Kattila

Kattila, myös höyrykattila, laite, joka on suunniteltu muuttamaan neste höyryksi. Tavanomaisessa höyryvoimalaitoksessa kattila koostuu uunista, jossa polttoaine poltetaan, pinnoista, jotka siirtävät lämmön palamistuotteista veteen, ja tilasta, jossa höyry voi muodostua ja kerääntyä. Tavanomaisessa kattilassa on uuni, jossa poltetaan fossiilista polttoainetta tai joissakin laitoksissa jätepolttoaineita. Myös ydinreaktori voi toimia lämmönlähteenä paineenalaisen höyryn tuottamiseen.

Alexandrialaisen Hero rakensi kattiloita jo 1. vuosisadalla jKr. mutta niitä käytettiin vain leluina. Vasta 1600-luvulla alettiin vakavasti pohtia höyryvoiman mahdollisuuksia käytännön työssä. Ensimmäisen varoventtiilillä varustetun kattilan suunnitteli ranskalainen Denis Papin vuonna 1679; kattiloita valmistettiin ja käytettiin Englannissa 1700-luvun vaihteeseen mennessä. Varhaiset kattilat valmistettiin takoraudasta; kun korkean paineen ja lämpötilan edut huomattiin, valmistajat siirtyivät käyttämään terästä. Nykyaikaiset kattilat valmistetaan seosteräksestä, jotta ne kestävät korkeita paineita ja erittäin korkeita lämpötiloja.

Useimmat perinteiset höyrykattilat luokitellaan joko tuliputki- tai vesiputkityyppisiksi. Tuliputkityypissä vesi ympäröi teräsputkia, joiden läpi uunista tulevat kuumat kaasut virtaavat. Tuotettu höyry kerääntyy vedenpinnan yläpuolelle sylinterin muotoiseen rumpuun. Varoventtiili on säädetty niin, että höyry pääsee poistumaan normaalia käyttöpainetta suuremmissa paineissa; tämä laite on välttämätön kaikissa kattiloissa, koska jatkuva lämmön lisääminen veteen suljetussa säiliössä ilman höyryn poistumisvälineitä johtaa paineen nousuun ja lopulta kattilan räjähtämiseen. Tuliputkikattiloiden etuna on, että ne on helppo asentaa ja käyttää. Niitä käytetään laajalti pienissä laitoksissa rakennusten lämmittämiseen ja tehtaan prosessien energiantuotantoon. Tuliputkikattiloita käytetään myös höyryvetureissa.

Vesiputkikattilassa vesi on putkien sisällä ja kuumat uunikaasut kiertävät putkien ulkopuolella. Kun höyryturbogeneraattori kehitettiin 1900-luvun alussa, nykyaikaiset vesiputkikattilat kehitettiin vastauksena tarpeeseen tuottaa suuria määriä höyryä paineilla ja lämpötiloilla, jotka ylittävät huomattavasti tuliputkikattiloilla saavutettavat paineet ja lämpötilat. Putket ovat höyryrummun ulkopuolella, jossa ei ole lämmityspintaa ja joka on paljon pienempi kuin tuliputkikattilassa. Tästä syystä vesiputkikattilan rumpu kestää paremmin korkeampia paineita ja lämpötiloja. Vesiputkikattiloita käytetään laivoissa ja tehtaissa monissa eri kokoluokissa ja malleissa. Pikakattila on suunniteltu pienillä vesiputkilla höyryn nopeaa tuottamista varten. Pikakattila ei välttämättä tarvitse höyryrumpua, koska putket toimivat niin korkeissa lämpötiloissa, että syöttövesi leimahtaa höyryksi ja ylikuumenee ennen putkista poistumista. Suurimmat yksiköt ovat yleishyödyllisten laitosten keskusvoimaloissa. Huomattavan kokoisia yksiköitä käytetään terästehtaissa, paperitehtaissa, öljynjalostamoissa, kemiantehtaissa ja muissa suurissa tuotantolaitoksissa.

Hanki Britannica Premium -tilaus ja pääset käsiksi eksklusiiviseen sisältöön. Tilaa nyt

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.