Kondensator (varmeteknik)

Kondensator (i varmeteknik) ( latin  condenso  - jeg kondenserer, tykner) - en varmeveksler, en varmeveksler, hvor kondensationsprocessen finder sted , processen med faseovergang af kølevæsken fra en damptilstand til en flydende tilstand på grund af varme fjernelse med en koldere kølevæske.

Sådan virker det

Overophedede kølevæskedampe kommer normalt ind i kondensatoren , som afkøles til mætningstemperatur og, kondenserende, går over i væskefasen. For at kondensere damp er det nødvendigt at fjerne fra hver enhed af dens masse varme svarende til den specifikke kondensationsvarme. Afhængigt af kølemediet (varmebærer) kan kondensatorer opdeles i følgende typer: vandkølet, vand-luft (fordampende) afkølet, luftkølet, afkølet af et kogende kølemiddel i fordamperens kondensator, afkølet af et procesprodukt . Valget af kondensatortype afhænger af anvendelsesforholdene.

Ansøgning

Kondensatorer bruges på termiske og atomkraftværker til at kondensere den damp, der er blevet udtømt i turbiner . Samtidig er der for hvert ton kondenserende damp omkring 50 tons kølevand. Derfor er behovet for termiske kraftværker og især atomkraftværker i vand meget højt - op til 600 tusinde m³ / time. I lavvandsområder kan turbinekondensatorer køles med luft (et eksempel er luftkondenseringsenhederne på Hrazdan State District Power Plant, Armenien ), men dette forringer møllernes effektivitet på grund af en stigning i kondensationstemperaturen. I modtryksturbiner er der ingen kondensator - i dette tilfælde tilføres al udstødningsdamp til produktionsbehov.

I køleapplikationer bruges kondensatorer til at kondensere kølemiddeldampe , såsom freon . Inden for kemisk teknologi bruges kondensatorer til at opnå rene stoffer (destillater) efter destillation eller rektifikation. Kondensationsprincippet bruges også med succes til at adskille en blanding af dampe af forskellige stoffer, da deres kondensering sker ved forskellige temperaturer.

Sorter

I henhold til princippet om varmeoverførsel er kondensatorer opdelt i blanding (blandekondensatorer) og overflade. I blandingskondensatorer er vanddamp i direkte kontakt med kølevandet, og i overfladedampe af arbejdsvæsken adskilles de af en væg fra kølevæsken. Overfladekondensatorer er opdelt efter følgende funktioner:

Blandekondensatorer

I en blandekondensator sker varme- og masseoverførselsprocessen ved direkte blanding af mediet. Kølevand sprøjtes ind i blandekondensatorens rum. Damp kondenserer på overfladen af ​​vanddråber og flyder med den til bakker, hvorfra den pumpes ud af kondensatpumper. Det indbyrdes arrangement af damp- og vandstrømme kan være parallelt, modstrøms eller tværgående. Med modstrøm er varmeoverførslen mere effektiv. Det mest almindelige damp-vand-jet-apparat, der bruger jet-injektorer. Da kølevand med opløst luft og andre urenheder kommer ind i kondensatet , kan en sådan blanding ikke bruges til moderne dampkedler, som stiller store krav til tilberedning af fødevand. Derfor bruges blandekondensatorer enten i små dampmaskiner eller i køleanlæg med den såkaldte. "tørre køletårne ", hvor kølerens rolle udføres af lukkede radiatorer. Derfor er kølevandet, der passerer gennem radiatorerne, lidt forurenet og kan fastgøres til kondensatstrømmen.

Overfladekondensatorer

I overfladekondensatorer er der ingen direkte kontakt mellem kondensat og kølevand, derfor bruges de til alle systemer med direkte og omvendt køling, inklusive dem med havvandskøling.

I overfladekondensatorens tilfælde 1 er der installeret rørplader 2, i hvis huller der rulles tyndvæggede rør 3. Kondensatorens køleflade er dannet af en kombination af røroverflader, kaldet "rørbundter". Rørene er lavet af messing eller rustfrit stål, de har normalt en diameter på 24-28 mm og en tykkelse på 1-2 mm. Rulningspunkter er hovedvejen for urenheder til at komme ind i kondensatet. Mellemrummet mellem rørpladerne og kondensatorens 4 sidevægge er vandkamre 5 og kan ved skillevægge opdeles i flere rum. Kølecirkulationsvand tilføres under tryk gennem rør 6 til det nederste rum i vandkammeret, passerer gennem rørene ind i vendekammeret, passerer gennem endnu et bundt rør og fjernes gennem rør 7. I dette tilfælde opvarmes vandet v.h.t. omkring 10 °C. En sådan kondensator kaldes en to-vejs kondensator. Der kan også være enkelt-pas, tre-pas og endda fire-pas kondensatorer. Engangskondensatorer anvendes som regel i skibsinstallationer, hvor en stigning i kølevandsforbruget ikke er af praktisk betydning, samt i kondensatorer af NPP-turbineanlæg, hvor dette er dikteret af tekniske og økonomiske overvejelser.

Damp kommer ind i kondensatoren gennem halsen 8 på turbinens lavtrykscylinder, kommer ind i den kolde overflade af rørene 3, kondenserer, strømmer ned og akkumuleres i kondensatopsamleren 9, hvorfra den pumpes ud af kondensatpumper. Det meste af dampen (over 99%) kondenserer til den såkaldte. en massekondensationszone, hvor relativt lidt luft trænger ind. Den mættede damptemperatur overstiger normalt ikke 50-60 °C. I kølezonen er partialdamptrykket lavere, og temperaturen af ​​damp-luftblandingen er lavere. Kondensat superkøling er mulig i denne zone, hvilket negativt påvirker effektiviteten af ​​anlægget som helhed. Kølezonen er adskilt af en skillevæg.

Ved kondensering dannes et vakuum i dampdelen af ​​kondensatoren, det vil sige, at trykket bliver under atmosfærisk. Samtidig trænger udeluft og luft opløst i vand (ca. 0,05-0,1% af massestrømningshastigheden af ​​damp) gennem lækagen i kroppen og gennem rørrullepunkterne. Indtrængen af ​​ilt i kondensatet medfører mulighed for korrosion af udstyret. Derudover forværrer blandingen af ​​luft betydeligt kondensatorens termiske ydeevne, da varmeoverførselskoefficienten under dampkondensering er flere tusinde kW / (m² ° C), og for en damp-luftblanding med et højt luftindhold - kun en få tiere kW / (m² ° C). Luften suges af en damp- eller vandstråleejektor gennem rør 10. Da luften i kondensatoren er blandet med damp, skal damp-luftblandingen suges af. Indtrængen af ​​råt kølevand i kondensatet fører til saltforurening af damp-vandsvejen, så den kemiske sammensætning af kondensatet skal kontrolleres. På kraftværker installeres kondensatbehandlingsanlæg efter kondensatpumper .

For at beregne kondensatorens termiske egenskaber bruges kondensatorernes fabriksegenskaber. Varmeoverførselskoefficienten i en overfladekondensator afhænger af dampbelastningen, diameteren og renheden af ​​rørene, hastigheden af ​​vandet i rørene, antallet af slag og andre faktorer. Varmeoverførselskoefficienten falder kraftigt med et fald i dampbelastningen på grund af uensartetheden af ​​dampudbredelsesprocessen. For at bestemme varmeoverførselskoefficienten bruges ofte empiriske afhængigheder, opnået af Lev Davydovich Berman (1903-1998), som arbejdede på VTI i mange år .

Drift af kondensatorer

I kondensatorerne til kraftvarmemøller er der arrangeret et separat indbygget bundt, som bruges til køling om sommeren og om vinteren til forvarmning af netværksvand. Samtidig kan kølesystemet slukkes helt, da en lille mængde damp kommer ind i kondensatoren ved CHPP om vinteren - den bruges hovedsageligt til opvarmning.

Under drift bliver overfladen af ​​kondensatorrørene, som vand kommer ind i fra reservoirer (floder, damme, søer osv.), forurenet med biologiske og mineralske aflejringer, hvilket forværrer turbinernes effektivitet. Kølevand er normalt kloreret for at forhindre biobegroning af vandvejen. I lukkede kølesystemer er det tilrådeligt at udføre en "udrensning", det vil sige tilsætning af ferskvand. Kølevandsfiltrering er generelt uøkonomisk på grund af det enorme vandforbrug. De fleste moderne kondensatordesigns giver mulighed for mekanisk rensning af en del af rørene uden at afbryde driften med nedlukning af nogle bundter. Systemer til rensning af kondensatorer med elastiske kugler af porøst gummi, som drives gennem rørene af vandtryk, er også meget brugt.

Litteratur

Links