凝汽器-教学讲解课件

凝汽器的设计1凝汽器的设计1一.概述1.凝汽设备示意图：2.凝汽设备作用：凝汽设备是汽轮机的重要组成部分，它的作用是将凝汽式汽轮机的排汽凝结成水，形成并保持所需要的真空。2一.概述1.凝汽设备示意图：2.凝汽设备作用：23.凝汽设备设计要求：

具有较高的传热系数凝汽器对凝结水应具有良好的回热作用，以使凝结水出口温度tc尽可能不低于凝汽器压力pc所对应的饱和温度ts。以减少汽轮机回汽抽汽，降低能耗。蒸汽在凝汽器冷却管中流动阻力（汽阻）要小，以降低凝汽器排汽口的压力和凝结水过冷度。尽可能减少与空气一起被抽气设备抽出的未凝结蒸汽。冷却水在凝汽器中的流动阻力要小以降低循环水泵的功耗。具有良好的除氧性能，以防止凝结水管道的腐蚀。具有较大的工作范围，适合变工况。总体结构和布置方式要便于维修。提高真空系统的气密性，减少空气漏入量。抽气设备安全可靠，应与凝汽器相匹配，以保证能抽出凝汽器中的不凝结气体。33.凝汽设备设计要求：具有较高的传热系数34.凝汽器的参数：

Pc:凝汽器压力ts：pc所对应的饱和温度tc:凝结水出口温度tctw1:循环水入口温度tw2:循环水出口温度W：冷却水流量Gs:进入凝汽器的蒸汽量δtc＝ts-tc:过冷度δt＝ts－tw2:传热端差Pc:指管束第一排管子以上不超过300mm处凝汽器壳体内的静压力，习惯上取排汽压力。降低排汽压力，可使汽轮机利用更大的热降以提高循环热效率。δtc:凝结水每过冷1℃,大约要增加能耗0.5％，另外，由于凝结水过冷，其含氧量也增大。在现代大型凝汽器中，凝结水过冷度0.5-1℃。如果蒸汽是纯净的，则过冷度为0，在凝汽器的主凝结区，蒸汽温度为ts，在空冷区，由于空气的增加，则温度低于ts。δt:端差一般在3～10℃，多流程4～6.5，单流程7～9℃，最低不得低于2.8℃。44.凝汽器的参数：Pc:凝汽器压力Pc:指管束第一排管子5凝汽器的压力确定：凝汽器压力Pc

(1)凝汽器压力Pc和tw1、W、换热面积A有关。55凝汽器的压力确定：凝汽器压力Pc(1)凝汽器压(2)电厂凝汽器压力范围

(3).在设计时δt一般在3～10℃范围内，此时所指的是对应于上表的压力、冷却水入口温度下，但实际上冷却水入口温度一般与当地气温接近，如果冷却水入口温度较高，则相应的pc增大，δt也会相应增大。6(2)电厂凝汽器压力范围

(3).在设计时δt一般在3～10二凝汽器的热力计算气流向侧式优点：管束进汽面积大，路径短，汽阻小。1.凝汽器的结构形式：按照气流的流动方向（取决于抽气点位置），分为：气流向下式、向上式、向侧式、向心式。气流向心式优点：四周进汽，进汽速率低，路径短，汽阻小。7二凝汽器的热力计算气流向侧式优点：1.凝汽器的结构形式：按2.热力计算：凝汽器的热力计算通常以汽轮机额定工况作为设计点，同时必须校核汽轮机的最大工况、冷却水最高水位、旁路排放工况。计算热负荷时，需要包括排汽和疏水的总热量。留有1～3％的堵管余量。经验值：总体传热系数一般在2300～4700之间。冷却管：材质：黄铜、钛或不锈钢。直径：直径通常选用19～30mm,常见有φ20、φ25、φ2８、φ30。厚度：一般水质，黄铜δ通常取1mm，气流高速区，壁厚增加。钛和不锈钢，壁厚一般取0.5～0.7mm。数量：82.热力计算：凝汽器的热力计算通常以汽轮机额定工况作为设计点大家有疑问的，可以询问和交流可以互相讨论下，但要小声点9大家有疑问的，可以询问和交流可以互相讨论下，但要小声点9长度：水室必须伸出基础衡量之外，后部的扩散角一般不宜超过30°。冷却水的程数：对于直流供水的凝汽器，采用单流程或双流程，特别是汽轮机基础供安装凝汽器的空间较小时采用单流程；对于水源缺乏，用冷却塔循环供水的情况下一般采用双流程。冷却水流速：铜管：1.7～2.1m/s；镍铜：1.8～2.1m/s；钛或不锈钢：2.1～2.4m/s。增大冷却水流速可以增强冷却效果，减少冷却面积，但会增加水阻，加大循环水泵的功耗。凝汽器水阻：其值等于冷却水进出口水管处静压之差。包括冷却水在冷却管中的摩擦损失，冷却水在进入和离开水管时的管端损失和在水室中的压力损失。10长度：水室必须伸出基础衡量之外，后部的扩散角一般不宜超过30三.凝汽器管束的设计汽阻的存在增大了凝汽器的压力，降低了汽轮机组的热效率，所以设计时力求降低汽阻。一般要求汽阻在0.25～0.4kpa之间。减小汽阻的最有效办法是使管束中的蒸汽流线直而且短捷，减少流线方向上管束的排数，降低蒸汽在管束中的流速，一般要求蒸汽在管束外围进口处的汽流流速不要超过50m/s.1.凝汽器的汽阻：为了使蒸汽空气混合物能向抽气口流动，在抽气口必须保持一个较凝汽器压力pc更低的压力pc’’，压力差Δpc＝pc-pc’’称为凝汽器的汽阻。11三.凝汽器管束的设计汽阻的存在增大了凝汽器的压力，降低了汽轮2.管束的布置：冷却管布置方式：三角形、正方形、辐射排列。管束分布原则：管束之间、管束与壳体之间应设有一定宽度的蒸汽通道，使热负荷均匀。管束外围要有足够的流通面积，使管束外围进口处的汽流流速不要超过50m/s.蒸汽-空气混合物向抽气口流动时，管其路径要短而直，以降低汽阻。划分出部分冷却管作为独立的空冷区，空冷区内的蒸汽-空气混合物流速不要超过50m/s.为了减少主凝结水的过冷度和含氧量，空气冷却区的布置应尽量使主凝结区落下的凝结水不与空气含量高的汽气混合物接触，并有适当的蒸汽流向管束下部回热凝结水。主凝结区要尽量不设挡板。空气冷却区的冷却面积一般占全部冷却面积的7～10％。122.管束的布置：冷却管布置方式：三角形、正方形、辐射排列。1四凝汽器的结构设计和强度计算1.安全系数和许用应力：板材、一般结构钢安全系数13四凝汽器的结构设计和强度计算1.安全系数和许用应力：板材、一螺栓安全系数许用应力取下列数值较小者:14螺栓安全系数许用应力取下列数值较小者:142壳体：宽度和长度根据汽轮机基础选取，高度要保证最下一排冷却管应比地平面高200～300mm以上，保证穿管的进行。凝汽器受外压，为保证其稳定性和刚性，可在壳体外部用筋板、工字钢或丁字钢支撑，内部用支撑板加强。凝汽器的设计压力选取0.1MPa外压，还要考虑危急情况下能够承受0.1MPa内压，当凝汽器高度高于10m时，还要考虑水压试验使静压头的附加压力。152壳体：宽度和长度根据汽轮机基础选取，高度要保证最下一排冷却3.热井：分为两种：分离形和一体型。热井的有效容积至少应能容纳最大蒸汽负荷下凝汽器在1min中凝结的全部凝结水量。热井深度：即管束最下一排冷却管至热井底部的距离。要在最高水位的高度上留出汽流横向流通高度。正常运行水位应满足热井容量的要求，热井容量就是正常水量和最低运行水位之间的容积。最高运行水位一般比正常水量高100～150mm。凝结水出口管中的流速以0.5m/s为佳。热井中的除氧措施。163.热井：分为两种：分离形和一体型。164.喉部：喉部作用：连接凝汽器壳体和汽轮机排汽口，接受、组织、分配蒸汽。有的机组喉部还要接收给水泵驱动汽轮机的排汽和旁路系统的排汽。大型汽轮机喉部有时还布置１级或２级低压加热器和汽轮机的几级抽气管道、低压缸气封的抽汽和供汽管道、旁路的减温减压装置。喉部一般设置成扩散型，具有一定的扩压作用。喉部结构：低碳钢焊接结构，能承受0.1MPa外压，有足够的刚度和强度。可外部支撑，也可内部用钢管支撑。174.喉部：喉部作用：175.水室：水室的外形和结构主要取决于管板上管束的外形、冷却水流程数、水室内的设计水速、设计压力、水室上冷却水接管的尺寸和位置等设计因素。水室外形有矩形水室、半圆柱形水室、楔形水室和球形水室。水室的大小和形状，在满足涨管位置并考虑水流分布的情况下，应尽量使水室侧壁靠近管束的外围管子。水室内的水速应取得低些，一般可取1.5m/s左右，以此确定水室的深度。为了降低对冷却管管端的腐蚀，冷却水进出口接管离管板要有足够的距离，一般应大于250mm。冷却水进出水管内的流速一般在2～3m/s的范围内。每个水室内必须设置疏水接管和放气接管。有胶球清洗装置的凝汽器，水室设计时力求避免涡流区和死角，以防止胶球的积聚。每个水室应设置两个人孔，以便清理和维修。水室要注意防腐措施。185.水室：水室的外形和结构主要取决于管板上管束的外形、冷却水6.中间支撑隔板：

作用：壳体的内部支撑件，是真空作用下的受压元件，保证壳体在运行中的刚度。支撑管束和其它内部件。限制冷却管的跨距，使冷却管在凝汽器任何工况下不发生共振。中间支撑隔板设计：计算跨距和厚度。中间隔板的管孔：为便于穿管，两端倒角。管孔公差为，粗糙度为。196.中间支撑隔板：作用：197.冷却管的震动计算：冷却管的破坏形式：腐蚀破坏。汽轮机组等机械干扰力引起的共振破坏。由共振引起的冷却管断裂特征是短期内冷却管断裂数量多，且断裂位置大多数发生在中间支撑隔板处。高速排汽流冲击引起的激振破坏。当局部汽流速度达到一定值时，引起冷却管产生大幅度的振动，以致相邻管子互相碰撞摩擦，最终导致冷却管的穿孔或断裂。破坏特征表现为跨度中央冷却管外表面有菱形伤痕，而破坏只发生汽流速度很高的区域。在冷却水温低，负荷高的时候，发生的机率较大。避免共振的方法：利用中间支撑隔板的跨距来改善冷却管的横向振动共有频率，避免发生共振。为了避免发生汽流共振，一方面要设法降低入凝汽器管束的汽流流速，特别注意喉部设计，使进入管束的汽流流速均匀，防止局部速度过高；注意高能疏水的引入，避免发生局部汽流过高。另一方面，要正确确定中间支撑隔板的安全跨距。207.冷却管的震动计算：冷却管的破坏形式：208.补偿装置：喉部与排汽后刚性连接的凝汽器，补偿热变形常见的有两种方式：喉部补偿器和弹簧补偿装置。218.补偿装置：喉部与排汽后刚性连接的凝汽器，补偿热变形常见的阀门截止阀：用阀瓣作启闭件并沿阀座轴线移动，以实现启闭动作的阀门。主要作用：截断流体。在对调节性能要求不高的场合可以用于调节流量，闸阀：用阀板做启闭件并沿阀座轴线垂直方向移动，以实现启闭动作的阀门。球阀：用帶圆形通孔的球体做启闭件，球体随阀杆移动，以实现启闭动作的阀门。蝶阀：用圆形蝶板作启闭件，并随发绀转动，以实现启闭动作的阀门。按对密封要求的不同，可设计为截断、调节、或截断减调节的功能。碟阀的特点是压差小，DN大，在大管道、低压力的情况下常用。隔膜阀：用弹性隔膜作为启闭件和密封件的截断阀。电磁阀：依靠供电线圈产生的电磁力驱动活动铁心使阀瓣启闭的阀门。通电前，阀门处于常闭状态，通电后阀门立即开启。止回阀：能自动阻止流体回流的阀门，又称单向阀。安全阀：用于防止锅炉、压力容器等设备或管道因超压而发生损坏的阀门。22阀门截止阀：用阀瓣作启闭件并沿阀座轴线移动，以实现启闭动作的调节阀：控制管道和设备的流体流量、压力、温度或液面的阀门。通常为电动或气动的。节流阀：靠缩小流通截面、增角阻力来控制流体或降低流体压力的调节阀，大多为手动的。减压阀：利用节流原理将流体的进口压力降低并自动保持在某一需要的出口压力的调节阀。23调节阀：控制管道和设备的流体流量、压力、温度或液面的阀门。通2424凝汽器的设计25凝汽器的设计1一.概述1.凝汽设备示意图：2.凝汽设备作用：凝汽设备是汽轮机的重要组成部分，它的作用是将凝汽式汽轮机的排汽凝结成水，形成并保持所需要的真空。26一.概述1.凝汽设备示意图：2.凝汽设备作用：23.凝汽设备设计要求：

具有较高的传热系数凝汽器对凝结水应具有良好的回热作用，以使凝结水出口温度tc尽可能不低于凝汽器压力pc所对应的饱和温度ts。以减少汽轮机回汽抽汽，降低能耗。蒸汽在凝汽器冷却管中流动阻力（汽阻）要小，以降低凝汽器排汽口的压力和凝结水过冷度。尽可能减少与空气一起被抽气设备抽出的未凝结蒸汽。冷却水在凝汽器中的流动阻力要小以降低循环水泵的功耗。具有良好的除氧性能，以防止凝结水管道的腐蚀。具有较大的工作范围，适合变工况。总体结构和布置方式要便于维修。提高真空系统的气密性，减少空气漏入量。抽气设备安全可靠，应与凝汽器相匹配，以保证能抽出凝汽器中的不凝结气体。273.凝汽设备设计要求：具有较高的传热系数34.凝汽器的参数：

Pc:凝汽器压力ts：pc所对应的饱和温度tc:凝结水出口温度tctw1:循环水入口温度tw2:循环水出口温度W：冷却水流量Gs:进入凝汽器的蒸汽量δtc＝ts-tc:过冷度δt＝ts－tw2:传热端差Pc:指管束第一排管子以上不超过300mm处凝汽器壳体内的静压力，习惯上取排汽压力。降低排汽压力，可使汽轮机利用更大的热降以提高循环热效率。δtc:凝结水每过冷1℃,大约要增加能耗0.5％，另外，由于凝结水过冷，其含氧量也增大。在现代大型凝汽器中，凝结水过冷度0.5-1℃。如果蒸汽是纯净的，则过冷度为0，在凝汽器的主凝结区，蒸汽温度为ts，在空冷区，由于空气的增加，则温度低于ts。δt:端差一般在3～10℃，多流程4～6.5，单流程7～9℃，最低不得低于2.8℃。284.凝汽器的参数：Pc:凝汽器压力Pc:指管束第一排管子5凝汽器的压力确定：凝汽器压力Pc

(1)凝汽器压力Pc和tw1、W、换热面积A有关。295凝汽器的压力确定：凝汽器压力Pc(1)凝汽器压(2)电厂凝汽器压力范围

(3).在设计时δt一般在3～10℃范围内，此时所指的是对应于上表的压力、冷却水入口温度下，但实际上冷却水入口温度一般与当地气温接近，如果冷却水入口温度较高，则相应的pc增大，δt也会相应增大。30(2)电厂凝汽器压力范围

(3).在设计时δt一般在3～10二凝汽器的热力计算气流向侧式优点：管束进汽面积大，路径短，汽阻小。1.凝汽器的结构形式：按照气流的流动方向（取决于抽气点位置），分为：气流向下式、向上式、向侧式、向心式。气流向心式优点：四周进汽，进汽速率低，路径短，汽阻小。31二凝汽器的热力计算气流向侧式优点：1.凝汽器的结构形式：按2.热力计算：凝汽器的热力计算通常以汽轮机额定工况作为设计点，同时必须校核汽轮机的最大工况、冷却水最高水位、旁路排放工况。计算热负荷时，需要包括排汽和疏水的总热量。留有1～3％的堵管余量。经验值：总体传热系数一般在2300～4700之间。冷却管：材质：黄铜、钛或不锈钢。直径：直径通常选用19～30mm,常见有φ20、φ25、φ2８、φ30。厚度：一般水质，黄铜δ通常取1mm，气流高速区，壁厚增加。钛和不锈钢，壁厚一般取0.5～0.7mm。数量：322.热力计算：凝汽器的热力计算通常以汽轮机额定工况作为设计点大家有疑问的，可以询问和交流可以互相讨论下，但要小声点33大家有疑问的，可以询问和交流可以互相讨论下，但要小声点9长度：水室必须伸出基础衡量之外，后部的扩散角一般不宜超过30°。冷却水的程数：对于直流供水的凝汽器，采用单流程或双流程，特别是汽轮机基础供安装凝汽器的空间较小时采用单流程；对于水源缺乏，用冷却塔循环供水的情况下一般采用双流程。冷却水流速：铜管：1.7～2.1m/s；镍铜：1.8～2.1m/s；钛或不锈钢：2.1～2.4m/s。增大冷却水流速可以增强冷却效果，减少冷却面积，但会增加水阻，加大循环水泵的功耗。凝汽器水阻：其值等于冷却水进出口水管处静压之差。包括冷却水在冷却管中的摩擦损失，冷却水在进入和离开水管时的管端损失和在水室中的压力损失。34长度：水室必须伸出基础衡量之外，后部的扩散角一般不宜超过30三.凝汽器管束的设计汽阻的存在增大了凝汽器的压力，降低了汽轮机组的热效率，所以设计时力求降低汽阻。一般要求汽阻在0.25～0.4kpa之间。减小汽阻的最有效办法是使管束中的蒸汽流线直而且短捷，减少流线方向上管束的排数，降低蒸汽在管束中的流速，一般要求蒸汽在管束外围进口处的汽流流速不要超过50m/s.1.凝汽器的汽阻：为了使蒸汽空气混合物能向抽气口流动，在抽气口必须保持一个较凝汽器压力pc更低的压力pc’’，压力差Δpc＝pc-pc’’称为凝汽器的汽阻。35三.凝汽器管束的设计汽阻的存在增大了凝汽器的压力，降低了汽轮2.管束的布置：冷却管布置方式：三角形、正方形、辐射排列。管束分布原则：管束之间、管束与壳体之间应设有一定宽度的蒸汽通道，使热负荷均匀。管束外围要有足够的流通面积，使管束外围进口处的汽流流速不要超过50m/s.蒸汽-空气混合物向抽气口流动时，管其路径要短而直，以降低汽阻。划分出部分冷却管作为独立的空冷区，空冷区内的蒸汽-空气混合物流速不要超过50m/s.为了减少主凝结水的过冷度和含氧量，空气冷却区的布置应尽量使主凝结区落下的凝结水不与空气含量高的汽气混合物接触，并有适当的蒸汽流向管束下部回热凝结水。主凝结区要尽量不设挡板。空气冷却区的冷却面积一般占全部冷却面积的7～10％。362.管束的布置：冷却管布置方式：三角形、正方形、辐射排列。1四凝汽器的结构设计和强度计算1.安全系数和许用应力：板材、一般结构钢安全系数37四凝汽器的结构设计和强度计算1.安全系数和许用应力：板材、一螺栓安全系数许用应力取下列数值较小者:38螺栓安全系数许用应力取下列数值较小者:142壳体：宽度和长度根据汽轮机基础选取，高度要保证最下一排冷却管应比地平面高200～300mm以上，保证穿管的进行。凝汽器受外压，为保证其稳定性和刚性，可在壳体外部用筋板、工字钢或丁字钢支撑，内部用支撑板加强。凝汽器的设计压力选取0.1MPa外压，还要考虑危急情况下能够承受0.1MPa内压，当凝汽器高度高于10m时，还要考虑水压试验使静压头的附加压力。392壳体：宽度和长度根据汽轮机基础选取，高度要保证最下一排冷却3.热井：分为两种：分离形和一体型。热井的有效容积至少应能容纳最大蒸汽负荷下凝汽器在1min中凝结的全部凝结水量。热井深度：即管束最下一排冷却管至热井底部的距离。要在最高水位的高度上留出汽流横向流通高度。正常运行水位应满足热井容量的要求，热井容量就是正常水量和最低运行水位之间的容积。最高运行水位一般比正常水量高100～150mm。凝结水出口管中的流速以0.5m/s为佳。热井中的除氧措施。403.热井：分为两种：分离形和一体型。164.喉部：喉部作用：连接凝汽器壳体和汽轮机排汽口，接受、组织、分配蒸汽。有的机组喉部还要接收给水泵驱动汽轮机的排汽和旁路系统的排汽。大型汽轮机喉部有时还布置１级或２级低压加热器和汽轮机的几级抽气管道、低压缸气封的抽汽和供汽管道、旁路的减温减压装置。喉部一般设置成扩散型，具有一定的扩压作用。喉部结构：低碳钢焊接结构，能承受0.1MPa外压，有足够的刚度和强度。可外部支撑，也可内部用钢管支撑。414.喉部：喉部作用：175.水室：水室的外形和结构主要取决于管板上管束的外形、冷却水流程数、水室内的设计水速、设计压力、水室上冷却水接管的尺寸和位置等设计因素。水室外形有矩形水室、半圆柱形水室、楔形水室和球形水室。水室的大小和形状，在满足涨管位置并考虑水流分布的情况下，应尽量使水室侧壁靠近管束的外围管子。水室内的水速应取得低些，一般可取1.5m/s左右，以此确定水室的深度。为了降低对冷却管管端的腐蚀，冷却水进出口接管离管板要有足够的距离，一般应大于250mm。冷却水进出水管内的流速一般在2～3m/s的范围内。每个水室内必须设置疏水接管和放气接管。有胶球清洗装置的凝汽器，水室设计时力求避免涡流区和死角，以防止胶球的积聚。每个水室应设置两个人孔，以便清理和维修。水室要注意防腐措施。425.水室：水室的外形和结构主要取决于管板上管束的外形、冷却水6.中间支撑隔板：

作用：壳体的内部支撑件，是真空作用下的受压元件，保证壳体在运行中的刚度。支撑管束和其它内部件。限制冷却管的跨距，使冷却管在凝汽器任何工况下不发生共振。中间支撑隔板设计：计算跨距和厚度。中间隔板的管孔：为便于穿管，两端倒角。管孔公差为，粗糙度为。436.中间支撑隔板：作用：197.冷却管的震动计算：冷却管的破坏形式：腐蚀破坏。汽轮机组等机械干扰力引起