Un surchauffeur est un appareil utilisé dans les chaudières à vapeur pour convertir de la vapeur humide saturée en vapeur sèche. Les surchauffeurs sont une partie très bénéfique du cycle de vapeur, car la vapeur sèche contient plus d’énergie thermique et augmente l’efficacité globale du cycle. Non seulement cela, la vapeur sèche est également moins susceptible de se condenser dans les cylindres d’un moteur à piston ou le carter d’une turbine à vapeur. Les surchauffeurs de chaudière peuvent être trouvés en trois variétés: les surchauffeurs radiants, les surchauffeurs à convection et les surchauffeurs à chauffage séparé.
Les surchauffeurs radiants sont situés directement dans la chambre de combustion de la chaudière elle-même. Cet agencement permet au brûleur de la chaudière de chauffer à la fois le tube de la chaudière et les tubes du surchauffeur, ce qui rend les surchauffeurs radiants très efficaces. Ceux-ci se trouvent le plus souvent dans les centrales à vapeur et ont également été largement utilisés dans les automobiles à vapeur. Dans les automobiles à vapeur et les chaudières de centrales électriques, les tubes de surchauffeur – parfois appelés serpentins de vaporisateur – étaient situés directement sur le dessus du brûleur. La vapeur passe généralement à travers le surchauffeur après avoir été admise par la manette des gaz.
Les surchauffeurs à convection se trouvent le plus souvent sur les locomotives. Tout comme un four à convection, ce type de surchauffeur utilise les gaz chauds du brûleur pour réchauffer la vapeur. Un surchauffeur à convection peut être extrêmement efficace, car la majeure partie de l’énergie thermique est fournie uniquement aux tubes de la chaudière, et ce qui serait normalement un échappement chauffe à la place les tubes du surchauffeur. Ceux-ci se trouvent également dans les centrales électriques, mais ils ont principalement été mis en œuvre dans les locomotives à vapeur.
Sur les locomotives à vapeur, les surchauffeurs à convection sont légèrement différents de ce que l’on trouverait dans les centrales à vapeur stationnaires. Les deux utilisent le même principe d’utilisation des gaz chauds, mais les surchauffeurs de locomotives sont généralement quelque peu séparés de la chaudière elle-même. Au lieu de cela, ils sont positionnés devant la chaudière et les gaz chauds du tube de la chaudière passent par la tubulure du surchauffeur.
Les surchauffeurs présentent de nombreux avantages, le plus notable étant une consommation de carburant réduite et une efficacité accrue. Le seul inconvénient est l’augmentation des coûts de maintenance, mais les surchauffeurs sont encore généralement considérés comme valent les coûts supplémentaires. Un autre inconvénient des surchauffeurs se retrouve presque exclusivement sur les locomotives utilisant des chaudières à tubes de fumée. Sans un entretien approprié et régulier, la tubulure à l’intérieur du surchauffeur est susceptible de se rompre. Si le tube venait à se rompre, de la vapeur à haute pression pourrait s’échapper par l’ouverture et dans la chambre de combustion de la locomotive, et un tel événement mettrait tout le personnel dans la cabine du moteur en grave danger.