Кіріспе

Конденсациялық бу локомотиві – қазандық суын толықтыру аралығын ұзарту немесе жабық кеңістіктерде будың шығарылуын азайту мақсатында, пайдаланылған буды қайта жинауға арналған локомотив түрі. Бұл құрылғы оттыққа ауа тарту үшін әдетте қолданылатын буды қабылдап, оны жылу алмастырғыш арқылы қазандықтың су бактарына бағыттайды. Орнату тәсілі мақсатына, конструкциясына және орнатылған локомотивтің түріне қарай өзгеріп отырады. Ол әдеттегі жабық циклды конденсациялық бу машинасынан тиімділік пен қуатты арттыру үшін вакуумды сақтаудың орнына, суды қайта жинау немесе атмосфераға артық шығарындылардың таралуын болдырмау мақсатымен жұмыс істеуімен ерекшеленеді.

Термодинамика

Бу турбинасында немесе теңізде қолданылатын бу қозғалтқышында жиі қолданылатын беткі конденсатордан айырмашылығы, бу локомотивіндегі конденсациялау аппараты әдетте қуаттылықты арттырмайды, керісінше, бу қазандығын жылытатын оттыққа ауа ағынының азаюына байланысты қуаттылығы айтарлықтай төмендеуі мүмкін. Буды үлкен көлемді газдан аз көлемді сұйықтыққа конденсациялау шығарылымдағы қысымның едәуір төмендеуіне әкеледі, бұл әдетте көптеген бу қозғалтқыштарында қосымша қуаттылық береді. Вакуумға дейін кеңейту арқылы көбірек қуаттылыққа қол жеткізуге болар болса да, оттық арқылы ауа ағынының төмендеуі салдарынан қуат шығыны әдеттегі бу локомотивтеріне қарағанда айтарлықтай төмендейді, себебі оттыққа ауа тарту үшін түтін арқылы шығарылатын қалдық бу жоқ. Осындай қуатты өндіру үшін оттыққа ауа бумен немесе механикалық желдеткішпен жеткізілуі керек. Бұл тиімділікті арттыруға кедергі келтіреді. Шығарылған будың температурасы ұқсас қуатты тұрақты немесе кемеде орналасқан бу қондырғысынан жоғары, себебі қалдықтарды қалпына келтіру сатылары аз, өйткені кемелерде көбінесе қосымша төмен қысымды сатысы бар немесе тіпті төмен жылдамдықты турбинасы бар бу қозғалтқышы болады. Қазіргі заманғы бу қондырғыларындағы қалдық жылу көбінесе жылу алмастырғыштар арқылы қалпына келтіріледі. Алайда конденсациялық локомотивтерде бұл артықшылық жоқ, өйткені қалдық жылу қоршаған ауаға шығарылады және қалпына келтірілмейді, сондықтан қалдық будағы энергияның ешқайсысы механикалық жұмыс істеу үшін пайдаланылмайды. Көптеген жағдайларда температура градиенті көбінесе судың мол суыту көзіне ие болудың орнына әуеді пайдаланудан әлдеқайда нашар болады, өйткені теңіз немесе стационарлық бу электр станцияларында бар. Андерсон конденсациялау жүйесі бұл шығынды азайтады, өйткені ол қалдық буды тек ішінара суытып, конденсатты қысып, содан кейін жоғары температуралы конденсатты қазанға қайта құйып, пайдаланылмаған қалдық жылуды қалпына келтіреді. Бұл энергияны ысырап етуді азайтады. Локомотив конденсаторындағы салыстырмалы түрде жоғары температура және жылуды ауаға шығарудан, конденсаторды циклге қосудан күтілетін жылу тиімділігінің әлеуетті жақсаруы әдетте типтік локомотивтің кеңістік шектеулі жағдайда жүзеге асырылмайды. Шынында да, конденсатор құбырларындағы тұтқыр сүрінуден болатын шығындар және конденсатты қазанға қайта айдаудың қажеті, атмосфераға жай ғана желдету арқылы қол жетімді болатын қуаттылықтан гөрі қуаттылықты азайтуы мүмкін. Бұл шектеулер кемелік немесе стационарлық бу қозғалтқыштарына қолданылмайды, өйткені олардың көлемі мен салмағы бойынша шектеулер жоқ. Кемелерде көбінесе қалдық буды қалпына келтірудің үлкен жүйелері болған, мысалы Титаник пен оның бауырларындағы өте аз қалдық буды қалпына келтіру үшін пайдаланылған 400 тонналық қалдық бу турбинасы. Бұл бүкіл локомотивтің салмағынан бірнеше есе көп, сондықтан локомотивтер үшін қалдық буды қалпына келтіру түрі ретінде жүзеге асырылмайды.

Құю ағыны

Шығарылған буды конденсациялаудың бір кемшілігі – оны отты тарту үшін, үрлеу құбыры арқылы пайдалану мүмкін болмайды. Сондықтан, су ағыны бумен жұмыс істейтін желдеткіш арқылы жасалуы тиіс. Мүмкіндігі шектес болған жағдайларда, бұл үшін төгілген бу пайдаланылды, бірақ кейбір жағдайларда қосымша бу және отын шығынымен бірге қайнаған бу қажет болды.

Конденсаторлардың түрлері

Бу локомотивтерінің конденсаторлары сумен немесе ауамен суытылуы мүмкін.

Су резервуарларының конденсаторы

Бұл жерде, локомотивтің су бактерілеріндегі салқын суға түйін буы жіберіледі. Бу тоқтатылғанда, су бактерілерінен цилиндрлерге су сорылып кірмеуі үшін кері клапанды жүйе орнатылуы тиіс. Бұл жүйе көбінесе туннельдерде жұмыс істейтін локомотивтерде қолданылды.

Ауа конденсаторы

Мұнда, шығарылған бу ауамен салқындатылатын радиаторға жіберіледі, бұл ішкі жану қозғалтқышының салқындату жүйесінде қолданылатын радиаторға ұқсас. Бұл жүйе кішкентай трамвай қозғалтқыштарында (конденсаторы шатырға орнатылған) және үлкен тендерлі локомотивтерде (конденсаторы тендерде орнатылған) пайдаланылды.

Андерсон жүйесі

Андерсон конденсациялау жүйесі ауамен салқындатылған конденсаторды пайдаланады, бірақ бу тек ішінара конденсацияланып, будағы су тамшыларының аэрозолін құрайды. Бұл аэрозоль содан кейін арнайы жасалған қазандыққа арналған сорғыны қолдану арқылы қысыммен сұйытылады. Андерсон жүйесі үшін отынның шамамен 30%-ға үнемделуі (атмосфераға шығарылғанға қарағанда) туралы хабарланды, бірақ бұл парадоксалды сияқты. Аэрозольді қысуға қажетті қуат салдарынан отын тұтынуының артуын күтуге болады. Бұл Карно теоремасының арқасында мүмкін, ол жылуды сору үшін жылуды өндіруден кем энергия қажет етеді. Кейінірек, суды тұзсыздандыру үшін бумен қысылу деп аталатын ұқсас эффект қолданылды. Конденсат суды қазандыққа қайтарудың орнына, ыстық қысылған конденсат жылу алмастырғыш арқылы өтіп, қазандыққа жылуды қайтарады, содан кейін таза ішуге жарамды су ретінде шығарылады. Бұл суды тұзсыздандырудың ең тиімді процестерінің бірі.

Мақсаты

Конденсациялық жабдықты орнатудың екі негізгі себебі бар: шығарындыстарды азайту және жүріс көлемін арттыру.