Что такое газотрубный котел?
Газотрубный котел — это разновидность парового котла, в котором теплообмен организован особым образом. Его ключевая конструктивная особенность заключается в том, что горячие газообразные продукты сгорания топлива движутся внутри стальных труб, а вода, которая нагревается и превращается в пар, циркулирует снаружи, в межтрубном пространстве корпуса котла. Таким образом, тепло от дымовых газов через стенки труб передается воде, окружающей их.Классификация по типу циркуляции
В зависимости от того, как организовано движение воды (или пароводяной смеси) внутри котла, выделяют три основных типа газотрубных котлов:1) Котлы с естественной циркуляцией: движение жидкости происходит за счет разницы плотностей горячей и холодной воды, без использования насосов.
2) Котлы с принудительной прямоточной циркуляцией: вода однократно проходит через нагревательные трубы с помощью насоса, превращаясь в пар.
3) Котлы с принудительной многократной циркуляцией: в системе установлен насос, который обеспечивает многократное циркулирование воды по контуру до ее полного испарения.
История создания и эволюция конструкции
Одним из пионеров в создании паровых котлов считается французский физик Дени Папен. Ранние модели, появившиеся в XVII веке, представляли собой простые цилиндры диаметром около 75–120 см. Принцип их действия был основан на пропускании раскаленных продуктов сгорания через трубы, погруженные в воду, что приводило к генерации пара для преобразования в механическую энергию.С началом массового промышленного производства, особенно для нужд судостроения, конструкция была существенно доработана. Американский изобретатель Оливер Эванс создал первый горизонтальный газотрубный котел. Его конструкция включала топку, охлаждаемую водой, причем диаметр топки был почти вдвое меньше диаметра самого котла. Однако изобретение Эванса изначально получило дурную славу из-за инцидента во время испытаний: судно с установленным котлом затонуло. Позже выяснилось, что причиной была пробоина в корпусе, а котел работал исправно, но репутация инновации была надолго подорвана.
Через пять лет, в 1791 году, другой изобретатель, Натан Рид, представил усовершенствованную конструкцию газотрубного котла, которая впоследствии стала классической. Главным нововведением Рида стало выделение значительного объема внутри котла (не менее половины) для парового пространства. Это решение кардинально повысило безопасность, значительно снизив риск опасного роста давления и взрыва котла из-за перегрузки, и заложило основу для современных стандартов безопасности.