將蒸汽冷凝成液體的一種換熱器﹐又稱冷凝器。凝汽器主要用於汽輪機和化工生產流程中。凝汽器用於汽輪機時﹐除將汽輪機的排汽冷凝成水供鍋爐重新使用外﹐還能在汽輪機排汽處建立一個遠低於大氣壓的真空﹐從而大大提高汽輪機的輸出功率和熱經濟性。
按蒸汽凝結方式的不同凝汽器可分為表面式 ( 也稱間壁式 ) 和混合式 ( 也稱接觸式 ) 兩類。在表面式凝汽器中﹐與冷卻介質隔開的蒸汽在冷卻壁面上 ( 通常為金屬管 子 ) 被冷凝成液體。冷卻介質可以是水或空氣。水冷表面式凝汽器按冷卻水的流動方式分為單流程 ( 圖 1 單流程凝汽器 ) ﹑雙流程 ( 圖 2 雙流程凝汽器 ) 兩種。 |
圖 1 單流程凝汽器 |
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圖 2 雙流程凝汽器 |
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在混合式凝汽器中﹐蒸汽是在與冷卻介質混合的情況下被冷凝成液體的。被冷凝的蒸汽既可是水蒸汽﹐也可是其他物質的蒸氣。
水冷表面式凝汽器 主要由殼體﹑管束﹑熱井﹑水室等部分組成。汽輪機的排汽通過喉部進入殼體﹐在冷卻管束上冷凝成水並彙集於熱井﹐由凝結水泵抽出。冷卻水 ( 又稱循環水 ) 從進 口水室進入冷卻管束並從出口水室排出。為保證蒸汽凝結時在凝汽器內維持高度真空和良好的傳熱效果﹐還配有抽氣設備﹐它不斷將漏入凝汽器中的空氣和其他不凝 結氣體抽出。抽氣設備主要有射水抽氣器﹑射汽抽氣器﹑機械真空泵和聯合真空泵等。
空冷表面式凝汽器 空氣藉助風機在管束外側橫向通過或自然通風﹐而蒸汽在管束內流動被冷凝成水。為提高管外傳熱﹐這種凝汽器均採用外肋片管。它的背壓比水冷凝器高得多。
混合式凝汽器 有噴霧式和平面射流式兩種。在噴霧式凝汽器中﹐冷卻水被霧化成滴狀﹔而在平面射流式中﹐冷卻水以膜狀與汽輪機的排汽接觸。一般多採用平面射流式結構﹐因它具有更高的真空﹐能把不凝結氣體全部排出。
應用特點 在電站汽輪機和船用汽輪機上﹐為保證回收的凝結水不受冷卻水污染以滿足鍋爐給水純潔度要求﹐需要採用表面式凝汽器。在工作蒸汽不需回收時﹐如地熱汽輪機中可採用混合式凝汽器。
在化工生產流程中﹐既有採用混合式凝汽器的﹐如真空蒸發系統中的大氣式凝汽器或射水式凝汽器﹐也有採用表面式凝汽器的﹐如精餾塔中的凝汽段。 |
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| 水冷表面式凝汽器﹐通常都採用直流供水冷卻系統 ( 圖 3a 凝汽器的各種冷卻系統 ) ﹐ |
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| 對於缺水地區的汽輪機﹐保證足夠的冷卻水供應是一個嚴重問題﹐因此往往採用濕式冷卻塔冷卻系統 ( 圖 3b 凝汽器的各種冷卻系統 ) ﹐ |
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| 將從凝汽器流出的冷卻水在塔內與空氣接觸並冷卻後﹐再送往凝汽器繼續使用﹐但仍需要補充一定數量的被蒸發掉的冷卻水。另外﹐也可採用乾式冷卻系統 ( 圖 3c 凝汽器的各種冷卻系統 ) |
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| 將汽輪機的排汽用管道直接送往空氣凝汽器冷卻﹔ |
| 或用間接冷卻系統 ( 圖 3d 凝汽器的各種冷卻系統 ) ﹐ |
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將大部分凝結水送往空氣冷卻器﹐冷卻後作為冷卻水通往混合式凝汽器﹐使汽輪機的排汽凝結成水。
凝汽器的設計 設計汽輪機凝汽器時﹐應根據汽輪機排汽量﹑排汽面積﹑年或月平均水溫和供水方式﹐對背壓﹑冷卻水倍率 ( 指冷卻水量與被冷凝蒸汽量的質量比﹐一般為 50 ～ 120) 和冷卻水管內流速等進行技術經濟比較﹐確定最佳方案。凝汽器在結構上應有合理的管束排列﹐以提高總的傳熱係數和降低汽側阻力﹔合理布置空氣 冷卻區和抽氣口﹐防止形成空氣死區﹔配備有效的抽氣設備﹐以保證良好的熱交換﹔喉部要有良好的空氣動力特性﹐以保證排汽較均勻地進入冷卻管束﹐不致形成汽 流旋渦而浪費部分冷卻面積﹔整個外殼要有良好的氣密性和足夠的剛度﹐以利於提高真空嚴密性和防止外殼變形﹔要使汽流良好地加熱凝結水﹐並達到一定的除氧效 果﹔根據管子振動計算選擇合理的中間支撐板跨距﹐避免運行時引起管束共振而使管束遭到破壞。 |
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