Циркуляционные трубы

Циркуляционные трубы (кипятильные трубы) — элементы конструкции парового котла (в основном на паровозах), которые, как понятно из названия, служат для более интенсивной циркуляции воды в котле, а также заодно служат дополнительным креплением кирпичного свода топки.

Основная проблема всех мощных паровозов заключается в том, что когда в верхней части котла вода уже нагрета до температуры испарения (от 100°С и выше), в нижней её температура составляет порядка 40-45°С. Из-за этого в обшивке котла возникают температурные напряжения, которые приводят к повышенному износу котла. Для того чтобы это устранить, и необходимо создавать повышенную циркуляцию (перемешивание) воды. Циркуляционные трубы расположены в основном пространстве топки ближе к верхней части, в зоне, где самые высокие температуры. Попадая в эти трубы, вода обращается в пар и, по закону Архимеда, перемещается наверх, увлекая за собой остальную воду, то есть действуя как водный насос. Вода устремляется из нижней части в верхнюю, вызывая новый приток и тем самым создавая циркуляцию всей воды в котле. Помимо заметного снижения тепловых напряжений в обшивке, такая принудительная циркуляция заодно заметно повышает парообразование. Несмотря на то, что парообразование происходит и в циркуляционных трубах, относительный объём полученного в них пара весьма мал, ввиду малой площади самих циркуляционных труб (например на ФД и ИС площадь этих труб составляет не более полутора процентов от общей площади нагрева котла).

• Cirkulacia vodi v kotle.png

  Схема циркуляции воды в котле

Помимо своей основной функции, циркуляционные трубы заодно удерживают кирпичный свод, что особенно актуально на мощных паровозах с их большими размерами топок. Благодаря этим трубам, в кирпичах, формирующих свод, значительно снижаются внутренние нагрузки, но сами кирпичи при этом должны иметь специальную форму.

Циркуляционные трубы активно использовались на американских железных дорогах в 1910-е, но впоследствии ряд заводов стали устанавливать в топках вместо труб термосифоны. На российских паровозах циркуляционные трубы впервые появились в 1915 году — на импортированных из США паровозах серии Е. Однако в советском паровозостроении циркуляционные трубы были впервые установлены в 1931 году на первом паровозе серии ФД. До этого были попытки применить на советских паровозах термосифоны (например на некоторых паровозах Э^г), но результаты эксплуатации паровозов, оборудованных ими, в Советском Союзе были неудовлетворительными, и поэтому было признано, что для советских дорог предпочтительней использование именно циркуляционных труб.

В бытовой технике

Аналогичный принцип работы используется в кофеварках капельного типа, только в них образовавшийся пар используется для поднятия небольших порций воды вверх в специальную ёмкость с кофе.

Литература

• И. М. Струженцов. Применение циркуляционных труб // Конструкции паровозов. — Центральное управление учебными заведениями. — Москва: Государственное транспортное железнодорожное издательство, 1937. — С. 65—69.

Отрывок, характеризующий Циркуляционные трубы

Дядюшка ни на кого не глядя сдунул пыль, костлявыми пальцами стукнул по крышке гитары, настроил и поправился на кресле. Он взял (несколько театральным жестом, отставив локоть левой руки) гитару повыше шейки и подмигнув Анисье Федоровне, начал не Барыню, а взял один звучный, чистый аккорд, и мерно, спокойно, но твердо начал весьма тихим темпом отделывать известную песню: По у ли и ице мостовой. В раз, в такт с тем степенным весельем (тем самым, которым дышало всё существо Анисьи Федоровны), запел в душе у Николая и Наташи мотив песни. Анисья Федоровна закраснелась и закрывшись платочком, смеясь вышла из комнаты. Дядюшка продолжал чисто, старательно и энергически твердо отделывать песню, изменившимся вдохновенным взглядом глядя на то место, с которого ушла Анисья Федоровна. Чуть чуть что то смеялось в его лице с одной стороны под седым усом, особенно смеялось тогда, когда дальше расходилась песня, ускорялся такт и в местах переборов отрывалось что то.
– Прелесть, прелесть, дядюшка; еще, еще, – закричала Наташа, как только он кончил. Она, вскочивши с места, обняла дядюшку и поцеловала его. – Николенька, Николенька! – говорила она, оглядываясь на брата и как бы спрашивая его: что же это такое?
Николаю тоже очень нравилась игра дядюшки. Дядюшка второй раз заиграл песню. Улыбающееся лицо Анисьи Федоровны явилось опять в дверях и из за ней еще другие лица… «За холодной ключевой, кричит: девица постой!» играл дядюшка, сделал опять ловкий перебор, оторвал и шевельнул плечами.
– Ну, ну, голубчик, дядюшка, – таким умоляющим голосом застонала Наташа, как будто жизнь ее зависела от этого. Дядюшка встал и как будто в нем было два человека, – один из них серьезно улыбнулся над весельчаком, а весельчак сделал наивную и аккуратную выходку перед пляской.
– Ну, племянница! – крикнул дядюшка взмахнув к Наташе рукой, оторвавшей аккорд.
Наташа сбросила с себя платок, который был накинут на ней, забежала вперед дядюшки и, подперши руки в боки, сделала движение плечами и стала.
Где, как, когда всосала в себя из того русского воздуха, которым она дышала – эта графинечка, воспитанная эмигранткой француженкой, этот дух, откуда взяла она эти приемы, которые pas de chale давно бы должны были вытеснить? Но дух и приемы эти были те самые, неподражаемые, не изучаемые, русские, которых и ждал от нее дядюшка. Как только она стала, улыбнулась торжественно, гордо и хитро весело, первый страх, который охватил было Николая и всех присутствующих, страх, что она не то сделает, прошел и они уже любовались ею.
Она сделала то самое и так точно, так вполне точно это сделала, что Анисья Федоровна, которая тотчас подала ей необходимый для ее дела платок, сквозь смех прослезилась, глядя на эту тоненькую, грациозную, такую чужую ей, в шелку и в бархате воспитанную графиню, которая умела понять всё то, что было и в Анисье, и в отце Анисьи, и в тетке, и в матери, и во всяком русском человеке.
– Ну, графинечка – чистое дело марш, – радостно смеясь, сказал дядюшка, окончив пляску. – Ай да племянница! Вот только бы муженька тебе молодца выбрать, – чистое дело марш!