Паровой инжектор для снабжения котла свежей водой в свое время являлся одним из самых удивительных изобретений инженерного искусства. Исключая инженеров мало кто знает, для чего нужен паровой инжектор и как он работает; а знакомство с ним очень поучительно.
Прежде всего представим следующее; из парового котла проведена паровая труба, которая снабжает машину паром. От паровой трубы отходит трубка А (рис.49), которая доставляет пар инжектору, описанному несколько ниже. В инжекторе С струя пара, смешиваясь со струей воды, которая выходит из трубки В, гонит ее через третью трубку D опять в котел. Короче, пар, который выходит из котла, где он получает давление, оказывается не только способным преодолевать давление пара, который еще находится в котле, но и приносит с собой в котел свежую воду.
Чтобы объяснить этот парадокс, рассмотрим устройство инжектора. На рис. 49 пропущены некоторые детали, чтобы лучше выделить главное; некоторые же другие для этой же цели значительно преувеличены.
Рис.49
Пар из котла с большой скоростью поступает через трубку А в инжектор. По трубе В идет холодная вода, которая вливается в кольцеобразную камеру С, где получается кольцеобразная колонна холодной воды, окружающая струю пара. При соприкосновении с ней пар внезапно сгущается в воду и образует тонкую струю быстро движущейся воды. Эта струя поступает вместе с холодной водой, которая с ней смешивается, в пространство D, которое находится в соединении с котлом. По мере движения струи вперед ее скорость постепенно уменьшается, а давление увеличивается, до тех пор пока она наконец не окажется в состоянии преодолеть давление пара в котле.
Теперь возникает вопрос: откуда происходит та значительная энергия, которая необходима, чтобы преодолеть давление пара в котле.
Представим себе, что струя пара с большой скоростью впускается в некоторое пространство, в котором давление составляет половину первоначального давления. В таком случае пар расширится, и скорость его частиц еще более увеличится; соответственно увеличится и их энергия движения. При обыкновенном атмосферном давлении пар занимает объем, который в 1700 раз больше объема воды, из которой он получился. Поэтому, когда пар сгущается, он занимает 1700-ю часть того объема, который он занимал в форме пара. Это значит, что при внезапном сгущении диаметр струи пара уменьшается более чем в 40 раз. Теперь вся энергия движения сосредоточивается в тонкой струе воды. В объеме, который занимает струя воды, теперь будет заключаться приблизительно в 1700 раз больше энергии, чем прежде.
Хотя в действительности соответствующее число будет несколько меньше, чем следует по теории, все же прирост энергии будет достаточно велик, чтобы дать возможность струе воды преодолеть давление пара в котле и снова войти в него, увлекая вместе с собой и ту воду, с помощью которой она сгустилась. Таким образом, в действительности не струя пара, как это мы предполагали раньше, преодолевает давление паров в котле, а гораздо более богатая энергией струя воды. Концентрация энергии при сгущении паров в воду настолько велика, что даже пар, отработавший в машине и получивший вновь атмосферное давление, оказывается пригодным для инжектора. Таким образом, у поверхностного зрителя действительно может явиться такое представление, что здесь слабейший побеждает сильного.