Назначение конденсатора и принцип работы

Конденсатор – теплообменный аппарат, предназначенный для превращения отработавшего в турбине пара в жидкое состояние (конденсат). Конденсация пара происходит при соприкосновении его с поверхностью тела, имеющего более низкую температуру, чем температура насыщения пара при данном давлении в конденсаторе. Конденсация пара сопровождается выделением теплоты, затраченной раннее на испарение жидкости, которая отводится при помощи охлаждающей среды. В зависимости от вида охлаждающей среды, конденсаторы разделяют на водные и воздушные. Современные ПТУ снабжены водяными конденсаторами.

Конденсация отработавшего пара происходит в конденсаторе. Подача охлаждающей воды в конденсатор осуществляется циркуляционным насосом. Конденсатные насосы служат для откачки из нижней части конденсатора конденсата и подачей его в систему регенерации. Воздухоотсасывающие устройства предназначены для удаления воздуха, поступающего в турбину и конденсатор с паром, а также через неплотности фланцевых соединений, концевые уплотнения и т.д.

Конденсатор состоит из корпуса, торцевые стороны которого закрыты трубными досками с конденсатными трубками, выходящими своими концами в выходные камеры. Камеры разделяются перегородкой, которая делит все конденсаторные трубки на две секции, образующие так называемые «ходы» воды. Вода поступает в водяную камеру через патрубок и проходит по трубкам, расположенным ниже перегородки. В камере вода переходит во вторую секцию трубок, расположенную по высоте выше перегородки. По трубкам этой секции вода идёт в обратном направлении, совершая второй «ход», попадает в камеру и через выходной патрубок направляется на слив. Число ходов бывает от одного до четырёх. Пар из турбины поступает в паровое пространство и конденсируется на поверхности конденсаторных трубок, внутри которых протекает охлаждающая вода. За счёт резкого уменьшения удельного объёма пара в конденсаторе создаётся низкое давление (вакуум). Чем ниже температура и больше расход охлаждающей воды, тем более глубокий вакуум можно получить в конденсаторе. Образующийся конденсат стекает в нижнюю часть корпуса конденсатора, затем в конденсатосборник. Удаление воздуха из конденсатора производится воздухоотсасывающим устройством через патрубок. В целях уменьшения объёма отсасывающей паровоздушной смеси её охлаждают в специально выделенном, с помощью перегородки, отсеки конденсатора – воздухоохладителе.

Вопрос № 355

Тепловые процессы в конденсаторе.

Особенности тепловых процессов обуславливаются тем, что в них участвует не пар а паровоздушная смесь (ПВС). В вакуумную систему имеют присосы воздуха. Для оценки количества воздуха есть показатель ε – относительное содержание воздуха. Представляет из себя отношение количества воздуха в ПВС к количеству пара в этой смеси: ε= . ПВС поступает в горловину конденсатора при давлении отработавшего в турбине пара Р_к. По закону Дальтона о газовых смесях: давление газовой смеси равно сумме парциальных её составляющих: Р_к=Р_в+Р_п. Параметры воздуха и параметры пара связаны между собой уравнением состояния: Р_вV_в=G_вR_вT_в ; Р_пV_п=G_пR_пT_п G_в– масса воздуха

V_в=V_п; T_в=T_п R_в=0,287 кДж/кг∙К

R_п=0,462 кДж/кг∙К

Разделим эти два уравнения друг на друга и получим: Р_в/Р_п=0,622ε.

Или - основное уравнение для анализа тепловых процессов в конденсаторе.

На входе в конденсатор ПВС имеет давление Р_к. Относительное содержание воздуха мало и близко к нулю. По мере продвижения ПВС от горловины конденсатора происходит конденсация пара. Доля воздуха в смеси начинает возрастать т.к. на входе в конденсатор ε=0, то парциальное давление пара будет равно давлению Р_к. Чтобы обеспечить движение ПВС от горловины конденсатора вниз, необходимо, чтобы давление в нижней части конденсатора было меньше, чем в горловине. Перепад давления между горловиной конденсатора и выходом получил название парового сопротивления конденсатора: . зависит от следующих факторов: конструкции конденсатора, воздушная плотность вакуумной системы, нормальная работа отсасывающих устройств

Вместе с тем из-за увеличения ε будет уменьшаться и парциальное давление пара в смеси, ⇒ в нижней части конденсатора возрастёт парциальное давление воздуха. При детальных расчётах конденсатора нельзя пренебрегать наличием воздуха в нижней части конденсатора. Т.к. на входе в конденсатор давление смеси приблизительно равно давлению пара, то температура будет соответствовать температуре насыщения при давлении в конденсаторе. По мере продвижения ПВС из-за наличия парового сопротивления и увеличения относительного воздухосодержания, температура в нижней части конденсатора будет меньше, чем температура на входе. Разница t_п и t^/_к получила название переохлаждение конденсата. . Переохлаждение конденсата является отрицательным моментом, т.к. чем больше переохлаждение конденсата, тем больше необходимо подвести тепла в цикле, тем выше растворимость в конденсате кислорода. Процесс конденсации условно можно разделить на 2 этапа:

1) отсутствие влияния воздуха на температуру пара (зона массовой конденсации),

2) это влияние значительно (сказывается не только на ↓ температуры пара, но и на интенсивности процесса теплопередачи от ПВС к охл.воде) – воздухоохладитель (для ↓ количества отсасываемого пара в ПВС).

Вопрос № 356