三筒锅炉

三筒锅炉是一类用于产生蒸汽的水管锅炉，通常用于为船舶提供动力。它们紧凑且具有高蒸发能力，这是鼓励这种使用的因素。其他锅炉设计可能更有效，但体积更大，因此三鼓模式作为陆基固定式锅炉很少见。三桶设计的基本特点是一个蒸汽桶在两个水桶之上，呈三角形布局。水管填充在滚筒之间这个三角形的两侧，炉子在中间。然后将整个组件封装在一个外壳中，通向排气烟道。燃烧可以是煤炭或石油。许多燃煤锅炉使用多个防火门和多组加煤机，通常来自两端。

三筒锅炉的开发始于19世纪后期，当时海军舰艇需要大功率和紧凑型锅炉。采用Babcock&Wilcox或Belleville等设计已经开始转向水管锅炉。对于相同的功率，三鼓排列更轻、更紧凑。与3或4英寸的旧设计相比，新一代小管水管锅炉使用直径约为2英寸（5厘米）的水管。这使得管表面加热面积与管体积的比率更大，因此蒸汽更快速。这些小管锅炉也被称为快速锅炉。尽管并非所有这些都是三鼓设计（尤其是Thornycroft），但大多数都是这种设计的一些变体。由于三鼓管接近垂直（与Babcock&Wilcox相比），这通过热虹吸效应促进了强循环，进一步促进了蒸汽。三鼓模式的发展通常是一种简化，而不是增加复杂性或复杂性。即使是xxx台锅炉也将大面积的加热区域装进了一个紧凑的体积中，它们的困难在于制造，尤其是在船上的维护方面。

早期设计的回旋管，如duTemple和Normand是xxx个被淘汰的。多排管子可以提供足够的加热区域，而没有这种复杂性。管子也变得更直，主要是为了便于清洁。Yarrow已经证明，直管不会引起任何膨胀问题，但圆形鼓和垂直管入口都是延长使用寿命的宝贵特征。在管子以一定角度进入滚筒的地方，加热和冷却往往会使管子来回弯曲，从而导致泄漏。垂直入口更容易扩张管子以获得可靠的密封并避免这些侧向应力。为了保留这两个特征，海军部锅炉的弯曲管端值得妥协，而且这些管的形状仍然足够简单，易于清洁。一些最初的锅炉管，特别是带有尖角的杜寺，内部无法清除水垢。管子后来在内部清洗，试图穿过一根铰链杆，末端有一个刷子。对于弯管设计，通常只能到达管的一部分。另一种方法是从上方将一根链条沿管子向下穿过，在其后面拉一个刷子，尽管这对于像Thornycroft这样的锅炉首先水平或向上移动是行不通的。最终的方法是使用“子弹”刷，这些刷子通过压缩空气从一个滚筒射入另一个滚筒。使用了一组刷子，每个管子一个，然后仔细编号并计数，以确保没有留下任何刷子，从而堵塞了一个管子。

大多数设计都使用了单独的降液管，即使在Yarrow的实验证明循环仍然可以单独在加热管之间进行之后。同样，海军部锅炉（省略了降液管）是这种方法的巅峰之作，将过热器放置在管束内，以促进必要的温差。

Admiralty锅炉通常被认为是Yarrow的直接演变，尽管White-Forster也有影响，可能是由于大量在皇家海军服役。圆形水桶，以及它们在炉底上方的升高，是White-Forster的特色。前者降低了开槽的风险，后者适用于燃油燃烧。

duTemple是一种早期的海军水管锅炉，于1876年获得专利。它由法国的FélixduTemple发明，并在皇家海军鱼雷炮艇上进行了测试。水管是盘绕的，排成四排排成一排，呈S形，带有尖锐的直角弯曲。这将一个大的管子加热区域压缩成一个小体积，但使管子清洁变得不切实际。鼓是圆柱形的，在它们之间有垂直的管道入口和外部降液管。

White-Forster结构简单，管子的弯曲度很轻。这足以让它们就地更换，通过大蒸汽鼓末端的人孔工作。每根管子都充分弯曲以使其能够通过汽包被抽出，但又足够直以使单个管子可以从管组中更换，而无需移除其他管子以允许进入。这是White-Forster的众多功能之一，旨在使其在海军服役中可靠且易于维护。这些管子的直径特别小，只有1英寸（2.5厘米），而且数量特别多，在某些锅炉中总共使用了3,744根。管子排成24排，每排需要不同长度的管子，每个鼓有78排。所有管子都弯曲到相同的半径，便于在船上进行维修和更换，但在制造过程中需要在夹具上将鼓中的管孔铰孔到精确的角度。这种小管径提供了很高的受热面，但可能太多了：表面积与体积的比例变得过大，通过管束的气流受到影响，使锅炉炉被称为劣质燃烧器。使用了下降管，或者是通常的两个大管道，或者是一个不寻常但有特色的四个小4英寸（10厘米）管到每个鼓的布置。当在军舰上使用时，该功能旨在提高损坏后的生存能力。如果降液管受损，锅炉仍可继续使用。泥桶被抬高到炉底上方的钢梁凳上，增加了可用于燃烧的炉体积。此功能旨在鼓励使用燃油，这是当时军舰的一项创新。White-Forster的总体外观与后来的金钟模式相似。凸起的泥桶和管子的形状等特征受到了影响。White-Forster锅炉于1906年被引入皇家海军，用于轻型巡洋舰和鱼雷艇驱逐舰。

诺曼德锅炉是由勒阿弗尔的法国诺曼德造船厂开发的。它被几个国家的海军使用，特别是法国、俄罗斯、英国和美国的海军。1896年，皇家海军将它们安装在26艘船上，比任何其他水管设计都多。诺曼德锅炉的最初设计是对杜寺的发展，管子的尖角被光滑的圆角弯曲所取代，但仍保持S形。与炉排面积相比，Normand的设计提供了特别大的加热面积（管表面积）。这样做的代价是密集的管子巢，无数排管子中的每一排都弯曲成不同且复杂的形状。管端垂直进入圆柱桶，密封性好。所有这些管子所需的空间填满了汽包的整个下半部分，需要一个大汽包和一个单独的蒸汽圆顶来收集干蒸汽。外部锅炉外壳在一端进入烟道，通常封闭这个圆顶。鼓的末端作为半球形圆顶延伸到外壳之外。套管外的冷降液管将这些鼓连接起来，为冷水的回流提供了一条路径。进一步的发展是Normand-Sigaudy，两个Normand锅炉背靠背连接，用于大型船舶。这有效地提供了一个可以从两端发射的双端诺曼底（正如后来与Yarrow一样常见的）。

Reed锅炉被Jarrow的Palmers使用。它类似于诺曼底，带有垂直进入圆柱形鼓的下降管和弯曲管。

Thornycroft锅炉是一种变体，它将通常的中央熔炉一分为二。有四个鼓：两个垂直位于中心的主鼓——一个蒸汽鼓和一个水鼓——还有两个位于熔炉外边缘的翼鼓。该设计以早期使用水冷壁炉而著称。外排的管子很浅，只有两排管子。这些排被紧密地隔开，使得管形成实心壁，它们之间没有气流。管的内排是相似的：最靠近熔炉的两排管形成了相似的水冷壁。这些管子在它们的底部张开，以便为它们之间的气流提供空间。在管束内，气体流动大多平行于管子，类似于一些早期的设计，但与后来的三锅筒锅炉的横流设计相反。汽包是圆形的，有垂直的管子入口。管端横跨滚筒的相当大的圆周，因此上管进入水位以上。因此，它们是“非淹死”的管子。上、下中心滚筒由降液管连接。不同寻常的是，它们位于锅炉内部，并被废气加热，尽管不是很强烈。它们由锅炉中心线上的几根（八根或九根）4英寸（10厘米）垂直管组成。它们形成为浅S形，以提供一点抵抗热膨胀的灵活性。小翼形汽包通过锅炉后壳外部的大型外部管道单独连接到下部中央汽包。由于其早期用于1893年桑尼克罗夫特建造的驱逐舰HMS大胆，这种设计被称为“大胆”锅炉。该锅炉的小型单面版本也被生产用于发射。xxx个小型版本也取消了翼鼓，水冷壁管以直角弯曲并返回到中央水鼓，这些管也形成了支撑火的炉排。WikimediaCommons拥有与Thornycroft锅炉相关的媒体。

后来的设计，Thornycroft-Schulz模式，使外翼更加重要。他们的管子的数量增加了，因此它们成为加热表面的大部分和废气的主要气体路径。翼鼓变得足够大，可以允许一个人进入内部，以清洁和扩展新的管子。早期的Thornycroft-Marshall水管锅炉设计使用安装在分段集管中的水平发夹式水管。它与这里描述的类型关系不大。

Yarrow锅炉设计的特点是使用直水管，没有降液管。向上和向下的循环都发生在同一个管组内。AlfredYarrow开发他的锅炉作为对其他水管设计的回应，以及他在1877年认为Yarrow&Co落后于其他造船厂的看法。他最初的想法已经确定了设计的关键特征，即直管三桶锅炉，但在1887年为鱼雷艇提供xxx台锅炉之前，他花了十年的时间研究。

早期的水管设计者一直关注锅炉管在加热时的膨胀。努力让它们自由膨胀，特别是使离熔炉最近的那些可能比更远的那些膨胀得更多。通常这是通过将管子排列成大的环形曲线来完成的。这些在制造上存在困难并且在使用中需要支持。Yarrow认识到水管的温度保持相对较低并且在它们之间保持一致，前提是它们保持充满水并且管本身不允许发生沸腾，即它们将保持为淹死的管。只有当管子充满蒸汽时才会出现高温和变化，这也破坏了循环。因此，他的结论是直的水管是可以接受的，这些在制造和使用中的清洁方面具有明显的优势。

已经认识到水管锅炉依赖于通过水管的连续流动，这必须是通过热虹吸效应而不是需要不切实际的泵。带有泵的强制循环锅炉，例如Velox，在30年后才出现，即便如此，它们最初也不可靠。假设通过水管的水流将向上流动，因为它们被熔炉加热，并且平衡的向下流动将需要外部未加热的降液管。阿尔弗雷德·亚罗（AlfredYarrow）进行了一项著名的实验，他反驳了这一假设。一个垂直的U形管被布置成可以通过两侧的一系列本生灯加热。当只有U的一侧被加热时，在管的那个臂中会有预期的向上流动的热水。当对未加热的手臂也施加热量时，传统理论预测循环流动会减慢或完全停止。在实践中，流量实际上增加了。如果加热存在一些不对称性，Yarrow的实验表明循环可以继续，冷却器降液管的加热甚至可以增加这种流量。因此，Yarrow锅炉可以省去单独的外部降液管。水流完全在加热的水管内，在最靠近熔炉的水管内向上流动，在堤岸外排的水管内向下流动。

xxx个Yarrow水桶或水槽是D形的，带有扁平管板，以便为管子提供简单的垂直安装。管板用螺栓固定在槽上，可以拆卸以进行维护和管子清洁。不过，这种D形对于压力鼓来说并不理想，因为压力会使它扭曲成更圆形的截面。这种弯曲导致水管进入滚筒的泄漏；一个问题，称为“包装炎”，与White-Forster共享。锅炉爆炸的经验表明，锅炉内部尖锐的内角也容易被开槽腐蚀。后来的锅炉使用了更圆的截面，尽管仍然是不对称的而不是完全圆柱形的。

Yarrow锅炉中的循环取决于内排和外排管之间的温差，尤其是沸腾速率。虽然这很容易在低功率下维护，但压力较高的Yarrow锅炉往往具有较小的温差，因此将具有较低的有效循环。一些后来的和更高压力的锅炉在加热烟道区域外安装了外部降液管。

当采用过热时，主要用于1900年后的蒸汽轮机，xxx台Yarrow锅炉将其过热器盘管放置在主管组之外。后来的设计变得不对称，一侧的管组加倍，在它们之间放置了一个发夹管过热器。

HMSHavock是Havock级驱逐舰的首舰，采用当时的机车锅炉建造；它的姊妹船HMSHornet与Yarrow锅炉进行比较。试验取得了成功，Yarrow锅炉被用于海军服务，特别是在小型船舶上。随着时间的推移，海军将开发出自己的海军部模式的三桶锅炉。

WikimediaCommons拥有与Mumford锅炉相关的媒体。Mumford锅炉是由Colchester的锅炉制造商Mumford制造的一种型号，旨在用于较小的船只。管组分成两组，短管彼此略微弯曲。进入下部水桶是垂直的，需要一个几乎是矩形的桶，管子从不同的面上进入。这种形状的机械弱点在这种小尺寸中是可以接受的，但限制了锅炉的潜力。外壳很小，只封闭了上部汽包的一部分，直接通向漏斗。一个倒置的T形降液管连接锅炉后部的汽包。

Woolnough设计被Sentinel用于他们更大的铁路机车。它类似于大多数其他三鼓设计，具有几乎直管。它的显着特点是在熔炉下方三分之二处有一堵耐火砖墙。炉排位于较长的一侧，燃烧气体通过管束流出，沿着钢外壳内部，然后回到较短的管束内。盘管过热器被放置在管外的气流中。燃烧气体因此两次通过管组，一次向外，然后再次向内。一个中央烟囱从远端的中心排出，而不是像往常一样从管外排出。通过堤岸两部分的气体通道之间的相对温差导致循环流向上穿过堤岸的xxx个较热的部分，并向下穿过更远的、较不热的堤岸。循环也由上部水桶内的内部堰板控制，以保持较热管末端上方的水深，从而避免干管过热。Sentinel在他们的一些大型机车上使用了Woolnough锅炉，而不是通常的小型立式锅炉。其中包括LNER和LMS的轨道车。Sentinel最著名的伍尔诺用途是用于“哥伦比亚”铰接式机车。这些是一系列四台米轨机车，采用Co-Co轮式排列，建于1934年。它们在550psi(3.8MPa)的异常高压下运行，每个车轴由AbnerDoble设计的单独蒸汽马达驱动.xxx个提供给比利时铁路公司，以下三个是为哥伦比亚的SociétéNationaldesCheminsdeFerenColombe建造的，但首先运往比利时进行测试。这些机车的大多数照片都是在比利时拍摄的。他们抵达哥伦比亚后的历史鲜为人知。

Yarrow的后来发展是海军部三桶锅炉，在xxx次和第二次世界大战之间为皇家海军开发。大部分设计工作是在哈斯拉尔海军部燃料实验站进行的，xxx批锅炉安装在1927年的三艘A级驱逐舰上。这些锅炉为300psi(2.0MPa)/600的锅炉建立了新的皇家海军标准运行条件°F(316°C)。该设计与后来的高压和燃油版本的Yarrow大体相似。水鼓是圆柱形的，有时但不总是使用降液管。xxx的主要区别在于管库。每根管子不是直管，而是大部分是直的，但向末端略微弯曲。它们在银行内分两组安装，使它们在银行内形成间隙。过热器被放置在这个间隙内，并通过蒸汽鼓的钩子悬挂。在这里放置过热器的好处是它们增加了银行内外管之间的温差，从而促进了循环。在改进的形式中，锅炉在过热器的炉侧有四排管子，在外侧有十三排管子。

xxx台锅炉的过热器出现问题，并且河岸中心的管排循环不良，导致过热和管子故障。通过重新布置给水管和在汽包内放置挡板来解决循环问题，以便提供更清晰的循环。一个循环增强器，一个钢槽，被放置在炉侧管的顶部，促使单一的中央上升流到水位以上，鼓励蒸汽气泡逸出并在水重新循环向下之前充当蒸汽分离器外侧管。与大约在同一时间在LMS铁路上进行的工作和蒸汽机车顶部进水的开发类似，给水也通过“喷壶”向上输送并因此以液滴的形式穿过蒸汽空间。因此，冷给水在与锅炉水混合之前被加热到与锅炉水相同的温度，从而避免了对循环路径的干扰。

与当代美国的做法不同，英国海军锅炉有很大比例的炉砖，导致炉内温度很高，因此管子上的负荷很高。使用水冷壁炉可以减少这种情况。从1929年起，HawthornLeslie建造了一个试验锅炉，炉子后部有部分水冷壁。与其他水冷壁设计不同，这个额外的水桶仅跨越炉子的中心，垂直管被封闭在耐火外壳中，不会形成紧密堆积的实心壁。令人担忧的是，一个完整的水冷壁会使三筒锅炉现有的集管布置不平衡，事实证明确实如此。汽包后部产生的过多蒸汽导致循环中断和启动问题。这种类型的锅炉的水冷壁开发被放弃了，尽管HMSHyperion(H97)的试验仍在继续，该试验用一个单一的水冷壁Johnson锅炉代替了它的三个三筒锅炉之一。维基共享资源有与金钟三鼓锅炉相关的媒体。

铁路机车中xxx使用的大型三桶锅炉是NigelGresley1924年为LNER公司开发的实验性Engine10000。Gresley在海上实践中观察到更高压力和复合发动机的好处后，热衷于在铁路机车上试验这种方法。与陆上锅炉一样，HaroldYarrow热衷于扩大Yarrow锅炉的市场。锅炉不是通常的Yarrow设计。在运行过程中，特别是其循环路径，该锅炉与其他三桶设计（如Woolnough）有更多共同点。它也被描述为Brotan-Deffner水管燃烧室的演变，燃烧室扩展成为整个锅炉。工作压力为每平方英寸450磅（31巴），而现代GresleyA1机车的工作压力为每平方英寸180磅（12巴）。该锅炉类似于两个细长的船用蓍草锅炉，首尾相连。两者都有通常的Yarrow布置，在两个分开的水桶上方有一个中央大蒸汽桶，由四排略微弯曲的管子连接。上桶是共用的，但下水桶是分开的。后部的火箱区域很宽，横跨框架，将水桶放置在装载量规的极限处。前部锅炉区域狭窄，其水桶放置在框架之间。尽管外壳的宽度相似，但前段的管束更接近。管子外侧的空间形成了一对向前通的排气烟道。在这些烟道墙之外但在锅炉外壳内部的大空间被用作进气口的风道，烟箱门下方的一个粗糙的矩形槽，它具有预热燃烧空气和冷却外壳以防止过热的效果。纵向过热器管放置在蒸汽发生管之间的中心空间中。前部的第三个区域包含过热器集管、调节器和烟箱，但没有特意的加热表面。外部锅炉外壳始终保持大致相同的宽度，整体呈现三角形但弯曲的外观。各段下缘向上阶梯状，向外明显。但没有刻意的加热表面。外部锅炉外壳始终保持大致相同的宽度，整体呈现三角形但弯曲的外观。各段下缘向上阶梯状，向外明显。但没有刻意的加热表面。外部锅炉外壳始终保持大致相同的宽度，整体呈现三角形但弯曲的外观。各段下缘向上阶梯状，向外明显。燃烧是用煤，在一端通过传统的机车单防火门和一个手动消防员。由于单端燃烧和主要纵向气流，与Yarrow的正常通过岸气流相比，锅炉前部和后部之间存在明显的温差。这导致水循环流，特别是在第二部分，像伍尔诺那样纵向穿过水桶，而不是通常的亚罗。xxx部分，包括一些连接到后壁的水管，是辐射加热的，实际上是一个水冷壁炉，没有任何气流通过管束。尽管如此，它仍然使用四排管子。