Пар — главное физическое вещество, необходимое для приведения паровоза в движение. Для начала вспомним из школьного курса физики, что температура кипения воды зависит от давления, действующего на его поверхность, и повышается с увеличением давления. Например, при давлении по манометру 4 атм температура котловой воды, а значит и пара, равна около 151 градуса Цельсия. При давлении 10 атм — 180 градусов Цельсия.
Если же довести давление пара в паровозном котле до рабочего, это 14-15 атм по манометру, то температура увеличится до 200 градусов Цельсия. В связи с этим выделают несколько видов пара.
Пар может быть:
Насыщенным
Водяной пар, находящийся в равновесии с кипящей водой, из которой он поднимается, называется насыщенным паром. При кипении пар уносит с собой частицы воды и является влажным. Вот почему непосредственно соприкасающийся с водой пар называют насыщенным. В котле паровоза всегда получается насыщенный пар, поскольку он содержит в себе от 3 до 5% влаги, т.е. в 1 кг пара содержится в среднем от 30 до 50 грамм воды.
Перегретым («острым»)
При дальнейшем нагреве насыщенного пара выше температуры кипения возникает перегретый пар. Он свободен от любой жидкой воды и не образует водяных капель даже при незначительном охлаждении, т.е. не конденсируется. Именно поэтому его называют ещё «сухим». Такой пар невидим.
Паровая машина паровоза приводится в действие именно перегретым («острым») паром, температура которого в 2-2,5 раза выше температуры насыщенного пара при том же давлении.
Для получения перегретого пара на паровозе имеется специальное устройство — пароперегреватель, который позволяет нагревать насыщенный пар при постоянном давлении.
На паровозах поздних серий выпуска температура перегретого пара достигает 450 градусов Цельсия. Использование перегретого пара вместо насыщенного даёт экономию примерно 20-25% топлива и 30-40% воды.
Влажным
Влажный или «мятый» пар — это пар, отработавший в паровой машине. Такой пар является видимым. Проявляется в виде белого тумана.
Можно ли пар сконденсировать обратно в воду с целью её экономии на паровозе?
Конечно можно. Состояние насыщенного пара крайне неустойчиво. Оно представляет собой некое граничное состояние. Даже незначительный отвод тепла приведёт к конденсации части пара (влажный пар). В своё время в СССР было произведено в достаточно большом количестве паровозов "Серго Орджоникидзе" серии СО17 и СО19, снабженных устройством конденсации отработанного пара.
Теоретически это уменьшало расход воды и позволяло паровозу проходить без набора воды до 1000 километров. Тогдашний нарком путей сообщения Л.М. Каганович всячески поддерживал идею их широкого внедрения, веря в то, что они "совершат целую революцию в народном хозяйстве". Революции никакой они не совершили — были чрезвычайно сложны, не доработаны и обладали крайне низкой надёжностью. Когда появились достаточно мощные тепловозы серии ТЭ3, все "Серго" с конденсацией пара были переделаны в обычные паровозы и только после этого они вместе с паровозами других серий, начали полноценно участвовать в перевозках.
Ставьте лайк👍, если вам понравилось и подписывайтесь при желании на мой канал "Заповедная магистраль", чтобы не пропускать новые публикации. Спасибо за просмотр!
Ещё больше интересных фото на личной странице автора в Instagram