>
Гази, маючи температуру 1000 - 1600 ° С, проходять по жаровим і димогарних трубах і нагрівають їх стінки. Тепло від стінок топки і труб передається воді. У результаті нагрівання води утворюється пара, яка збирається вгорі циліндричної частини котла. З сухопарника 15 котла пар, маючи тиск 1,5 МПа (15 кгс/см2) і температуру близько 220 ° С, надходить у парову машину 3 (див. малюнок, 4, а).
У паровій машині енергія пари перетворюється на механічну енергію (МЕ) поступального руху поршня (див. малюнок, 4, б). Далі через шток і повзун енергія передається на кривошипно-шатунний механізм, де перетвориться в обертовий момент Мк, який приводить в рух провідні колісні пари паровоза. При взаємодії коліс з рейками крутний момент Мк реалізується в силу Fк (рушійну силу), що забезпечує рух паровоза.
Паровози відрізняють, перш за все, простота конструкції і, отже, висока надійність у роботі, а також споживання самого дешевого палива (вугілля, торф тощо). Однак цей тип локомотивів має ряд серйозних недоліків, які й зумовили його заміну на інші види тяги: дуже низька економічність паровоза, висока трудомісткість роботи локомотивної бригади, особливо при видаленні шлаку з топки, висока вартість поточного обслуговування та ремонту котла по відношенню до витрат на виготовлення та експлуатацію паровоза, невеликий (100 - 150 км) пробіг без поповнення запасів вугілля і до 70 - 80 км - без набору води.
У чому ж причини низької економічності паровозів? Перелічимо основні шляхи втрат енергії в паровому котлі працюючого паровоза:
частина вугілля (дрібні шматочки), потрапляючи в топку, що не згорає, а провалюється через колосникові грати або разом з газами через трубу викидається в атмосферу;
великі втрати теплової енергії при взаємодії поверхні котла і навколишнього повітря, особливо в зимовий час;
від газів, що йдуть через трубу, які мають досить високу температуру (близько 400 ° С).
Для підвищення ефективності процесу тепловіддачі від газів до води котла треба було б у кілька разів збільшити довжину жарових труб і котла, що в принципі неможливо через масогабаритних обмежень локомотива. З цих причин лише 50-60% внутрішньої хімічної енергії палива йде на освіту і перегрів пари в котлі паровоза. Отже, ккд топки і котла разом узятих становлять 50-60% (див. малюнок, 4, б).
І, нарешті, принциповий недолік парових машин паровозів - конструктивна неможливість отримання їх ккд більше 15 - 20%. Пар, здійснюючи роботу, тобто переміщаючи поршень, повинен розширитися е обсязі, поки його тиск не зрівняється з атмосферним. Для цього треба багаторазово збільшити робочий хід поршня в циліндрі, що в умовах масогабаритних обмежень локомотива зробити неможливо. На вітчизняних паровозах реально вдавалося досягти значень ккд парової машини 12 - 14%.
В цілому ккд паровоза, який визначається через твір ккд окремих елементів енергетичного ланцюга, може скласти 5 - 7%, тобто з кожних 100 т вугілля лише 5 - 7 т. йде на створення рушійної сили, решта безповоротно втрачається (йде на нагрівання і забруднення навколишнього середовища).
Якими ж шляхами можна підвищити ефективність паровозній тяги?
Перший. Якщо котли окремих паровозів об'єднати і поставити на землю, теплоизо...
