सुपरहीटर्स

सुपरहीटर एक उपकरण है जिसका उपयोग संतृप्त भाप  या गीली भाप को सुपरहिट स्टीम या ड्राई स्टीम में बदलने के लिए किया जाता है। बिजली उत्पादन, भाप इंजनों और  भाप सुधार  जैसी प्रक्रियाओं के लिए भाप टर्बाइनों में  अतितापित भाप  का उपयोग किया जाता है। सुपरहीटर तीन प्रकार के होते हैं: दीप्तिमान, संवहन और अलग से चलने वाले। एक सुपरहीटर आकार में कुछ दस फीट से लेकर कई सौ फीट (कुछ मीटर से कुछ सौ मीटर) तक भिन्न हो सकता है।

प्रकार

 * एक दीप्तिमान सुपरहीटर सीधे दहन कक्ष के दीप्तिमान क्षेत्र में पानी की दीवार के पास रखा जाता है जिससे कि विकिरण द्वारा ऊष्मा को अवशोषित किया जा सके।
 * एक संवहन सुपरहीटर भट्टी के संवहन क्षेत्र में स्थित होता है जो सामान्यतः अर्थशास्त्री (गर्म फ्लू गैसों के मार्ग में) से आगे होता है। इन्हें प्राथमिक सुपरहीटर भी कहा जाता है।
 * एक अलग से चलने वाला सुपरहीटर एक सुपरहीटर होता है जिसे मुख्य बॉयलर के बाहर रखा जाता है, जिसकी अपनी अलग दहन प्रणाली होती है। इस सुपरहीटर डिज़ाइन में सुपरहीटर पाइप के क्षेत्र में अतिरिक्त बर्नर सम्मलित हैं। हीन दक्षता और भाप की गुणवत्ता के कारण इस प्रकार का सुपरहीटर संभवतः ही कभी उपयोग किया जाता है, जो अन्य सुपरहीटर प्रकारों से श्रेष्ठ नहीं है।

भाप इंजन
भाप इंजन में, सुपरहीटर बायलर  द्वारा उत्पन्न भाप को फिर से गर्म करता है, इसकी  तापीय ऊर्जा  को बढ़ाता है और इंजन के अंदर संघनित होने की संभावना को कम करता है।  सुपरहिटर्स भाप इंजन की तापीय क्षमता को बढ़ाते हैं, और व्यापक रूप से अपनाए गए हैं। अतितापित भाप तार्किक रूप से अतितापित भाप के रूप में जानी जाती है; गैर-अतिशीतित भाप को संतृप्त भाप या गीली भाप कहा जाता है। 20 वीं शताब्दी के प्रारंभ से, अधिकांश भाप वाहनों और स्थिर भाप इंजनों के लिए सुपरहिटर्स को भाप इंजनों पर मात्रा में लागू किया गया था। यह उपकरण अभी भी दुनिया भर में विद्युत  बिजलीघर  में भाप टर्बाइनों के संयोजन के साथ प्रयोग किया जाता है।

लोकोमोटिव
स्टीम लोकोमोटिव उपयोग में, अब तक सुपरहीटर का सबसे सामान्य रूप फायर-ट्यूब प्रकार है। यह सूखे पाइप में आपूर्ति की गई संतृप्त भाप को धूम्रपात्र  में ट्यूब शीट के विरुद्ध लगे सुपरहीटर हेडर में ले जाता है। फिर भाप को कई सुपरहीटर तत्वों-लंबे पाइपों से निकाला जाता है, जिन्हें बड़े व्यास की आग की नलियों के अंदर रखा जाता है, जिन्हें फ़्लू कहा जाता है। लोकोमोटिव की आग से गर्म दहन गैसें इन फ़्लू से होकर निकलती हैं जैसे वे फायरट्यूब करते हैं, और पानी को गर्म करने के साथ-साथ वे सुपरहीटर तत्वों के अंदर भाप को भी गर्म करते हैं जिससे वे प्रवाहित होते हैं। सुपरहीटर तत्व अपने आप में दोगुना हो जाता है जिससे कि गर्म भाप वापस आ सके; अधिकांश इसे दो बार फायर एंड पर और एक बार स्मोकबॉक्स एंड पर करते हैं, जिससे कि गर्म होने पर भाप हेडर की लंबाई से चार गुना दूरी तय करे। तत्वों के माध्यम से अपनी यात्रा के अंत में अतितापित भाप सुपरहीटर हेडर के एक अलग डिब्बे में और फिर सामान्य रूप से सिलेंडरों में जाती है।

स्पंज और सूंघने वाला वाल्व
सुपरहीटर तत्वों के माध्यम से निकलने वाली भाप उनकी धातु को ठंडा करती है और उन्हें पिघलने से रोकती है, किंतु जब थ्रॉटल बंद हो जाता है तो यह शीतलन प्रभाव अनुपस्थित होता है, और इस तरह धुएं के माध्यम से प्रवाह को काटने और उन्हें क्षतिग्रस्त होने से बचाने के लिए एक स्पंज स्मोकबॉक्स में बंद हो जाता है। कुछ लोकोमोटिव (विशेष रूप से लंदन और उत्तर पूर्वी रेलवे पर) सूंघने का वाल्व  के साथ लगाए गए थे, जो लोकोमोटिव के तट पर होने पर सुपरहीटर में हवा भरते थे। इसने सुपरहीटर तत्वों को ठंडा रखा और सिलेंडर गर्म रहे। कई एलएनईआर लोकोमोटिव पर चिमनी के पीछे स्निफ्टिंग वाल्व देखा जा सकता है।

फ्रंट-एंड थ्रॉटल
एक सुपरहीटर स्टीम सर्किट में थ्रॉटल और सिलिंडर के बीच की दूरी को बढ़ाता है और इस प्रकार थ्रॉटल एक्शन की तत्कालता को कम करता है। इसका प्रतिकार करने के लिए, कुछ बाद के भाप इंजनों को सुपरहीटर के बाद स्मोकबॉक्स में फ्रंट-एंड थ्रॉटल के साथ लगाया गया। ऐसे लोकोमोटिव को कभी-कभी बाहरी थ्रॉटल रॉड द्वारा पहचाना जा सकता है जो बॉयलर की पूरी लंबाई को स्मोकबॉक्स के बाहर एक क्रैंक के साथ फैलाता है। यह व्यवस्था डाइनेमो  और  वायु पंप  जैसे सहायक उपकरणों के लिए अतितापित भाप का उपयोग करने की भी अनुमति देती है। फ्रंट-एंड थ्रॉटल का एक अन्य लाभ यह है कि सुपरहीट स्टीम तुरंत उपलब्ध होता है। एक गुंबद थ्रॉटल के साथ, सुपर हीटर वास्तव में दक्षता में लाभ प्रदान करने से पहले अधिक  समय लगा।

सिलेंडर वाल्व
सुपरहीटर्स वाले इंजनों में सामान्यतः पिस्टन वाल्व (भाप इंजन)  या  पॉपपेट वाल्व  लगे होते हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि उच्च तापमान पर  डी स्लाइड वाल्व  को ठीक से  स्नेहन  रखना जटिल होता है।

आवेदन
1880 और 1890 के दशक के दौरान विल्हेम श्मिट (इंजीनियर)  द्वारा जर्मनी में पहला व्यावहारिक सुपरहीटर विकसित किया गया था। सुपरहीटर के प्रारंभिक रूप के साथ पहला सुपरहीट लोकोमोटिव  प्रशिया एस 4  श्रृंखला, 1898 में बनाया गया था, और 1902 से श्रृंखला में निर्मित किया गया था। 1906 में  ग्रेट वेस्टर्न रेलवे  (GWR) द्वारा यूके में आविष्कार के लाभों का प्रदर्शन किया गया था। GWR के मुख्य यांत्रिक इंजीनियर, जी.जे. चर्चवर्ड का मानना ​​था, चूंकि, श्मिट प्रकार को श्रेष्ठ बनाया जा सकता है, और एक स्वदेशी स्विंडन प्रकार का डिज़ाइन और परीक्षण किया जा सकता है। 1909 में स्विंडन नंबर 3 सुपरहीटर में समापन हुआ। डी.ई. मार्श ने अक्टूबर 1907 और मार्च 1910 के बीच संतृप्त भाप का उपयोग करके अपने एलबी और एससीआर I3 वर्ग के सदस्यों और श्मिट सुपरहीटर के साथ फिट किए गए लोगों के बीच तुलनात्मक परीक्षणों की एक श्रृंखला को निष्कर्ष दिया, जिससे प्रदर्शन और दक्षता की स्थितियों में बाद के लाभ सिद्ध हुए। ग्रेट सेंट्रल रेलवे के जॉन जी रॉबिन्सन द्वारा  गॉर्टन लोकोमोटिव वर्क में अन्य श्रेष्ठ सुपरहिटर्स प्रस्तुत किए गए, लंदन के  रॉबर्ट वालेस उरी  और  ईस्टले रेलवे वर्क करता है  लंदन और दक्षिण पश्चिम रेलवे LSWR) और  दक्षिणी रेलवे (ग्रेट ब्रिटेन)  के रिचर्ड मौनसेल द्वारा।, ईस्टले में भी।

सुपरहीटर के साथ सबसे पुराना जीवित स्टीम लोकोमोटिव और सुपरहीटर के साथ पहला नैरो गेज लोकोमोटिव एसटीएलबी के स्वामित्व वाला Bh.1 है और ऑस्ट्रिया में मुर वैली रेलमार्ग पर भ्रमण ट्रेनें चलाता है।

उरी का ईस्टलेह सुपरहीटर
एलएसडब्ल्यूआर के लिए सुपरहीटर का रॉबर्ट यूरी का डिजाइन उनके एलएसडब्ल्यूआर एच15 क्लास  4-6-0 लोकोमोटिव के अनुभव का उत्पाद था। प्रदर्शन परीक्षणों की प्रत्याशा में, आठ उदाहरण श्मिट और रॉबिन्सन सुपरहिटर्स के साथ लगाए गए थे, और दो अन्य संतृप्त रहे। चूंकि, प्रथम विश्व युद्ध ने परीक्षण होने से पहले हस्तक्षेप किया, चूंकि 1915 के अंत से एलएसडब्ल्यूआर लोकोमोटिव कमेटी की रिपोर्ट में कहा गया कि रॉबिन्सन संस्करण ने सबसे अच्छी ईंधन दक्षता दी। इसने औसत दिया 48.35 lb की औसत दूरी पर प्रति मील कोयले की खपत 39824 mi, की तुलना में 48.42 lb और 59.05 lb क्रमशः श्मिट और संतृप्त उदाहरणों के लिए कोयला।

चूंकि, रिपोर्ट में कहा गया है कि दोनों सुपरहीटर प्रकारों में गंभीर कमियां थीं, श्मिट सिस्टम में सुपरहीटर हेडर पर एक डैम्पर नियंत्रण की विशेषता थी, जिसके कारण गर्म गैसें गंधक का तेजाब  में संघनित हो जाती थीं, जिससे सुपरहीटर तत्वों में गड्ढे और बाद में शक्तिहीन हो जाते थे। तत्वों और हेडर के बीच गैसों का रिसाव भी सामान्य था, और क्षैतिज रूप से व्यवस्थित असेंबली को हटाए बिना रखरखाव जटिल था। रॉबिन्सन संस्करण संतृप्त और अतितापित भाप कक्षों के आसन्न होने के कारण तापमान भिन्नताओं से पीड़ित था, जिससे भौतिक तनाव उत्पन्न हो गया था, और श्मिट प्रकार के समान पहुंच की समस्याएं थीं।

रिपोर्ट की सिफारिशों ने उरी को सुपरहीटर हेडर के ऊपर और नीचे अलग संतृप्त स्टीम हेडर के साथ एक नए प्रकार के सुपरहीटर को डिजाइन करने में सक्षम बनाया। ये संतृप्त हेडर से प्रारंभ होने वाले तत्वों से जुड़े थे, फ़्लू ट्यूबों के माध्यम से चल रहे थे और सुपरहीटर हेडर पर वापस आ गए थे, और पूरे असेंबली को रखरखाव में आसानी के लिए लंबवत व्यवस्थित किया गया था। उपकरण सेवा में अत्यधिक सफल रहा, किंतु निर्माण के लिए भारी और महंगा था।

लाभ और हानी
सुपरहीटर का उपयोग करने का मुख्य लाभ ईंधन और पानी की कम खपत है, किंतु रखरखाव की बढ़ी हुई लागत का मूल्य चुकाना पड़ता है। अधिकांशतः स्थितियों में लागत से अधिक लाभ हुआ और सुपरहिटर्स का व्यापक रूप से उपयोग किया गया। लोकोमोटिव ( स्विचर ) शंटिंग एक अपवाद था। ब्रिटिश शंटिंग लोकोमोटिव संभवतः ही कभी सुपरहीटर्स से सुसज्जित थे। खनिज यातायात के लिए उपयोग किए जाने वाले लोकोमोटिव में लाभ महत्वहीन प्रतीत होता है। उदाहरण के लिए, उत्तर पूर्वी रेलवे (यूके) ने अपने कुछ एनईआर वर्ग पी खनिज लोकोमोटिव  के लिए सुपरहीटर्स लगाए किंतु बाद में उन्हें हटाना प्रारंभ कर दिया।

सावधानीपूर्वक रखरखाव के बिना सुपरहीटर ट्यूब में यू-आकार के घुमावों पर फटने वाली ट्यूब में एक विशेष प्रकार की खतरनाक विफलता का खतरा होता है। स्थापित होने पर निर्माण और परीक्षण दोनों के लिए यह जटिल है, और एक टूटना सुपरहिट उच्च दबाव भाप को बड़े प्रवाह में तुरंत भागने का कारण बनता है, फिर वापस आग में और कैब में, लोकोमोटिव चालक दल के अत्यधिक खतरे के लिए।