Parní stroje, parní turbíny, parní kotle

Parní kotel

K pohonu parních strojů a turbin potřebná pára vyvozuje se ve zvláštních nádobách, které označujeme společným názvem parních kotlů. Jakkoliv se v praxi užívá parních kotlů tvaru velice rozmanitého, předce vzdor tomu není s prospěchem, aby kotel měl tvar naprosto libovolný, který by se nesrovnával s platnými v této příčině zkušenostmi. V každém případě a u každého systému musí býti brán zřetel k tomu, aby tloušťka stěny kotelní byla úměrná ku tlaku, jemuž kotel má býti podroben, dále musí topení býti upraveno tak, aby se vyvozeným teplem docílilo efektu pokud možno největšího, což vyžaduje přiměřeného poměru mezi plochou výhřevnou a prostorem vodou naplněným; konečně musí i prostor, vyvinuté páře vyhražený, souhlasiti s oběma předchozími podmínkami. K tomu druží se i požadavek, vyplývající z praktické potřeby a nutnosti, aby parní kotel byl umístěn na místě přístupném a kotel sám opatřen zařízením, aby přístup do jeho útrob byl usnadněn. K těmto hlavním požadavkům druží se řada požadavků podružných, jichž vyplnění závisí mnohdy na poměrech místních a i na jiných okolnostech, s nimiž průmyslník musí vždy účtovati. Obecně vykazuje parní kotel dva různé prostory. V prvním, vodním prostoru, přivádí se voda do varu a v druhém, parním prostoru, soustřeďuje se výsledek varu vody, pára. Poměr mezi oběma prostory, jakož i jejich uspořádání, podléhá dle účelu parního kotle a následkem i jiných okolností rozmanitým změnám, z nichž některé podrobíme bližší úvaze. Je-li spotřeba páry proměnlivá, jest výhodným veliký vodní prostor v kotli, neboť kolísání tlaku při okamžité spotřebě páry nad průměr vyrovnává se tím snáze a tím rychleji, čím jest více vody v kotli. V opačném případě, při nastalém okamžitém omezení odtoku páry, stoupá teplota v kotli tím pomaleji, čím více vody se vyhřívá, jinými slovy, čím většímu množství vody se teplo přivádí. Jedná-li se o rychlé vyvinutí páry, nastává případ posléze uvedenému případu opačný a volí se proto kotel s malým vodním prostorem, v němž teplo soustředěné na méně částic vodních přivádí tyto snadno a rychle do varu. Naproti tomu vyžadují kotle s malým vodním prostorem pravidelného přiměřeného odtoku páry. Prostor v parním kotli nad vroucí vodou se nacházející jest naplněn nejen parou, ale i částicemi vody, které pára do parního prostoru uchvátila. Avšak celý parní prostor není stejnoměrně prostoupen částicemi vody, nejvíce se jich nachází přímo nad vroucí vodou, nejméně v polohách vyšších. Zvýší-li se vrstva páry a ponechá-li se jí času, aby se z ní vodní částečky vyloučily, nabude se páry poměrně suché. Zvyšování celého parního prostoru není nutné, stačí pouze, aby se zvýšila pouze jeho část, v níž by se pára shromáždila, a odkud by, z veliké části vody zbavená, odtékala. K tomu cíli, jmenovitě u kotlů ležatých, upravuje se zvláštní parojem. Poměr vodního prostoru ku prostoru parnímu má se celkem jako 3:1. Rozsáhlý vodní prostor vykazuje také stránky méně příznivé, zvyšuje se jím podstatně velikost parního kotle a tím i základní kapitál v nepoměru ku zvětšenému vyvozování páry, rovněž i spotřeba paliva ku přiměřenému vyhřátí nadbytečného množství vody, jež konsumuje značně tepla, jest větší. U kotlů v nepřetržité činnosti za dne i za noci se nacházejících, není v tomto případě větší spotřeba paliva značná a celkem nepadá na váhu, jinak jest tomu však u kotlů s topením občasným, u nichž unikání tepla do okolí jest tím větší, čím větší jest kotel, jinými slovy, větší množství vychladlé vody vyžaduje každodenně větší množství paliva ku vyhřátí do varu, k čemuž musí býti připočítán i čas, jehož opětovné vytápění vyžaduje. Nemenší důležitost má ona část kotle, která na jedné straně se stýká s ohněm a horkými plyny, na druhé straně pak s vodou v kotli. Velikost této plochy má rozhodující vliv na vývin páry a proto také se účinnost kotle určuje dle množství metrů čtverečných, které výhřevná plocha zaujímá. Z této příčiny se výhřevná plocha u parních kotlů různým uspořádáním oněch částí, které na velikost výhřevné plochy mají vliv, úmyslně zvětšuje.