В паровозном котле с рабочим давлением в 13 атмосфер пар в котле образуется при нагреве, примерно, 192°. Можно измерить количество тепла, которое содержит один килограмм такого пара — оно, оказывается, равно 669 калориям. Если мы перегреем этот пар до 400°, то окажется, что килограмм его содержит уже 782 калории, т.-е. количество тепла в нем стало больше и, так как нам известно, что паровая машина работает за счет тепла, заключенного в водяном паре, то ясной становится выгода перегрева. Достичь такого перегрева в 400° можно, так как в нашем паровозе в трубу вылетают газы с нагревом в 600°. Вот жаром этих газов и пользуются для перегрева пара. В нашем паровозе перегреватель русского конструктора Ноткина (рис. 8), тогда как в других паровозах заграничной постройки ставится пароперегреватель системы Шмидта. Паровая труба, идущая из сухопарника, в дымовой коробке нашего паровоза разветвляется в три ряда тонких трубок, вставленных в верхние жаровые трубы котла, — их 24. Каждая из тонких паропроводных трубок проходит во всю длину жаровой трубы почти до топочной решетки и здесь кончается слепым концом, т.-е. закрыта наглухо пробкой. Внутрь этой трубки вставлена другая потоньше трубка, которая открыта у слепого конца первой трубки; сырой пар из регуляторной (паропроводной) трубы поступает в первую широкую трубку и по кольцевому промежутку течет навстречу горячим газам в жаровой трубе и, возвращаясь по внутренней трубке перегретым, входит через сборную коробку в паровую трубу, ведущую пар к машине.
Рис. 8. Схема пароперегревателя системы «Ноткин». Сырой пар из регулятора поступает в переднюю камеру сборной коробки, помещенной в дымовой коробке. Отсюда пар распределяется по трубкам, омываемым горячими газами, перегревается и возвращается в заднюю камеру сборной коробки, откуда и поступает в машину. Трубки перегревателя помещаются в дымогарных трубках, увеличенного диаметра, называемых жаровыми трубами.
В пароперегревателе, изобретенном немецким слесарем Шмидтом, сырой пар проводится в жаровой трубе по одной тонкой трубке; она проходит по всей длине жаровой трубы четыре раза, делая два колена (поворота) вблизи топки и одно колено около дымовой коробки — тут все трубки, пароперегревателя Шмидта как и в нашем перегревателе, снова сливаются в одну большую трубу, по которой пар идет в машину. Отсюда видно, что пар проходит по каждой трубке, помещенной в жаровой трубе котла, очень длинный путь. Горячие газы, протекающие в жаровой трубе, успевают нагреть пар до 400°, примерно. Как именно разветвляется паровая труба в ряды тонких трубок и потом они собираются в одну, мы не станем говорить, чтобы не удариться в лишние подробности довольно сложного устройства пароперегревателя. Заметим только, что пароперегреватель действует лишь тогда, когда по его трубкам из сухопарника проходит пар, т.-е. машина паровоза работает, и он находится в движении. А машинист, мы знаем, пускает пар из сухопарника, открывая регулятор, и останавливает машину, закрывая пар регулятором же. К регулятору-то и присоединены через особое приспособление заслонки, закрывающие в дымовой коробке жаровые трубы. Если регулятор открыт, то открыты и заслонки. Тогда по жаровым трубам проносятся раскаленные газы, а по трубкам перегревателя течет в машину пар, — перегреваясь сам, он уносит тепло, охлаждает самую трубку перегревателя, не давая ей раскалиться. Если регулятор закрыт, то закрыты и заслонки жаровых труб. И стало-быть нет по ним потока раскаленных газов из топки. Будь иначе, — тонкие трубки перегревателя, не охлажденные теперь током пара, скоро бы накалились, покоробились, а в части, близкой к топке, могли бы и прогореть, испортив все дело. Из этого видно, что пароперегреватель вещь довольно нежная и требует к себе большого внимания. Прежде чем затопить паровоз с пароперегревателем, надо не только поставить регулятор на «закрыто», но еще, открыв спереди большую крышку дымовой коробки, убедиться, что заслонки на жаровых трубах закрыты и «автомат», действующий от регулятора, исправен.