КОНДЕНСАТОР ТЕПЛОТЕХНІКА definition of КОНДЕНСАТОР ТЕПЛОТЕХНІКА and synonyms of КОНДЕНСАТОР

Матеріал з Вікіпедії – вільної енциклопедії

Конденсатор(в теплотехніці) (лат.condenso- ущільнюю, згущую) - теплообмінний апарат для конденсації (перетворення в рідину) парів речовини шляхом охолодження.

Зміст

Принцип дії

Для конденсації пари будь-якої речовини необхідно відвести від кожної одиниці її маси теплоту, рівну питомій теплоті конденсації. Для оборотних процесів вона дорівнює питомій теплоті пароутворення. Оскільки при конденсації, як і при випаровуванні, температура не зміниться, доки не сконденсується вся пара, процес відбувається практично при постійних параметрах пари. Параметри пари при конденсації близькі стану насичення. У той же час при надходженні нових порцій пари в конденсаторі встановлюється динамічна рівновага, і в різних частинах конденсатора параметри середовища можуть дещо відрізнятися один від одного. Для охолодження пари використовується холодніше середовище, дуже часто — звичайна вода. За відсутності води (наприклад, у конденсаторах паровозів та енергопоїздів) охолодження здійснюється повітрям.

Застосування

Конденсатори застосовуються на теплових і атомних електростанціях для конденсації пари, що відпрацювала в турбінах. При цьому на кожну тонну пари, що конденсується, припадає близько 50 тонн охолоджуючої води. Тому потреба ТЕС та особливо АЕС у воді дуже велика — до 600 тисяч м³/год. У маловодних районах охолодження конденсаторів турбін може вироблятися повітрям (прикладом можуть бути повітряно-конденсаційні установки на Розданській ГРЕС, Вірменія), проте це погіршує ККД турбін, внаслідок підвищення температури конденсації.надходить на виробничі потреби.

У холодильних установках конденсатори використовуються для конденсації парів холодоагентів, наприклад, фреону. У хімічній технології конденсатори використовують для одержання чистих речовин (дистилятів) після перегонки. Принцип конденсації успішно застосовується також для поділу суміші пар різних речовин, так як їх конденсація відбувається при різних температурах.

Різновиди

за принципом теплообміну конденсатори поділяються на змішуючі та поверхневі. У змішувальних конденсаторах водяна пара безпосередньо стикається з охолоджувальною водою, а в поверхневих він віддає тепло через стінки трубок, усередині яких протікає вода, що охолоджує;
за напрямом потоків теплоносія - на прямоточні, протиточні та поперечні;
за кількістю змін напрямку руху теплоносія - на одноходові, двоходові та ін;
за кількістю послідовно з'єднаних корпусів - одноступінчасті, двоступінчасті та ін.

Зустрічаються також конструктивні різновиди: кожухотрубні, з вбудованим пучком, регенеративні та ін.

Змішувальні конденсатори

Охолоджуюча вода розбризкується в просторі конденсатора, що змішує. Пара конденсується на поверхні крапель води і стікає разом із нею в піддони, звідки відкачується конденсатними насосами. Взаємне розташування потоків пари і води може бути паралельним, протиточним або поперечним. При протитечії теплообмін ефективніший.

Оскільки в конденсат потрапляє вода, що охолоджує, з розчиненим у ній повітрям та іншими домішками, така суміш не може бути використана для сучасних парових котлів, які пред'являють високі вимоги до підготовки поживної води. Томуконденсатори, що змішують, застосовуються або в малих парових і холодильних машинах, або в системах охолодження з т.з. "сухими градирнями", де роль охолоджувачів виконують закриті радіатори. Тому вода, що охолоджує, проходячи через радіатори, мало забруднюється і може бути приєднана до потоку конденсату.

Поверхневі конденсатори

У поверхневих конденсаторах немає прямого контакту конденсату з водою, що охолоджує, тому вони застосовуються для будь-яких систем прямого і оборотного охолодження, в тому числі і з охолодженням морською водою.

У корпусі 1 поверхневого конденсатора встановлені трубні дошки 2, отвори яких завальцьовані тонкостінні трубки 3. Охолоджувальна поверхня конденсатора утворюється сукупністю поверхонь трубок, званих «трубними пучками». Трубки виконуються з латуні або нержавіючої сталі, вони мають зазвичай діаметр 24-28 мм і товщину 1-2 мм. Місця вальцювання - основний шлях потрапляння домішок у конденсат. Простір між трубними дошками та бічними стінками конденсатора 4 представляють собор водяні камери 5 і можуть бути розділені перегородками на кілька відділень. Охолоджувальна циркуляційна вода підводиться під натиском через патрубок 6 до нижнього відсіку водяної камери, проходить трубками в поворотну камеру, проходить по іншому пучку трубок і видаляється через патрубок 7. При цьому вода нагрівається приблизно на 10 °C. Такий конденсатор називається двоходовим. Можуть бути також одноходові, триходові та навіть чотириходові конденсатори. Одноходові конденсатори застосовуються, як правило, у суднових установках, де збільшення витрати охолоджувальної води не має практичного значення, а також у конденсаторах турбоустановок АЕС, де це диктується техніко-економічними міркуваннями.

Пара входить у конденсатор черезгорловину 8 циліндра низького тиску турбіни, потрапляє на холодну поверхню трубок 3, конденсується, стікає вниз і накопичується у збірнику конденсату 9, звідки відкачується конденсатними насосами. Більша частина пари (понад 99%) конденсується в т.з. зоні масової конденсації, куди проникає порівняно мало повітря. Температура насиченої пари не перевищує 50-60 °С. У зоні охолодження парціальний тиск пари менший і температура пароповітряної суміші нижче. У цій зоні можливе переохолодження конденсату, що несприятливо впливає на ефективність установки в цілому. Зону охолодження відокремлюють перегородкою.

Для розрахунку теплотехнічних властивостей конденсатора застосовуються заводські властивості конденсаторів. Коефіцієнт теплопередачі в поверхневому конденсаторі залежить від парового навантаження, діаметра та чистоти трубок, швидкості води в трубках, числа ходів та інших факторів. Коефіцієнт теплопередачі різко знижується при зниженні парового навантаження у зв'язку з нерівномірністю процесу поширення пари. Для визначення коефіцієнта теплопередачі часто використовують емпіричні залежності, отримані Львом Давидовичем Берманом (1903-1998), які довгі роки пропрацювали у ВТІ.

Експлуатація конденсаторів

У конденсаторах турбін ТЕЦ влаштовують окремий вбудований пучок, який у літній час використовується для охолодження, а в зимовий час для попереднього підігріву мережної води. При цьому система охолодження може бути повністю відключена, тому що на ТЕЦ взимку до конденсатора потрапляє невелика кількість пари — переважно вона використовується для теплофікації.

У процесі роботи поверхня трубок конденсатора, в які надходить вода з водойм (річок, ставків, озер тощо), забруднюється біологічними та мінеральними відкладеннями, щопогіршує економічність роботи турбін. Щоб уникнути обростання водяного тракту біологічними організмами, охолодну воду зазвичай хлорують. У замкнутих системах охолодження доцільно проводити «продування», тобто додавання свіжої води. Фільтрація води, що охолоджує, як правило, неекономічна через величезну витрату води. Більшість сучасних конструкцій конденсаторів дозволяє проводити механічне очищення частини трубок без перерви роботи з відключенням деяких пучків. Широко застосовуються системи очищення конденсаторів еластичними кульками з пористої гуми, які проганяються по трубках напором води.