Przeciwprąd kontra przepływ równoległy

Przewaga sprawności generatora Claytona w porównaniu z kotłem tradycyjnymi jest wynikiem wykorzystania kontrprzepływu (przeciwprądu) gazów spalinowych i wody w wężownicy oraz wymuszonej cyrkulacji.

Poniższa ilustracja przedstawia istotę kontrprzepływu

Zwróćmy uwagę, że ilość ciepła zostawiona w wężownicy przez gazy spalinowe zależy w tym przypadku od najniższej temperatury płynu – wody zasilającej. Z tego też powodu temperatura gazów spalinowych (szczególnie przy niższych wydajnościach generatora) jest niższa od temperatur wytwarzanej pary wodnej.

Musimy tu zaznaczyć - temperatura gazów spalinowych opuszczających generator Claytona jest ograniczona temperaturą wody zasilającej. W przypadku kotłów płomienicowych temperatura wychodzących gazów spalinowych jest ograniczona temperaturą pary wodnej.

W czasie pracy koła temperatura gazów spalinowych jest wskaźnikiem jego sprawności. Niższa temperatura spalin - wyższa sprawność urządzenia (przyjmując. że pozostałe warunki jak CO₂, O₂, czy straty promieniowania są porównywalne).

Rys. 2 przedstawia typowe temperatury gazów spalinowych dla kotłów płomienicowych i generatorów Claytona – każde dla ciśnienia pary 200 PSIG ( 14 bar). Rysunek przedstawia znaczną różnicę temperatur dla niższych wydajności porównywalnych urządzeń. Obydwa typy mają zasadniczo porównywalne temperatury spalin przy 100% wydajności dla przy 50% wydajności temperatura spalin z generatora Claytona jest ponad 60˚C niższa niż w kotle tradycyjnym zaś przy 20% wydajności aż o 85˚C. W niższych zakresach wykresu różnica temperatur staje się dominująca co szczególnie uwydatnia się dla typowego zakresu wydajności od 30 do 70%.

Rys. 3 ilustruje typowe sprawności generatorów Claytona oraz kotłów płomienicowych przy wydajnościach od 0 do 100%. Zauważmy, że krzywa Claytona jest znacznie wyższa przy niższych wydajnościach niż przy wydajności 100%. Częściowo jest to wynikiem wymuszonej cyrkulacji, częściowo - małych strat promieniowania ale najważniejszą przyczyną jest wykorzystanie zasady kontrprzepływu charakterystycznej dla Claytona.