Пароход - Болгаров Николай Павлович (электронная книга .txt) 📗
У машины три, а то и четыре цилиндра.
Зачем же паровой машине нужно столько цилиндров?
Ведь машины первых пароходов имели всего один цилиндр.
Оказывается, в одноцилиндровой машине нельзя полностью использовать всю энергию пара. Пар покидал эту машину с такой энергией, которой хватило бы еще на большую работу. А для хорошей работы машины надо, чтобы давление пара, уходящего из цилиндра, было как можно меньше. Но для такого пара нужен большой объем цилиндра: ведь пар сильно расширяется. Значит, этот цилиндр должен быть огромных размеров. Вот почему первые судовые машины были мало производительны, громоздки и тяжелы.
Они требовали для своей работы много пара, а значит, и большого расхода топлива. Пароходы того времени напоминали скорее угольные склады, чем грузовые суда. Запас угля на них часто превышал количество грузов, перевозимых в трюмах. С такими машинами судоходство не могло развиваться. Тогда решили применить многоцилиндровые машины, в которых пар расширялся бы по очереди в цилиндрах все большего диаметра, так как каждый цилиндр имел большие размеры, чем предыдущий. После каждого перехода из одного цилиндра в другой пар мог расширяться, отдавая часть своей энергии на движение поршня. Так пар постепенно терял свою упругость, совершая в каждом цилиндре полезную работу. Такие экономичные машины стали называть машинами двойного или тройного расширения, в зависимости от того, в скольких цилиндрах работает пар.
В машинах тройного расширения самый маленький цилиндр, куда вначале поступает пар, называют цилиндром высокого давления; затем пар переходит в цилиндр среднего давления и, наконец, в самый большой — цилиндр низкого давления.
Но, кроме усовершенствования самой машины, немало пришлось поработать и над устройством котлов, дающих пар.
Энергия парохода
Давайте посмотрим, каким образом в котле получается пар.
Котел — это большой стальной барабан, стоящий на прочном фундаменте. Конечно, он не похож на те котлы, в которых варят пищу, уже потому, что огонь разводят не снаружи, а внутри его — в топках. Если сравнивать его, то лучше с самоваром. Только, кроме жаровой трубы, у судового котла внутри множество трубок. Их называют дымогарными. Через них проходят из топки и огневой коробки горячие газы. Потом эти газы уходят в дымовую трубу парохода. Вода наполняет корпус котла поверх трубок. Но сверху еще остается пространство, где собирается пар. А пар получается от испарения воды, нагреваемой горячими трубками и стенками топок.
Такой котел называют огнетрубным.
Огнетрубный котел. 1 — барабан котла; 2 — топка; 3 — дымогарные трубки; 4 — огневая коробка; 5 — дымовая коробка; 6 — сухопарник; 7 — паровое пространство; 8 — отвод пара в машину.
Есть еще водотрубные котлы. У них наоборот: вода идет по трубкам, а горячие газы нагревают трубки снаружи. Да и внешне эти котлы никак не похожи на огнетрубные. У них два, а то и три барабана, правда, небольших размеров. Эти барабаны — коллекторы — чаще всего располагают треугольником: один верхний — пароводяной и два нижних — водяные. Слово «коллектор» означает: «собиратель». Тут его применили не случайно. Верхний коллектор соединен с нижними двумя пучками водогрейных трубок. Между пучками устроена топка, выложенная огнеупорным кирпичом. Вода заполняет нижние коллекторы, все трубки и даже половину верхнего. А пар собирается в его свободной верхней половине.
Водотрубные котлы гораздо лучше огнетрубных. Они не так тяжелы и громоздки. Воды им требуется в несколько раз меньше. Поэтому если для разводки огнетрубного котла надо затратить не менее 12 часов, то разводка водотрубного проходит в четыре — пять раз быстрее. Паровую машину мощностью в 5000 лошадиных сил может обслужить один водотрубный котел, тогда как огнетрубных пришлось бы ставить четыре или даже пять.
Много значит для работы котла, какое в нем сжигается топливо.
Раньше топливом для судовых котлов служил только каменный уголь. Для него по бокам кочегарок, а иногда и между ними, выгораживали угольные ямы. Уголь ссыпали в эти ямы-бункера через отверстия в верхней палубе.
Уголь забрасывают через дверцы топок ровными слоями на колосниковую решетку котла, вроде той, что имеется в кухонной плите. Ниже решетки — зольник для сбора золы.
При сгорании угля образуются горячие газы, которые через огневую коробку проникают в дымогарные трубки. Но не вся энергия, заключенная в угле, переходит в энергию пара.
Дело в том, что уголь сгорает не полностью, — какая-то часть его вылетает в дымовую трубу. Потому она и дымит! Много теплоты уносят в дымовую трубу продукты горения угля. Они покидают котел с температурой до 400°.
Люди теперь додумались использовать теплоту уходящих газов для подогрева воды, питающей котел. Горячие газы, прежде чем уйти в воздух, пропускаются через особую камеру — экономайзер — с несколькими пучками трубок. Вот через эти трубки, обмываемые горячими газами, и прогоняют насосом питательную воду И в котел идет вода, уже нагретая до 100° и выше. А чтобы испарить нагретую воду, требуется меньше тепла, оттого и получается экономия в расходе топлива. Для этого же уходящими газами подогревают и воздух, который подают в топку.
Есть у котла еще одно устройство. Служит оно для перегрева пара, да так и называется: пароперегреватель. Оказывается, пар при своем образовании увлекает наверх частицы воды. И эта влага в паре ухудшает работу машины. А у перегретого пара такой влаги нет, да и теплосодержание его больше. Это не удивительно, — температура перегретого пара достигает 450°.
Нужно рассказать еще и о том, что даже после того как пар поработал во всех трех цилиндрах машины, его «приключения» не заканчиваются.
Когда-то пар на судах выпускали прямо в воздух. Теперь так не делают. Из машины пар направляют в особый бак — конденсатор. Внутри этого конденсатора проходит множество латунных трубок, и по трубкам насос непрерывно прогоняет из-за борта холодную воду. Пар, касаясь холодных трубок, охлаждается и превращается в воду — конденсат. Эту воду питательный насос гонит в котел, где она снова станет паром.
Конечно, на пути от котла до конденсатора какие-то потери пара будут. И каждый раз в конденсатор поступает воды меньше, чем подано в котел. Ну, на этот случай на пароходе всегда имеется запас пресной воды для добавки в котел. Такой запас хранится в особых цистернах.
А если выпускать пар в воздух, то воды не напасешься. Тут понадобится такой запас, что и полпарохода для него будет мало. Тогда не пароход, а какой-то водовоз получится. Где тут думать о грузах! Впору только воду возить.
Вы можете спросить: а зачем возить воду, когда вокруг парохода целое море? Качай себе воду в котел из-за борта, а пар выбрасывай в воздух.
Но этого делать нельзя, — так только беды пароходу наделаешь.
Когда морская вода станет превращаться в пар, на стенках котла будет оседать соль — накипь. Эта накипь постепенно образует вторую стенку котла. Получится как бы подкладка внутри стального котла. Стальная стенка, огражденная от воды накипью, будет перегреваться до температуры в топке. От такого жара у стальной стенки уменьшается прочность. Она может растянуться и лопнуть и вода хлынет в горящую топку. При этом мгновенно получится столько пара, что ему нипочем любые прочные стенки. Как снаряд, разорвется котел, разнесет вдребезги палубу. От такого взрыва может не уцелеть и весь пароход. Поэтому никто не качает воду в котел из-за борта, а возят с собой пресную воду, да еще и конденсатор применяют. На судах дальнего плавания имеется особый аппарат — опреснитель, превращающий соленую воду в пресную, для питания котлов и мытья людей.
