Ознакомившись с устройством паровозов компаунд и действием приборов и принадлежностей, составлящих их особенность, выясним теперь, какими же преимуществами и недостатками обладают паровозы компаунд по сравнению с паровозами с простой машиной.
Преимущества паровозов компаунд сводятся к следующему:
I. Возможность пользоваться большим расширением пара, что ведет к уменьшению расхода пара и позволяет пользоваться паром высокого давления.
В паровозах простого действия без перегревателя степени наполнения (отсечки) меньше 0,25—0,3 хода поршня почти не приносят пользы, так как при этом паровпускные окна открываются недостаточно и пар сильно мнется и конденсируется и, вследствие этого, его упругость в период впуска сильно понижается. В тоже время, вследствие сокращения периода выпуска, сжатие мятого пара сильно возрастает.
Но даже при самой меньшей из допускаемых степеней наполнения (отсечке) равной 0,25 хода поршня, пар в момент отсечки занимает об'ем 0,25 цилиндра, а в конце хода поршня, т.-с. после своего расширения, заполняет весь об‘ем, т.е. 10/10 и, значит, расширяется в 10:2,5 раза, т. е. в 4 раза.
При паровозах же компаунд, как было указано, расширение пара в 4 раза достигается при отсечке 0,5 хода поршня, когда пар расширяется сначала в малом цилиндре в 2 раза и затем еще раз расширяется в большом цилиндре в 2 раза. При меньших степенях наполнения, понятно, достигаются и еще большие степени расширения пара. Таким образом, теоретически одной и той же степени расширение пара можно достигнуть в простых паровозах при отсечке в 0,25, а в паровозах компяунд при отсечке 0,5. Хотя при отсечке 0,5 расход пара в одинаковых цилиндрах будет в 2 раза больше, чем при огсечке 0,25, но зато на паровозах компаунд впуск пара производится в один цилиндр, а на простых паровозах в оба цилиндра. Таким образом, расход пара остается как будто одинаковым. Однако, на паровозах компаунд, благодаря отсечке—0,5, открытие окна получается больше, чем в простом паровозе при отсечке 0,25, и потому нет такой большой потери энергии пара, вследствие мятия его при проходе через узкие отверстия и вследствие конденсации пара.
Кроме того, на паровозах компаунд при надобности возможно пользоваться и отсечками меньше 0,5, именно до 0,25—0,3 и благодаря этому получить еще большее расширение пара, тогда как на простых паровозах без перегревателя отсечка 0,25 является уже предельной и достигнуть расширения больше чем в 4 раза почти невозможно.
Все эти условия ведуг к тому, что расход пара на единицу работы на паровозах компаунд в общем получается меньше, чем в простых паровозах без перегревателя, а потому меньше получается и расход воды и топлива, т.-е. паровозы компаунд являются более выгодными.
II Меньшая потеря энергии пара от охлаждения ее в цилиндрах (от конденсации).
Потеря тепловой энергии пара в цилиндрах происходит, как было указано, во-первых, вследствие охлаждения стенок цилиндра, поршневых и золотниковых скалок наружным водухом и, во-вторых, вследствие внутреннего охлаждения цилиндров. Потеря от наружного охлаждения вообще не велика и не достигает величины более 1% от всей теплоты, заключающейся во входящем в цилиндр паре. В паровозах ж компаунд можно считать, что эта потеря еще меньше, так как правый цилиндр никогда не соединяется с наружным воздухом.
Потеря от внутренней конденсации, как известно, будет тем больше, чем больше разница температур пара при впуске и выпуске его из цилиндра.
Поэтому у паровозов компаунд потеря теплоты, вследствие внутреннего охлаждения, будет гораздо меньше, т.-к. разница температур входящего в правый цилиндр свежего пара и исходящего, отработанного пара, будет меньше, чем в простой машине. Кроме того, теплота, полученная паром: от стенок правого цилиндра в период выпуска пара, не пропадает бесполезно, т. к. пар, образовавшийся в это время от испарения нагретыми стенками конденсационной воды, не выходит бесполезно в конус, а поступает в рессивер и затем совершает полезную работу в левом цилиндре.
В левом цилиндре конденсация пара также получается меньше, так как пар входит в цилиндр с сравнительно не высокой температурой и разница температур входящего и исходящего пара также не велика. Однако, не надо упускать из виду и того, что самая поверхность левого цилиндра является значительно больше.
Вообще можно считать, что конденсация пара в паровозах компаунд меньше, чем в паровозах с простой машиной.
III. Меньшая потери пара, в следствии пропуска поршней, в паровозах компаунд.
Пропуск пара поршнями и золотниками бывает всегда тем сильнее, чем больше разница в давлениях по одну и по другую сторону поршня или золотника. В паровозах компаунд эта разница в каждом цилиндре в общем меньше, чем в простых паровозах, и потому меньше должен быть и пропуск пара поршнями. Кроме того, пар, пропущенный правым поршнем или золотником, не пропадает бесполезно, а идет на увеличение работы левого цилиндра.
IV. Благодаря меньшей разнице давления по обе стороны поршня, поршни, а с ними и весь движущийся механизм паровозов компаунд, подвергаются более равномерному давлению, вследствие чего трения и изнашивания частей механизма должно быть у них меньше.
V. Так как на паровозах компаунд можно достигать значительного расширения пара, не уменьшая чрезмерно степени отсечки пара, то работа кулиссного механизма получается более правильнім что крайне важно, уменьшаеться степень сжатия пара.
VI. Вследствие меньшего расхода пара в паровозах компаунд, возможно и рчл.исры из- коп/мт дсл«/м/. нест1.и,ко мснь-шп.чн сравнительно с котлами паровозов с простой машиной, работающей насыщенным паром.
VI. Вследствие меньшего расхода пара в паровозах компаунд, возможно и размеры их котлов делать несколько меньшими сравнительно с котлами паровозов с простой машиной, работающей насыщенным паром.
Обладая указанными преимуществами, сравнительно с простой машиной, паровозы компаунд имеют и некоторые серьезные недостатки, а именно:
1. Извилистость хода паровоза, вследствии неравенства работы правого и левого цилиндров. Как было указано, при постройке паровоза компаунд, размеры его цилиндров выбираются так, чтобы работа их была одинакова при определенной нормальной отсечке, например, при отсечке — 0,5 хода поршня.
Но как только степень отсечки пара изменится, то сейчас же нарушается и равенство работ правого и левого цилиндров.
Если отсечка уменьшается, против нормальной, то пар переходит в рессивер и левый цилиндр с меньшим давлением и работа левого цилиндра становится меньше. Если отсечка увеличивается, то пар попадает в левый цилиндр с большим давлением, работа левого цилиндра становится больше. Вследствие получающегося неравенства работ правого и левого цилиндра, движущий механизм той или другой стороны испытывает действие большей силы и паровоз начинает вилять. Виляние же паровоза оказывает очень вредное действие как на рельсовый путь, так и на изнашиванье самого паровоза
II. При движении без пара в паровозах компаунд благодаря величине левого цилиндра, получается излишне большая тяга воздуха вызывающая напрасный расход топлива. Однако, этот недостаток, как мы видели, с успехом устраняется устройством модераторов.
III. Сложность конструкции паровозов компаунд. При движении массивных движущихся частей левого цилиндра, т.-е. золотника, поршня и проч., развиваются значительные силы инерции, уравновешивание которых является затруднительным. Кроме того, вследствие необходимости устройства на паровозах компаунд различных дополнительных приспособлений, механизм их значительно усложняется и требует более тщательного и более сложного ремонта. Благодаря этому и расход на содержание паровозов компаунд, по сравнению простыми паровозами, значительно увеличивается.