蒸気発生器（ボイラー）

モノチューブボイラー、蒸気発生器の一種（1900年代初頭、ホワイトモーター社）

蒸気発生器は、フラッシュ蒸気ボイラーに似た、低水分ボイラーの一種です。通常の構造は、水管の螺旋コイルを単一またはモノチューブコイルとして配置したものです。循環は一回通過で、強制循環ボイラーのように圧力をかけてポンプで送られます。^{[ 1 ]}直径の大きいドラムやタンクのない細管構造のため、高圧で作動させても^{[注 1 ]}爆発の恐れがありません。^{[ 2 ]}ポンプの流量は、その時に必要な蒸気の量に応じて調整可能です。バーナー出力は、一定の動作温度を維持するために絞られます。必要なバーナー出力は、蒸発する水の量に応じて変化します。これは、ポンプのスループットに応じて開ループ制御によって調整するか、測定温度を維持するために 閉ループ制御によって調整することができます。

船舶の補助ボイラーとして使用される。 ^{[ 3 ]}

種類

ストーン・ヴェイパー

最もよく知られている設計の 1 つは、ストーン ベイパーです。^{[ 3 ] [ 4 ]}ボイラーの内部ケーシングは垂直のベルを形成し、外側の気密円筒形ケーシングがあります。石油またはガスバーナーは上部、コイルの上に下向きに取り付けられています。加熱要素は 1 本のチューブで、多数のらせん状のシリンダーに配置されています。最初のらせん (流れ方向) は小径のチューブで、大径のターンで巻かれています。後続のターンはその中に巻かれ、チューブの直径は徐々に大きくなり、水が蒸気に蒸発して泡を形成するときに一定の流量を可能にします。蒸気出口は、内部らせんの底部の最後のターンから出ます。出口は約 90% が蒸気 (質量比) ^{[ 4 ]}で、残りの水は気水分離器を通過することで分離されます。排気ガスは上向きに向きを変え、ベルの外側を流れ、通常は最初の給水加熱器として使用される追加のらせんを通過します。

クレイトン

クレイトン蒸気発生器はストーン・ベイパー型蒸気発生器に類似しているが、バーナーと蒸気流の方向が逆になっている。加熱コイルはシンプルな円筒形のケーシング内に設置されている。クレイトンコイルは、螺旋状の円筒層ではなく、平らな螺旋状の層として配置されている。水は最上層にポンプで送り込まれ、下方に押し出される。ここでも、蒸発が起こるにつれて管径は段階的に増加する。最後の巻線は、バーナーの周囲に水壁炉として密集した単一の螺旋円筒を形成し、輻射熱によって加熱される。出力された蒸気は遠心分離器を通過し、99.5%の乾き蒸気品質が保証されている。^{[ 1 ]}

参照

• 蒸気発生器（鉄道）

注記

1. この爆発に対する安全性は、2つの理由による。第一に、小径管は同じ構造の太管よりも本質的に強度が高い。これは19世紀半ばにウィリアム・フェアベアンが初めて認識したことだ。第二に、水分含有量が少ないということは、加熱面積（すなわちボイラー出力）あたりの水量が少ないことを意味する。ボイラー爆発の破壊エネルギーは主にこのエネルギーの急激な放出によるものであり、水量に比例するため、水分含有量の低いボイラーは、有効出力（面積から）とリスク（容積から）の比率がより有利となる。

参考文献

1. 「クレイトン蒸気発生器の動作原理」。
2. ミルトン＆マリン蒸気ボイラー、212ページ
3. 海軍海洋工学実践第1巻英国海軍HMSO経由1971[1959]  pp.8-10ISBN 0-11-770223-4。
4. ミルトン、JH (1961) [1953].船舶用蒸気ボイラー（第2版）. ニューネス. pp.  209– 214.