2. В е р т и к а л ь н о - в о д о т р у б н ы е К. п. состоят из 2 или более барабанов, соединенных пучками прямых или изогнутых кипятильных трубок, расположенных вертикально или под б. или м. большим наклоном к горизонту. Путем комбинации различного числа барабанов с различными способами расположения кипятильных трубок было создано большое число систем К. п. этого типа, которые зачастую разнятся между собой лишь несущественными деталями. Двумя основными деталями этих К. п. являются барабаны и трубки. Барабаны делаются в большинстве случаев цилиндрической формы; однако при применении прямых кипятильных трубок для удобства и надежности соединения их с барабаном последний снабжают плоскими или ступенчатыми плитами (плиты Гарбе) на его цилиндрической поверхности с целью создать удобный для развальцовки перпендикулярный ввод трубки в трубную доску. Применение таких плит однако уменьшает прочность барабана и обыкновенно заставляет делать один лишний продольный заклепочный шов; равным образом этот способ совершенно неприменим при цельнокованых барабанах. Обычно стремятся достигнуть удобного для развальцовки ввода трубки в барабан, изгибая конец ее т. о., чтобы ось трубки становилась нормальной к поверхности барабана. Применение прямых кипятильных трубок значительно облегчает изготовление котла, осмотр и очистку их внутренней поверхности, а также замену пришедших в негодность, но крупными недостатками их, заставившими большинство з-дов отказаться от их применения, являются необходимость применения особых плит и значительная жесткость всего трубного пучка, не дающая возможности трубкам независимо расширяться. Оба последних недостатка уничтожаются применением изогнутых трубок, которые кроме того позволяют делать глубину трубного пучка более значительной, не увеличивая одновременно диаметра барабана. Кривизну трубок обычно делают не больше, чем это необходимо для правильного ввода в барабан; лишь в морских К. п. применяются сильно изогнутые трубки. Главным преимуществом вертикально-водотрубных К. п. в термическом отношении является большая скорость циркуляции в них, обусловленная двоякого рода причинами: 1) увеличением разности давлений на концах трубы вследствие большей высоты столбов воды в нисходящих и смеси пара с водой в восходящих трубках и 2) уменьшением сопротивления циркуляционного цикла вследствие того, что все трубки оканчиваются непосредственно полным сечением в барабанах и не имеют резких изменений направления потока. Усиленная циркуляция позволяет сильнее форсировать напряжение поверхности нагрева, уменьшает t-ные напряжения вследствие более быстрого выравнивания t в разных частях котла и препятствует отложению на стенках грязи и накипи (котельного камня). Однако такая циркуляция является причиной сильного бурления воды в верхнем барабане, вследствие чего пар уносит с собой значительное число водяных капелек; помимо большой влажности пара и сильных колебаний t перегрева это явление нежелательно еще потому, что содержащиеся в котельной воде примеси отлагаются на стенках паропровода и трубок перегревателя и удалить их оттуда бывает почти невозможно. Поэтому главное внимание при конструировании обращается на создание для воды и пара отдельных путей, а также такого циркуляционного цикла, при котором осаждение котельного камня происходит в наиболее холодных частях котла с спокойным течением воды, и т. обр. в трубки попадает лишь более чистая вода. Абсолютные значения скорости воды в трубках меняются в пределах 1,5-1-2,5 м/сек при напряжении поверхности нагрева первых рядов трубок 100 000-400 000 Cal/м2 ч.; скорость смеси пара с водой в этих же условиях возрастает от 4 до 16 м/сек, при одновременном понижении содержания воды в смеси с 40 до 10% (объемных). Вертикальное расположение трубок затрудняет отложение на их наружной поверхности золы. Дальнейшим преимуществом вертикально-водотрубных К. п. является возможность создания больших топочных камер с широким развитием экранной поверхности; кроме того котлы эти допускают создание крупных единиц (К. п. в East River Station с 4 212 м2 поверхности нагрева являются в настоящее время наибольшими К. п. в мире). Конструктивным преимуществом этой системы К. п. является возможность избежать применения плоских стенок, а также отсутствие большого количества лючков. К числу достоинств относится также удобство комбинирования и распределения поверхности нагрева, облегчающее органическ. соединение в одно целое котла и перегревателя; кроме того эти К. п. допускают наилучшее использование площади пола котельной.
К. п. системы Гарбе представляют собой в простейшем случае два барабана, соединенные пучком прямых трубок; в виду недостаточно надежной циркуляции в котлах этого типа для более крупных единиц ставят четыре барабана, соединенных двумя пучками трубок (фиг. 42), из которых передний--слегка наклонный, а задний--вертикальный. Передний пучок служит главн. образом для восходящего тока смеси воды с паром, задний--для нисходящего тока воды. Верхние и нижние барабаны соединяют между собой штуцерами, но в виду жесткости этого способа соединения в последнее время штуцера заменяют рядом изогнутых трубок. Отбор пара производится из небольшого паросборника. Перегреватель помещают между передней и задней половинами поверхности нагрева котла. Топки применяют исключительно механические--цепные решетки, ступенчатые решетки, топки для жидкого или пылевидного топлива. Топочные газы поднимаются вдоль переднего пучка трубок, затем проходят через перегреватель книзу, снова поднимаются кверху, омывая передние ряды трубок заднего пучка, и затем спускаются вдоль задних рядов вниз, после чего уходят непосредственно в боров или обогревают экономайзер. Темп-pa перегрева регулируется примешиванием влажного пара, а степень подогрева питательной воды--двумя заслонками направляющими большую или меньшую часть газов непосредственно в боров. Верхние барабаны опираются на продольные балки, передающие вес всего К. п. через вертикальные стойки на фундамент; нижние барабаны подвешены к верхним на трубных пучках. Питание производят в верхний задний барабан; там же наблюдают за положением уровня воды, так как уровень в переднем барабане во время работы К. п. бывает значительно выше, чем в заднем. Продувку производят из обоих нижних барабанов. Золоудаление, как и во всех описанных ниже крупных К. п., производится из зольных воронок в тележки, транспортером или гидравлически. Очистка трубок снаружи не столь затруднительна, как в других типах вертикально-водотрубных К. п., вследствие имеющихся между каждыми двумя поперечными рядами трубок более широких промежутков; очистка трубок от котельного камня производится изнутри барабанов механическими банниками с гибким валом. Замена перегоревших трубок совершается без больших затруднений благодаря особому устройству плит Гарбе. Теоретическим недостатком котлов Гарбе является ненадежность циркуляции, обусловленная главн. обр. отсутствием строго разделенных путей для пара и воды, а также жесткость трубного пучка; конструктивным же--трудность производства плит Гарбе, невозможность применения цельнокованых барабанов.
К. п. сист. Вудсона (Woodson) по идее совершенно аналогичны котлам Гарбе, конструктивно они отличаются только формой трубных досок, к-рые у первых плоские, а у Гарбе ступенчатые; кроме того Вудсон строит как четырехбарабанные, так и шестибарабанные К. п., отличающиеся лишь прибавлением двух барабанов, связанных между собой трубным пучком, а с остальными барабанами--рядом изогнутых трубок; последняя секция почти не принимает участия в парообразовании и д. б. рассматриваема скорее как первая секция экономайзера
-
Оригинальной конструкцией вертикально-водотрубных К. п. с прямыми трубками является батарейный котел системы Б и г е л о у (Bigelow), изображенный на фиг. 43. Этот К. п. обнаруживает нек-рую аналогию с котлом системы Шухова: каждая секция включает в себя четыре батареи, составленные из двух коротких цилиндрич. барабанов-коллекторов, соединенных пучком из 21 кипятильной трубки. Батареи соединены по две короткими трубками, вальцованными в соседние коллекторы; оба внутренние верхние коллектора соединены помощью длинных изогнутых трубок с водяным и паровым пространствами барабана, нижние коллекторы соединены между собой короткими трубками. Задние ряды трубок отгорожены шамотными перегородками от непосредственного воздействия горячих топочных газов. Циркуляция совершается внутри каждой батареи, причем вода опускается по задним и поднимается по передним трубкам пучка, и кроме того во всем К. п. как целом происходит также циркуляционный ток, вследствие того что в задних батареях сильнее нисходящий ток, а в передних--восходящий. К. п. этой системы обладают достаточной свободой расширения отдельных батарей; очистка и смена трубок легко возможны через лаз, находящийся в верхнем коллекторе. Отрицательной особенностью этой системы является значительное число питательных клапанов (по одному на секцию из 4 батарей; питание--в верхний задний коллектор) и продувочных кранов (по 2 на секцию из 4 батарей; продувка--из нижних коллекторов каждой пары батарей отдельно). К. п. сист. Бигелоу выполнены с поверхностью нагрева до 1500 м2 и дают пара 25--35 кг/м2 ч.
Одним из типов К. п. с прямыми кипятильными трубками, получившим значительное распространение, в особенности в судовых установках, является котел Я р р о у (Yarrow). В первоначальном виде он состоял из одного парового коллектора, соединенного двумя трубчатыми пучками с двумя водяными коллекторами, причем трубки составляют угол 60--45R с горизонталью. В последнее время для удобства присоединения перегревателя один из пучков разбивается на два (фиг. 44), вследствие чего число водяных коллекторов увеличивается на один. Прежде части коллекторов, служащие для укрепления в них трубок, делали для удобства ввальцовывания трубок менее выпуклыми; теперь эта система оставлена и коллекторы делают внутри кругового сечения, утолщая их стенки в местах крепления трубок. Как паровой, так и водяной коллекторы и барабан перегревателя делают цельноковаными. Циркуляция совершается внутри отдельных трубных пучков. Топки снабжаются колосниковыми решетками или же приспособлены для сжигания нефти или пылевидного топлива. Топочные газы проходят через оба пучка кипятильных трубок в перпендикулярном к трубкам направлении, омывают трубки воздушного подогревателя и уходят в дымовую трубу. К. п. этой системы характеризуются значительным развитием экранной поверхности и допускают создание топочных камер больших размеров. Несмотря на краткость пути топочных газов в трубном пучке, кпд этих К. п. довольно высок (по опытам Английского адмиралтейства 0,76-0,84).
Кроме двухбарабанных вертикально-водотрубных К. п. с прямыми трубками (типа Гарбе) существуют двухбарабанные котлы с изогнутыми трубками (типов Борзига, Винанда, Ладда). К. п. этой системы состоит из двух горизонтальных барабанов, соединенных изогнутыми по концам трубками, разделенными на два (у европ. конструкций) или на три (у американских) отдельных пучка; иногда трубки изгибают не только на концах, но и посредине--с целью создания между пучками свободного пространства, достаточного для помещения перегревателя. Преимуществом этих котлов по сравнению с К. п. типа Гарбе является простая цилиндрическ. форма барабанов, большая эластичность трубчатого пучка и возможность значительно увеличить поверхность нагрева, приходящуюся на 1 м длины барабана данного диаметра. На фиг. 45 изображена установка К. п. сист. Ладда (Ladd) в 2460 м2 на заводской централи з-дов Форда в Детройте. Котел а подвешен за верхний барабан через посредство шарнирных подвесок б к балкам е, опирающимся на стальные колонны г каркаса котельного здания. Трубки перегревателя д помещаются между кипятильными трубками первого пучка. Топка устроена для сжигания газа в горелках е или пылевидного топлива, подаваемого из бункера ж распределителем з и вдуваемого в топку сжатым воздухом из коллектора и по трубке к через горелку л. Топочные газы поднимаются вдоль переднего пучка, затем опускаются вдоль среднего и снова поднимаются вдоль заднего. Пар из верхних барабанов поднимается по трубкам в паросборник м. Питание производится через заднюю часть нижнего барабана в особый жолоб; осаждающийся в последнем осадок удаляется продувкой и таким образом не попадает в котел. Зола из зольных воронок спускается непосредственно в вагоны.
![[]](/img/t/tonina_o_i/kotli_18/image002.jpg)
![[]](/img/t/tonina_o_i/kotli_18/image004.jpg)
![[]](/img/t/tonina_o_i/kotli_18/image006.jpg)
![[]](/img/t/tonina_o_i/kotli_18/image008.jpg)