高压蒸汽机车

高压蒸汽机车是带有锅炉的蒸汽机车，其运行压力远高于其他机车的正常压力。在蒸汽的后期，锅炉压力通常为200至250psi（1.38至1.72MPa）。当需要特殊的构造技术时，可以考虑高压机车的启动压力为350psi(2.41MPa)，但有些锅炉的运行压力超过1,500psi(10.34MPa)。

xxx限度地提高热机的效率从根本上取决于使接受热量（即提高锅炉中的蒸汽）的温度尽可能远离拒绝热量的温度（即离开气缸时的蒸汽）。这由NicolasLéonardSadiCarnot量化。有两种选择：提高接受温度或降低拒绝温度。对于蒸汽机来说，前者意味着在更高的压力和温度下产生蒸汽，这在工程方面是相当简单的。后者意味着更大的气缸以允许废气进一步膨胀-并且这个方向受到装载量规的限制-并且可能冷凝废气以进一步降低拒绝温度。这往往会弄巧成拙，因为要处理的废气量xxx增加时会产生摩擦损失。因此，人们经常认为高压是提高机车燃油效率的方法。然而，这个方向的实验总是因购买和维护成本的大幅增加而失败。提高接受温度的一种更简单的方法是使用适度的蒸汽压力和过热器。

高压机车比传统设计复杂得多。这不仅仅是建造一个普通的火管锅炉，它的强度适当增加，加料也更猛烈。锅炉外壳的结构强度要求使其不切实际；它变得难以置信的厚重。对于高蒸汽压力，普遍使用水管锅炉。汽包及其互连管的直径相对较小，壁厚，因此更坚固。

下一个困难是锅炉管中的水垢沉积和腐蚀。沉积在管内的水垢是看不见的，通常是无法接近的，并且是致命的危险，因为它会导致管的局部过热和故障。这是早期水管锅炉的一个主要缺点，例如DuTemple设计，于1907年和1910年在法国Nord网络上进行了测试。皇家海军锅炉中的水管通过小心地将编号的球从弯曲的管道中落下来检查是否堵塞.

对于传统的锅炉来说，突然的蒸汽泄漏到燃烧室是非常危险的——火很可能会从燃烧室的门中喷出，对任何挡路的人来说都是不愉快的结果。使用高压锅炉，由于释放的能量更大，结果更加危险。Fury悲剧证明了这一点，尽管在这种情况下管道故障的原因被认为是由于缺乏蒸汽流而不是结垢而导致过热。

早期的高压蒸汽实验者是JacobPerkins。珀金斯将他的密封管系统应用于蒸汽机车锅炉，并于1836年为伦敦和西南铁路制造了许多使用此原理的机车。

避免高压下腐蚀和结垢问题的一种方法是使用蒸馏水，就像在发电站中所做的那样。溶解的气体如氧气和二氧化碳也会在高温和高压下引起腐蚀，必须远离。大多数机车没有冷凝器，因此没有纯给水源。一种解决方案是施密特系统。

施密特系统使用密封的超高压回路，通过高压锅炉内的加热线圈将热量简单地传递到高压回路。如果后者加入普通水，加热盘管外部可能会形成水垢，但不会导致过热，因为超高压管完全能够承受其内部蒸汽温度，但不能承受燃烧室火焰温度。

密封的超高压回路在1,200和1,600psi（8.27和11.03MPa）之间运行，具体取决于点火速率。高压锅炉的工作压力约为850psi(5.86MPa)，低压锅炉的工作压力为200至250psi(1.38至1.72MPa)。UHP和HP锅炉采用水管设计，而LP锅炉是蒸汽机车典型的火管锅炉。LP气缸由HP气缸排气和LP锅炉输出的混合物驱动。HP和LP锅炉都有过热器。

法国PL241P、德国H17-206和英国LMS6399Fury均采用施密特系统，设计基本相似。NewYorkCentralHS-1a和Canadian8000也使用了Schmidt系统，但整体尺寸更大——8000的重量是Fury的两倍多。

避免高压锅炉结垢的另一种方法是单独使用蒸汽来传递火中的热量。蒸汽当然不能结垢。来自高压蒸汽发生器的饱和蒸汽被泵送通过燃烧箱内衬的高压过热器管。在那里，它被过热至约900°F(482°C)，压力升至1,700psi(11.72MPa)。其中只有四分之一被送入HP气缸；其余的返回蒸汽发生器，在那里它的热量蒸发了更多的水以继续循环。

高压汽缸排气通过低压进料加热器，然后通过低压锅炉管；这大致相当于施密特系统中的LP锅炉，但由HP废气而不是燃烧气体加热。蒸汽在LP锅炉中以225psi(1.55MPa)升高，送入LP过热器，然后送入LP汽缸。LP排气为烟箱中的排气管送入。在LP锅炉加热管中冷凝的HP废气被泵回HP蒸汽发生器。这是一个复杂的系统。

xxx使用该系统制造的机车是1930年的德国DRGH021001。它并不成功，完全不可靠。

Baldwin60000原型的工作压力适中，为350psi(2.41MPa)，没有使用上述任何一种复杂系统。它有一个相对传统的水管燃烧室和一个火管锅炉。然而，高昂的维护成本和较差的可靠性比抵消了高压和复合所承诺的燃油经济性，并且没有重复设计。其他相对传统的高压机车是在美国制造的，包括1933年引人注目的三倍膨胀LFLoree机车。没有一个是成功的。HWBell和公司在1908年推出了一条成功的高压机车系列，并一直生产到1920年代。这些机器上使用的基本技术源自StanleySteamer。其中最小的是仅重5,000磅(2,300kg)和5英尺(1.5m)轴距的微型窄轨机器，但它们的运行压力为500psi(3.45MPa)，锅炉经测试达到1,200psi(8.27MPa)）。立式火管锅炉用钢琴线缠绕，连杆和曲柄全封闭并与一根轴啮合。贝尔机车厂以更适中的325psi(2.24MPa)或350psi(2.41MPa)宣传后来的型号。

在英国，LNERW1级有一个船用型水管锅炉，工作压力为450psi(3.10MPa)。这不是一个巨大的成功，并用传统的火管锅炉进行了重建。