Кіріспе

Бу машинасының тиімділігін арттыру үшін будың температурасын жоғарылату тәсілі. физикалық процесс. Супержылытқыш – қаныққан буды немесе ылғал буды қыздырылған буға немесе құрғақ буға айналдыратын құрылғы. Қыздырылған бу электр энергиясын өндіру үшін бу турбиналарында, кейбір бу машиналарында және буды қайта құру сияқты процестерде қолданылады. Супержылытқыштар үш түрлі болады: сәулелі, конвекциялық және бөлек отпен қыздырылатын. Супержылытқыштың мөлшері ондаған футтан бірнеше жүз футқа (бірнеше метрден бірнеше жүз метрге) дейін ауысуы мүмкін.

Түрлері

Радиациялық қыздырғыш жану камерасының радиациялық аймағында, су қабырғасының жанына тікелей орналастырылып, сәулелену арқылы жылуды сіңіреді. Конвекциялық супержылытқыш пештің конвекциялық аймағында, ыстық түтін газдарының бағытында, әдетте экономизатордың алдында орналасқан. Конвекциялық супержылытқыш сондай-ақ негізгі супержылытқыш деп аталады. Жеке оттықпен жанып жұмыс істейтін супержылытқыш – негізгі қазаннан тысқары орналасқан және жеке жану жүйесіне ие супержылытқыш. Бұл конструкцияда супержылытқыш құбырларының аймағында қосымша оттықтар орналастырылған. Оның тиімділігі төмен және алынған будың сапасы басқа супержылытқыштардан артық болмағандықтан, мұндай конструкция сирек қолданылады немесе қолданылмайды.

Бу турбиналары

Көптеген қолданыстарда турбина поршеньді қозғалтқышқа қарағанда бу энергиясын тиімдірек пайдаланады. Дегенмен, қайнау температурасындағы қаныққан ("ылғал") бу құрамында сұйық су тамшылары болуы немесе конденсатталуы мүмкін, бұл турбина қанаттарына зақым келтіруі мүмкін. Сондықтан, бу турбиналары жүйеге сұйық судың енбеуін және қанаттарды зақымдамауын қамтамасыз ету үшін, әдетте, негізгі қазандық ішінде буды қосымша қыздырады.

Бу қозғалтқыштары

Бу машинасының ішінде, буды қыздыру құрылғысы қазаннан алынған буды одан әрі қыздырып, оның жылу энергиясын арттырады және қозғалтқыш ішінде конденсациялану мүмкіндігін азайтады. Буды қыздыру құрылғылары бу машинасының жылу тиімділігін арттырады және кеңінен қолданысқа ие. Буды қыздырылған бу "үсті қыздырылған бу" деп, ал қыздырылмаған бу "қаныққан бу" немесе "ылғал бу" деп аталады. 20-шы ғасырдың басынан бастап, буды қыздыру құрылғылары көптеген бу локомотивтерінде, көптеген бу машиналарында және стационарлық бу қозғалтқыштарында қолданылды. Бүгінгі күнге дейін ол әлемнің түкпір-түкпіріндегі электр станцияларында бу турбиналарымен бірге қолданылуда.

Локомотивтер

Бу локомотивтерінде ең көп қолданылатын супер жылытқыш – оттық түтік типі. Ол құрғақ құбырдан берілетін қаныққан буды түтін камерасындағы түтік табанына орнатылған супер жылытқышқа жібереді. Бу содан кейін супер жылытқыш элементтері арқылы өтеді, олар үлкен диаметрлі оттық түтіктердің (түтікшелердің) ішінде орналасқан ұзын құбырлар болып табылады. Локомотив отынан шыққан ыстық газдар түтікшелер арқылы өтеді, ал олар қазандықтағы суды қыздырумен қатар, үстінен өтетін супер жылытқыш элементтеріндегі буды да қыздырады. Супер жылытқыш элементі өзін-өзі екі рет қайтарады, соның арқасында қыздырылған бу кері оралады. Көбінесе от жағынан екі рет, ал түтін камерасы жағынан бір рет қайтарады, сондықтан бу қызғанда супер жылытқыш басқышының ұзындығының төрт еселенген қашықтығын жүреді. Элементтер арқылы өтудің соңында супер жылытқыштан шыққан қыздырылған бу супер жылытқыштың жеке бөліміне, содан кейін қозғалтқыштың цилиндрлеріне жіберіледі.

Дампер және иіскеу клапаны

Супер қыздырғыш элементтер арқылы өтетін бу олардың металлын салқындатып, балқып кетуіне кедергі келтіреді, бірақ газды жапқанда бұл салқындату әсері жоғалады, сондықтан түтін камерасындағы клапан, қызыл түтіктер арқылы өтетін ауа ағынын тоқтатып, олардың зақымдануын болдырмау үшін жабылады. Кейбір локомотивтер, әсіресе Лондон және Солтүстік-Шығыс темір жолындағы локомотивтер, иіскейтін клапандармен жабдықталған, олар локомотив инерциямен қозғалғанда супер қыздырғышқа ауа жіберді. Бұл супер қыздырғыш элементтерін салыстырмалы түрде салқын және цилиндрлерді жылы ұстады. Көптеген LNER локомотивтерінде дымқұрылғының артында осы иіскейтін клапанды көруге болады.

Алдыңғы газды басқару

Супер қыздырғыш бу контурында газды басқару тетігі мен цилиндрлер арасындағы қашықтықты ұлғайтады, соның салдарынан газды басқару тетігінің жылдам әрекетін төмендетеді. Бұған қарсы әрекет ету үшін кейбір кейінгі локомотивтерге супер қыздырғыштан кейін түтін камерасына орналастырылған алдыңғы газды басқару тетігі орнатылды. Мұндай локомотивтерді әдетте қазандықтың бүкіл ұзындығы бойынша созылатын сыртқы газды басқару таяқшасымен және түтін камерасының сыртындағы кривошип бойынша тануға болады. Бұл конструкция сондай-ақ динамо және ауа сорғылары сияқты қосымша құрылғылар үшін қыздырылған буды пайдалануға мүмкіндік береді. Алдыңғы газды басқару тетігінің тағы бір артықшылығы – қыздырылған буды дереу қолдануға болады. Дөңгелек газды басқару тетігімен супер қыздырғыш тиімділікті арттыру үшін біраз уақыт өтеді.

Батырмалы клапандар

Супержылытқыш локомотивтер көбінесе поршеньдік клапандармен немесе шамшықты клапандармен жабдықталады, себебі жоғары температурада сырғанама клапанды тиісті түрде майлау қиын.

Қолданбалар

Алғашқы практикалық супергидтерді Германияда Вильгельм Шмидт 1880 және 1890 жылдары жасаған. 1898 жылы пруссиялық S 4 локомотивтері, супергидтердің алғашқы түрімен жабдықталған, салынды, ал 1902 жылдан бастап сериялық өндіріс жүргізілді. 1906 жылы Ұлыбританиядағы Ұлы Батыс темір жолы (GWR) бұл өнертабыстың артықшылықтарын көрсетті. GWR бас инженер-механигі Г. Дж. Черчвард Шмидт үлгісін жақсартуға болатынына сенді, сондықтан Swindon No. 3 супергидтерін жасау және сынау жұмыстары жүргізілді, нәтижесінде 1909 жылы аталған супергидтер пайда болды. Дуглас Эрл Марш 1907 жылдың қазан айынан 1910 жылдың наурызына дейін өзінің I3 класындағы локомотивтердің қаныққан бумен жұмыс істейтін және Шмидт супергидтерімен жабдықталған түрлері арасында салыстырмалы сынақтар сериясын жүргізді, бұл соңғысының өнімділік және тиімділік тұрғысынан артықшылықтарын дәлелдеді. Ұлы Орталық темір жолының Гортон локомотив зауытында Джон Г. Робинсон, Лондон және Оңтүстік-Батыс темір жолының (LSWR) Роберт Ури, Истлидегі теміржол зауытында және Оңтүстік темір жолының (Ұлыбритания) Ричард Маунселл жақсартылған супергидтерді енгізді. Супергидтері бар ең көне сақталған локомотив, сонымен қатар супергидтері бар алғашқы тар теміржол локомотиві – Австриядағы Steiermärkische Landesbahnen (STLB) компаниясына тиесілі Bh.1 локомотиві, ол Мур өзені бойындағы теміржолда экскурсиялық бағыттарда жүреді.

Уридің "Истли" супержылытқышы

Роберт Уридің LSWR үшін жасаған суперқайнатқышының дизайны, H15 класындағы 4-6-0 локомотивтерімен алған тәжірибесінің нәтижесі болды. Жүгірткілік сынақтарды күтіп, сегіз локомотивке Шмидт пен Робинсон суперқайнатқыштары орнатылды, ал қалған екеуі булы қанағаттандырылды. Бірақ, сынақтар өткізілмей тұрып Бірінші дүниежүзілік соғыс басталды. Дегенмен, 1915 жылдың соңындағы LSWR локомотив комиссиясының баяндамасында Робинсон үлгісінің отынды тиімді пайдалануда жақсы көрсеткені айтылды. Ол, 39824 миль (64090 км) орташа қашықтықта, бір мильге Шмидт және булы локомотивтерге қарағанда көмірді аз тұтыныпты. Олардың элементтері булы бөлігінен басталып, түтін түтікшелері арқылы өтіп, суперқайнатқыш бөлігіне жалғанатын болды, және барлық құрылымды техникалық қызмет көрсетуді жеңілдету үшін тік орналастырған. Бұл құрылғы пайдалануда өте табысты болды, бірақ ауыр салмақты және жасауға қымбат болды.

Артықшылықтары мен кемшіліктері

Супержылытқышты пайдаланудың басты артықшылығы отын мен суды аз жұмсау болып табылады, бірақ оған күтім шығындарының артуымен төлеуге тура келеді. Көп жағдайда пайдасы шығындардан басым түсіп, супержылытқыштар кеңінен қолданысқа енді, алайда британдық маневрлік локомотивтеріне (свитчерлерге) супержылытқыштар сирек орнатылды. Кен тасымалына арналған локомотивтерде артықшылықтар маргіналды болған сияқты. Мысалы, Солтүстік-Шығыс темір жолы өз NER P кластың бірқатар кен локомотивтеріне супержылытқыштар орнатқан, бірақ кейін оларды алып тастауға кірісті. Егер супержылытқыштарға тиісті күтім болмаса, олар қауіпті бұзылуларға бейім, атап айтқанда супержылытқыш құбырлары U тәрізді иілістерде жарылуы мүмкін. Оларды жасау және орнатылғаннан кейін сынау қиын, ал жарылыс салдарынан қыздырылған жоғары қысымды бу үлкен түтікшелерге, отқа және локомотив кабинасына тарап, локомотив экипажы үшін қауіпті жағдай тудырады.