第四章 凝汽器.ppt

第4章 汽轮机的凝汽设备 4.1 凝汽系统的作用、原理与组成 4.1.1 作用 冷端放热、回收工质 在朗肯循环中，起到冷端放热、将排汽凝成水。 建立、维持真空 在汽轮机的尾部建立并维持尽可能高的真空，增大机组的理想焓降，提高蒸汽热力循环效率。 热力除氧、改善凝水品质 借助热力物理分解方法除去凝结水的氧气，提高凝水品质、防止加热器、锅炉设备的氧腐蚀。 4.1.2 原理 在汽、水共存的密闭容器中，其压力决定于汽、水热力平衡温度，即该温度对应的汽、水饱和压力。当温度一定时，压力升高使饱和温度上升，部分蒸汽释放汽化潜热凝结为水，导致压力下降。压力 4.1 凝汽系统的作用、原理与组成 下降又使部分水吸收汽化潜热蒸发，导致压力回升。使这一封闭系统处于动态平衡状态。因此，要降低容器内的压力，只需降低容器内的温度。 对于汽轮机尾部的凝汽器这样的开口系统，如果进入其内的蒸汽量与排出的凝结水量保持平衡，使汽、水空间的分界面维持稳定，那么，可将它当作准封闭系统。在这个准封闭空间内，压力同样决定于汽、水热力平衡温度。 4.1.3 系统组成 汽轮机的凝汽系统是由凝汽器、循环水泵、凝结水泵、抽气器等组成。 凝汽器 凝汽器是一种换热器，将蒸汽冷却成水。有表面式和混合式两种。表面式冷却介质与蒸汽由换热面隔开，混合式与冷却介质与蒸汽混合。 4.1 凝汽系统的作用、原理与组成 冷却介质可用水或空气。目前、电力汽轮机的凝汽设备主要用表面式。在北方严重缺水地区，采用空气冷却，但大多数采用水冷。 表面式凝汽器分为进口冲击区、主凝区和空气冷却区。冷却水分为单流程和双流程。冷却水的流程为进口水室、冷凝管、转向水室、出口水室。 单压凝汽器，多压凝汽器 循环水系统 循环水系统是由循环水泵、水源、管道等组成，由循环水泵泵送冷却水，来输运蒸汽释放的汽化潜热。根据循环水源的不同，分为开式循环和闭式循环两种。 开式循环 对以江、河、湖、海为水源的循环水系统，循环水泵抽取冷却水，在凝汽器中吸收蒸汽释放的汽化潜热后，排放到江、河、湖、海中。这样的系统称为开式循环。 4.1 凝汽系统的作用、原理与组成 闭式循环 冷却水循环使用的系统为闭式循环。在凝汽器中吸收蒸汽释放的汽化潜热后，冷却水的温度升高，对它进行冷却后方可循环使。冷却可用冷却塔或大型水池。 凝结水泵 凝结水泵及时抽吸凝结水输送到低压加热器，维持凝汽器热井水位稳定。 抽气器 抽吸蒸汽凝结过程中释放出的不凝结气体和真空系统不严密漏入系统的空气，保证良好的凝结换热条件。不凝结气体的积聚不仅凝汽器内的总压力升高，而且在凝结换热表面阻止蒸汽与冷却面接触，导致换热恶化，凝汽器的真空下降。 抽气器有射流式(射汽抽气器和射水抽气器)和真空泵(水环式、列勃兰式) 4.2 凝汽器的压力及其影响因素 4.2.1 凝汽器内压力的组成 蒸汽凝结过程中释放出不凝结气体(如化学药剂分解产生或原蒸汽中夹带)，真空系统不严密漏入系统的空气，即凝汽器汽侧空间是多组分介质共存。这里，将它们分为蒸汽和不凝结气体两大组分。由道尔顿定律知，汽侧空间的总压力 是组成气体分压力之和。 利用混合气体的温度、容积相等及气体状态方程，求得 由于不凝结气体总量相对蒸汽量很小，因此，可以认为总压与蒸汽压力相等。 4.2.2 传热过程与凝汽器压力的确定 4.2 凝汽器的压力及其影响因素 凝汽器中的压力主要决定于蒸汽分压力，而蒸汽分压力又决定于汽、水共存的热平衡温度，即对应温度下水、蒸汽的饱和温度。凝汽器内的温度决定于蒸汽凝结和冷却水加热的换热过程。 冷却水温升 冷却水的进、出口温差 传热端差 凝汽器进口压力下的蒸汽 饱和温度与冷却水出口温 度的差。由传热过程得 过冷度 进口处压力下的 饱和温度与热井中凝水温 4.2 凝汽器的压力及其影响因素 度的差。 热量输运方程 蒸汽的放热被冷却水吸收传输出来。热量平衡为 循环倍率m 冷却循环水的流量与蒸汽量的比。 循环倍率越大，则温升越小，凝汽器的真空及热力循环效率就越高。但循环倍率增大是以增多循环水泵功耗为代价，有个最佳值。开式循环，一般为120左右；闭式循环，一般为60左右。 传热方程 凝汽器的传热过程是管外凝结放热、管壁导热、管内污垢导热和冷却水的对流传热。采用集总参数模型 4.2 凝汽器的压力及其影响因素 对数平均温差 由此求得 传热系数 HEI 公式 ：未修正传热系数，与流速的平方根及管径有关。 ：冷却水温度修正系数。 ：冷却管材料修正系数。 ：清洁系数。 在HEI表面式凝汽器标准中，分别给出了这些修正系数的图、表。