При перегреве элементы перегревателя подвешивались к этому барабану. По сравнению с более ранними шотландскими и локомотивными котлами, водотрубные котлы с уменьшенным объемом воды считались легкими и не требовали обширных опор.
Котел Раннего Ярроу с D-образными желобами для воды Первые водяные бочки или "желоба" тысячелистника имели D-образную форму с плоская трубная пластина, чтобы обеспечить легкий монтаж трубок. Трубная пластина была прикреплена к желобу болтами и могла быть разобрана для обслуживания и очистки трубки.
Эта форма D не является идеальным для барабана под давлением, хотя, как давление будет иметь тенденцию к искажению ее в более круглое сечение. Опыт взрывов котлов показал, что острые внутренние углы внутри котлов также подвержены эрозии в результате проточки.
В более поздних котлах использовалось более округлое сечение, несмотря на трудности с вставкой и герметизацией концов труб, когда они больше не были перпендикулярны. Эти более поздние барабаны имели на концах люки для доступа.
Циркуляция в котле Ярроу зависела от разницы температур между внутренним и внешним рядами трубок и, в частности, от скорости кипения. Хотя это легко поддерживать на низких мощностях, бойлер тысячелистника с более высоким давлением будет иметь меньшую разницу температур и, следовательно, будет иметь менее эффективную циркуляцию. Этому эффекту можно противодействовать, установив внешние сливные трубы за пределами обогреваемой зоны дымохода.
Хотя для большинства котлов Ярроу не требовались сливные трубы, некоторые были оснащены ими.
Первый двухсторонний котел был построен в 1905 году для испанцев. правительство. Конструкция уже хорошо подходила для сжигания с обоих концов, и было обнаружено, что двухсторонние котлы были немного более эффективными в использовании.
Верфь Ярроу всегда была ограничена в размерах кораблей, которые она могла построить. Многие из их котлов предназначались для больших военных кораблей, и Ярроу поставлял их в качестве компонентов на строительные верфи с большими стапелями.
Асимметричный «двухпоточный» котел с пароперегревателем Котлы Early Yarrow не перегревались, но с внедрением паровых турбин возник спрос на все более высокие температуры пара.
Пароперегреватель Ярроу состоял из шпилечных труб, параллельных существующим трубам парогенератора. Один блок генераторных труб был разделен на две части с отдельными нижними водяными барабанами для них. Пароперегреватель был помещен в зазор, образованный между ними, причем оба конца его труб были соединены с одним коллекторным барабаном пароперегревателя и внутренней перегородкой для разделения влажного и сухого пара.
Вторичный эффект перегревателя заключался в том, чтобы увеличить разницу температур между внутренней и внешней трубками банка, тем самым способствуя циркуляции. Две емкости с водой часто соединялись ненагреваемыми сливными стаканами, чтобы обеспечить поток между барабанами. Позднее этот эффект был реализован в котле Адмиралтейства, где трубы одного блока были изогнуты в стороны, чтобы оставить место для перегревателя при сохранении единственного водяного барабана.
Когда-либо устанавливался только один перегреватель только на одной стороне котла. В самых простых и самых маленьких котлах выхлопная труба перемещается в эту сторону, пропуская весь выхлоп через блок с перегревателем. Теперь асимметричный котел мог пропускать весь выхлопной газ через перегретую сторону как однопоточный. Другой блок оставался использоваться для чисто радиационного нагрева, часто с меньшим количеством рядов трубок.
В качестве альтернативы «двухпоточный» котел сохранял полный поток газа через обе стороны, хотя только один из них имел перегреватель. Управляемая перегородка на ненагреваемой стороне может быть закрыта для увеличения потока через перегреватель. Эти котлы обычно включали дополнительные нагреватели питательной воды в восходящем потоке над этими перегородками.
Более поздней разработкой Yarrow была Admiralty three. -барабанный котел, разработанный для Королевского флота в период между войнами.
В целом он был похож на более поздние версии Yarrow, работающие под высоким давлением и работающие на жидком топливе. Барабаны для воды были цилиндрическими, и сливные стаканы использовались иногда, но не всегда. Единственное существенное отличие заключалось в блоках трубок. Каждая труба была не прямой, а в основном прямой, но загнутой к концам. Они были установлены двумя группами внутри банка, так что они образовали разрыв между ними внутри банка. Внутри этого зазора были размещены пароперегреватели. Преимущество размещения здесь пароперегревателей заключалось в том, что они увеличивали разницу температур между внутренней и внешней трубами батареи, тем самым способствуя циркуляции.
Тройная группа котлов для чилийского линкора HMS Hornet (1893), эсминца класса Havock. HMS Havock (1893), головное судно этого класса, было построено с нынешней формой локомотивного котла, Hornet с котлом Yarrow для сравнения.
Первые котлы Ярроу предназначались для небольших эсминцев и заполняли всю ширину корпуса. В ранних классах использовались три котла, установленных тандемом, каждый с отдельной воронкой. В более поздних наборах, поставляемых для крупных кораблей, использовалось несколько котлов, и они часто были сгруппированы в наборы по три, разделяя потребление.
В 1922 году компания Yarrows решила использовать растущий бум производства электроэнергии в качестве рынка для строительства наземных котлов. Первые котлы на электростанции Данстон и Брайтон были похожи на морские. Что касается их военно-морского успеха, они были известны тем, что обладали большой площадью лучистого обогрева и быстро выпускали пар.
Для больших наземных турбин требовался высокий КПД и повышенный перегрев, поэтому морская модель была изменена на характерный наземный котел Ярроу. Это стало асимметричным. Одно крыло было увеличено и получило большую часть потока газа. Блоки внутренних труб остались и получали лучистое тепло от печи, но затем газы проходили через один из них, через блок перегревателя, а затем через дополнительный третий блок, чтобы увеличить отвод тепла.
Также увеличилось рабочее давление. Начиная с рабочего давления 575 фунтов на квадратный дюйм в 1927 году, к 1929 году экспериментальный котел работал при давлении 1200 фунтов на квадратный дюйм.
В железнодорожном локомотиве использовался только один котел «Ярроу», Экспериментальный Двигатель 10000 от Найджела Гресли 1924 года для компании LNER. Наблюдая за преимуществами более высоких давлений и сложных двигателей в морской практике, Гресли очень хотел поэкспериментировать с этим подходом на железнодорожном локомотиве. Как и в случае с наземными котлами, Гарольд Ярроу стремился расширить рынок котлов Ярроу.
Котел отличался от обычного Ярроу. В работе, особенно в его циркуляционных путях, котел имел больше общего с другими трехбарабанными конструкциями, такими как Woolnough. Он также был описан как эволюция водотрубной топки Brotan-Deffner, в которой топка была расширена, чтобы стать целым котлом.
 | На Викискладе есть материалы, связанные с . котлом тысячелистника. |
