Una caldaia verticale è un tipo di generatore di vapore in cui il guscio della caldaia si trova in verticale anziché in orizzontale. Proprio come tutti i tipi di caldaie, una caldaia verticale può essere costituita da un tubo dell’acqua o da una costruzione del tubo di fuoco. Una caldaia verticale è molto diversa da quella che si potrebbe trovare su una tipica locomotiva a vapore, poiché queste caldaie sono generalmente orientate orizzontalmente anziché verticalmente. Le caldaie verticali si trovano più comunemente su veicoli a vapore più piccoli, come automobili a vapore, barche e carri. In alcune rare occasioni, tuttavia, sono state utilizzate caldaie a locomotiva verticale.
Una caldaia a tubi di fuoco verticale, che è la meno efficiente, si trova più comunemente su automobili a vapore, lanci di vapore o barche precedenti e su alcune locomotive e vagoni a vapore trovati raramente. Una caldaia a tubi di fuoco è costituita da un volume di acqua all’interno del guscio con tubi verticali vuoti che li attraversano. I gas caldi provenienti da un bruciatore sottostante fluiscono attraverso i tubi, dove il tubo riscaldato genera abbastanza calore per creare vapore. Le caldaie a tubi d’acqua sono esattamente l’opposto, poiché l’acqua scorre attraverso i tubi, che sono riscaldati dalle fiamme che li circondano.
Il fatto che una caldaia verticale impieghi o meno una canna fumaria o la costruzione di una tubatura dell’acqua dipende dall’applicazione. La maggior parte dei lanci a vapore tradizionali e le precedenti automobili a vapore utilizzavano caldaie a tubi di fuoco per la loro semplicità e basso costo dei materiali. L’unico problema è che tutta l’acqua all’interno del sistema deve essere riscaldata contemporaneamente; questo rende la pressione dell’edificio un processo lungo e comporta un rischio maggiore di esplosione di vapore. Le caldaie a tubi d’acqua, d’altra parte, sono note per riscaldare l’acqua in modo molto rapido ed efficiente e si trovano più comunemente nelle automobili e nelle centrali elettriche a vapore avanzate. L’aspetto negativo di questi, tuttavia, è la spesa dei materiali utilizzati per fabbricarli.
Ci sono molti vantaggi e svantaggi per le caldaie verticali, ma nella maggior parte delle applicazioni, i vantaggi sembrano superare gli svantaggi. Uno dei maggiori vantaggi di una caldaia verticale è la dimensione compatta: le caldaie orizzontali occupano molto più spazio, poiché sono posizionate in modo da occupare molto spazio. Su una caldaia verticale, tuttavia, l’intero involucro è verticale; per questo motivo, sono molto più compatti dal punto di vista della lunghezza rispetto alle loro controparti orientate orizzontalmente. Tale disposizione li rende più pratici per i veicoli a vapore, che richiedono manovrabilità o un impianto a vapore più compatto. Un altro vantaggio è che il livello dell’acqua non ha bisogno di essere mantenuto così attentamente, poiché il volume di acqua da riscaldare si trova sempre sopra il focolare.
A seconda della disposizione dei tubi, tuttavia, anche le caldaie verticali possono presentare i loro svantaggi. Nel caso delle caldaie a tubi di fuoco, una di queste è la perdita di calore. Per risparmiare spazio, i tubi di una caldaia verticale devono essere accorciati. Questo fa sì che i gas del bruciatore non possano essere completamente utilizzati durante il processo di riscaldamento. Un altro svantaggio è che l’area di riscaldamento è limitata alle dimensioni della base della caldaia, il che può limitare la produzione di vapore.