Los tubos de circulación ( tubos de caldera ) son elementos estructurales de una caldera de vapor (principalmente en locomotoras de vapor ), que, como su nombre lo indica, sirven para una circulación más intensa de agua en la caldera y, al mismo tiempo, sirven como una fijación adicional del bóveda de ladrillo del horno .
El principal problema de todas las locomotoras de vapor potentes es que cuando en la parte superior de la caldera el agua ya está calentada a la temperatura de evaporación (desde 100 °C y más), en la parte inferior su temperatura es de unos 40-45 °C. Debido a esto, surgen tensiones de temperatura en la carcasa de la caldera , lo que conduce a un mayor desgaste de la caldera. Para eliminar esto, es necesario crear una mayor circulación (mezcla) de agua. Los conductos de circulación están situados en el espacio principal del hogar más cerca de la parte superior, en la zona donde las temperaturas son más altas. Al entrar en estas tuberías, el agua se convierte en vapor y, según la ley de Arquímedes, se desplaza hacia arriba arrastrando consigo el resto del agua, es decir, actuando como una bomba de agua. El agua se precipita desde abajo hacia arriba, provocando un nuevo flujo de entrada y creando así una circulación de toda el agua en la caldera. Además de una reducción notable de las tensiones térmicas en la piel, dicha circulación forzada al mismo tiempo aumenta significativamente la vaporización. A pesar de que la formación de vapor también ocurre en las tuberías de circulación, el volumen relativo de vapor obtenido en ellas es muy pequeño, debido al área pequeña de las propias tuberías de circulación (por ejemplo, en FD e IS, el área de \u200b\u200bestas tuberías no representan más del uno y medio por ciento del área total de calentamiento de la caldera).
Esquema de circulación de agua en la caldera.
Además de su función principal, las tuberías de circulación sostienen al mismo tiempo la bóveda de ladrillos, lo que es especialmente importante en las locomotoras de vapor potentes con hornos de gran tamaño. Gracias a estos conductos se reducen significativamente las cargas internas en los ladrillos que forman la bóveda, pero los ladrillos en sí deben tener una forma especial.
Las tuberías de circulación se utilizaron activamente en los ferrocarriles estadounidenses en la década de 1910, pero posteriormente varias fábricas comenzaron a instalar termosifones en hornos en lugar de tuberías . Los tubos de circulación aparecieron por primera vez en las locomotoras de vapor rusas en 1915, en las locomotoras de vapor de la serie E importadas de EE.UU. Sin embargo, en el edificio de la locomotora de vapor soviética, las tuberías de circulación se instalaron por primera vez en 1931 en la primera locomotora de vapor de la serie FD . Antes de esto, hubo intentos de usar termosifones en locomotoras de vapor soviéticas (por ejemplo, en algunas locomotoras de vapor Eg ) , pero los resultados de operar locomotoras de vapor equipadas con ellos en la Unión Soviética no fueron satisfactorios y, por lo tanto, se reconoció que el uso de tuberías de circulación era preferible para las carreteras soviéticas.
Un principio de funcionamiento similar se usa en las cafeteras de goteo , solo que en ellas el vapor resultante se usa para elevar pequeñas porciones de agua en un recipiente especial con café.