Střípky z historie – Parní kotle – 1. část

historie

kotle a kotelny

Dnes překládáme čtenářům Topin unikátní a velmi zajímavý materiál. Tento byl publikován v encyklopedii Kronika práce, osvěty, průmyslu a nálezův, kterou vydával již od roku 1846 pražský nakladatel I. L. Kober. V roce 1905 zde pak byly v IX. díle souhrnně publikovány všechny tehdy známé poznatky věnované páře a parním kotlům. Obsáhlý článek je natolik pozoruhodný a odborně zajímavý i v současnosti, že bude publikován v našem časopise bez krácení, a tedy na pokračování.

Srozumitelné, komplexní a systematicky utříděné poznatky o parních kotlech jsou úctyhodné a neztratily ani v průběhu dlouhé řady let nic ze své aktuálnosti. Mohou proto i dnes poskytnout řadu užitečných informací dnešní generaci technických odborníků.

„Století páry“, jak bylo devatenácté století nazýváno, je nepochybně pevným odborným základem následujícího celosvětového technického rozvoje, a to také proto, že významně pozitivně ovlivnilo téměř všechna ostatní odvětví a tím podmínilo celý technický pokrok.

Dnes našim čtenářům přinášíme první část tohoto seriálu a předpokládáme, že si o parních kotlech rádi a se zájmem přečtou něco nového, a že tyto poznatky mohou případně v dnešní době uplatnit, protože pára ještě z našeho života zcela nezmizela.

Parní kotle

Pára a její nejdůležitější vlastnosti.

Přivádíme-li vodě teplo, tím že ji v nějaké nádobě zahříváme, přechází ve stav plynný, v páry.

Vyvíjí-li se pára v nádobě uzavřené, snaží se jakožto hmota plynná zaujmouti prostor stále větší a větší, rozpíná se, působí na stěny nádoby tak zv. tlakem parním, napnutím, nebo-li napjetím parním. Tlak ten stoupá, zvyšuje-li se teplota vody.

Ohřeje-li se voda až ku bodu varu, totiž až do 100 °C, rovná se napnutí vyvinuté páry 1 atmosféře, a při dalším ohřevu odpovídá tlaku:

2 atmosfér teplota vody 121 °C
3 atmosfér teplota vody 134 °C
4 atmosfér teplota vody 144 °C
5 atmosfér teplota vody 152 °C
6 atmosfér teplota vody 159 °C
7 atmosfér teplota vody 165 °C
8 atmosfér teplota vody 171 °C
9 atmosfér teplota vody 176 °C
10 atmosfér teplota vody 180 °C

Ovzduší naši zemi obklopující, jest jako každá jiná hmota těžké a tlačí tudíž na veškerá tělesa s nimiž se styká. Pokusy bylo zjištěno, že vzduch tlačí vahou asi 1 kg na každý čtvereční cm a tento tlak nazývá se tlakem jedné atmosféry či prostě atmosférou.

Jest tudíž jedna atmosféra tlak 1 kg na 1 cm^2.

Tento tlak brává se za jednotku při měření parního napnutí jsou tedy

2 atm. = 2 kg
3 atm. = 3 kg
4 atm. = 4 kg atd. tlaku na 1 cm^2.

Takto měřený tlak nazývá se též úhrnným neb celkovým napjetím páry.

Tlak páry se však označuje také tím způsobem, že se udá o mnoho-li jest větší, než tlak vzduchu; tím se určí přetlak.

Abychom přetlak vyjádřili v číslech, třeba nám pouze od celkového tlaku odečísti tlak jedné atmosféry. Tak při celkovém tlaku 5 atm. obnáší přetlak 4 atmosféry.

Představme si nádobu (obr. 1.) nahoře otevřenou a v ní píst a. Myslíme-li si, že se plocha pístu rovná 100 cm², tu tlačí ovzduší na píst vahou 100 kg. Vyvineme-li nyní pod pístem páru o napnutí jedné atmosféry, působí tato na píst rovněž tlakem 100 kg, a následkem toho zůstává píst v každé poloze stát, protože je v rovnováze.

Kdyby ale pod pístem tlak páry stoupnul na 2 atm., to jest kdyby působily 2 kg na každý čtvereční centimetr, přenášel by se na píst ze spoda tlak 200 kg. Aby se nyní píst v původní poloze udržel, a tudíž dřívější rovnováha se zachovala, musí s hora též působit tlak 200 kg. Jelikož tam ale 100 kg tlaku již vyvozuje tlak ovzduší, zbývá položiti pouze 100 kg jako protizávaží a působí tedy skutečně ze spoda pouze jedna atmosféra, nebo-li 1 kg přetlaku na 1 čtvereční centimetr.

Samozřejmo, že vyvíjí-li se pára v nádobě uzavřené, dává 1 kg odpařené vody I kg páry a že tedy v tomtéž prostoru, avšak při napjetí vyšším o 2, 3, 4 atd. kg na cm² musí hustota páry býti 2, 3, 4 atd. krát větší. Stoupá tedy s vyšším napjetím také hustota páry, a musí tedy i stejná množství páry různého napjetí být různě těžká. Možno říci, že kolikrát větší je napjetí, tolikrát větší (avšak jen přibližně) jest měrná (specifická) váha páry.

1 dm³ páry váží při 1 atm. = 0.6 gramů
1 dm³ páry váží při 2 atm. = 1.66 gramů
1 dm³ páry váží při 3 atm. = 1.78 gramů
atd.

Dokud teplota vody, z níž pára se vyvíjí, zůstává nezměněna, nemění se také napnutí páry a sice neodvisle od velikosti nádoby.

Závisí tedy napjetí páry jedině na teplotě vody, pára není více schopna pojmouti ještě další částice parní a nazývá se nasycenou parou. Oddělíme-li páru a vodu, klesá napnutí, zvětšuje-li se objem páry a sice přibude-li objemu 2, 3, 4krát, přechází napjetí v 1/2, 1/3, 1/4 původního.

Tato vlastnost páry zove se rozpínavostí neb expansí páry.

Napjetí páry, jež byla odloučena od vody, zvýšilo by se však, kdyby se pára znova ohřála. Tato pára pojmula by ještě další částečky parní, není tudíž nasycena a nazývá se přehřátou.

Ochladíme-li páru dostatečně jakýmkoli způsobem, přemění se skoro okamžitě ve vodu a ztrácí téměř rázem své napjetí. Říkáme, že pára zkapalněla neb kondensovala.

Topení

Má-li se pára vyvinouti, nutno vodě v kotli obsažené přiváděti teplo, tím způsobem, že se spalují hořlavé látky buď pod kotlem nebo při zvláštních konstrukcích uvnitř kotle, a plamen i plyny vyrobené vedou se pak podél stěn kotlových buď jednou, dvakrát nebo třikráte.

Palivem jsou nám v nynější době nejčastěji hnědé a kamenné uhlí, avšak užívá se také dříví, rašeliny, třísla, pilin, plynů odcházejících z vysokých pecí, koku, petroleje atd.

Aby palivo úplně shořelo, třeba do něho přiváděti dostatečné množství vzduchu, jenž se musí s palivem dokonale stýkati. Přivádí-li se vzduch nedostatečně, nespojí se veškeré částice paliva s kyslíkem, tvoří se saze a jenom částečně hořlavé plyny. Palivo způsobuje mnoho kouře, zanáší tahy a vyžaduje častější vymetávání a čistění. Jelikož však saze jsou špatným vodičem tepla, jest také spotřeba paliva značná.

Přivádí-li se zase příliš mnoho vzduchu, prodere si v palivu píšťalovité průduchy, kterými rychle proudí. V těchže místech hoří palivo vysokým žárem, utvoří se dlouhý, jazykovitý horký plamen. Po stranách průduchů uvádí se však do paliva jen málo nebo skoro žádný vzduch a palivo nemůže tudíž shořeti, tvoří se kouř a tím se zase jen způsobuje větší spotřeba paliva.

Tento zjev pozoruje se při tak zv. přetápění či upřílišení ohně.

Z uvedeného je patrno, že je nutno veváděti vzduch nuceně do paliva, a že se tím způsobuje tah, o čemž však později.

Hoření děje se při určité teplotě, příslušné každému palivu. Sníží-li se tato teplota jakoukoli okolností, obzvláště táhne-li studený vzduch přes ohniště, přestává spalování, tvoří se saze a kouř, plamen se ochladí.

Palivo spaluje se na roštu, jenž má býti tak velký, mnoho-li třeba k úplnému spálení přiměřeného množství paliva.

Velikost roštu řídí se tedy druhem paliva, jakož i množstvím páry, která se vyvinouti má.

Rozeznáváme rošty rovinné či ploché, stupňové a patrové.

Little Sherds of History
Steam Boilers – Part I.

Today we are presenting a unique and very interesting material for Topin readers. The article was issued in the encyclopedia Chronicle of Work, Enlightenment, Industry and Findings, published in Prague since 1846 by I. L. Kober.

In 1905 in volume IX., all then known knowledge devoted to steam and steam boilers was presented here in summary.

Understandable, comprehensive and systematically organized knowledge about steam boilers is respectable and has not lost any of its relevance even over a long number of years. Therefore, they can still provide a lot of useful information to nowadays generation of technical experts.

The "century of steam", as the nineteenth century was called, is undoubtedly a solid professional basis for the subsequent global technological development, also because it has had a significant positive effect on almost all other sectors and thus conditioned all technical progress.

Today we bring our readers the first part of this series and assume that they will be happy to read something new about steam boilers and that they may apply this knowledge nowadays, because steam has not yet completely disappeared from our lives.

Keywords: history, steam, steam boilers

POKRAČOVÁNÍ PŘÍŠTĚ