项目5 任务5.2凝汽器的压力与传热

授课教师：孙为民项目五电厂汽轮机凝汽设备及其它辅助系统的认识任务5.2凝汽器的压力与传热第一部分PART

ONE凝汽器压力的确定第二部分PART

TWO凝汽器的极限真空和最佳真空CONTENTS目录第三部分PART

THREE凝汽器内空气的影响第四部分PART

FOUR真空除氧第五部分PART

FIVE凝汽器的真空严密性凝汽器压力的确定第一部分凝汽器压力的确定4凝汽器内蒸汽和冷却水温度沿流程的变化规律如图所示，由图可知蒸汽的饱和温度ts为：在凝汽器中，蒸汽压力和其饱和温度ts

是相对应的，只要算出了ts就可以确定它所对应的饱和蒸汽压力pc

。由于凝汽器的总压力与蒸汽的分压力相差甚微，则蒸汽的压力pc即为凝汽器的压力pc。“”凝汽器压力的确定51冷却水的进口温度tw1

冷却水的进口温度大小取决于当地的气候和供水方式在其它条件不变时，冬季冷却水的进口温度低，则蒸汽的饱和温度也低，凝汽器压力低，真空高；夏季冷却水的进口温度高，蒸汽的饱和温度也高，真空低。冷却水的进口温度决定于冷水塔或喷水池的冷却效果。循环供水时，凝汽器压力的确定6降低冷却水温升，蒸汽的饱和温度可降低。冷却水温升由凝汽器热平衡方程式求得。2冷却水温升Δt凝汽器压力的确定7冷却水温升越小，真空越高。循环水泵功耗越大。称为凝汽器的冷却倍率。m值一般在50～120之间m值越大，但m值越大，经过技术经济比较，凝汽器压力的确定8

由凝汽器的传热方程式可推出凝汽器传热端差的计算式子3传热端差δt凝汽器压力的确定9传热端差由由上式可知，冷却水管外表总面积Ac冷却水量DW冷却水温升Δt

总体传热系数K总体传热系数确定凝汽器压力的确定10（3）冷却水对冷却水管内壁的热阻Rw

该热阻与冷却水流速有关。流速增加则换热加强，内壁热阻减小，总体传热系数增加。但流速增加，凝汽器的水阻增加，使得循环水泵的功耗增加，因此，运行时必须综合考虑。（1）汽气混合物对冷却水管外壁的热阻Rsa

汽侧放热热阻是变化的。随着空气量的增加，汽侧热阻增加，使总体传热系数减小，真空下降。（2）管壁本身的热阻Rc一般冷却水管管壁很薄，管壁本身热阻很小。但当表面结垢时，会使管壁的热阻急剧增加，使得总体传热系数减少。

凝汽器的极限真空和最佳真空第二部分凝汽器的极限真空和最佳真空12提高真空后所增加的汽轮机功率与为提高真空使循环水泵多消耗的厂用电之差达到最大时的真空值称为最佳真空凝汽器的极限真空就是指使汽轮机做功达到最大值的排汽压力所对应的真空。最佳真空极限真空凝汽器内空气的影响第三部分凝汽器内空气的影响140102进入凝汽器的空气来源一是由新蒸汽带入汽轮机的，由于锅炉给水经过除氧，该量极少；二是通过汽轮机设备中处于真空状态下的低压各级与相应的回热系统、排汽缸、凝汽设备等不严密处漏入的，这是空气的主要来源。凝汽器内空气的影响15主凝区的空气平均分压很小，但冷却管外围的空气压力明显增大。这是由于汽气混合物流向冷却水管，蒸汽在冷却水管表面凝结为水后滴下来流走，而空气不可能逆流流动，于是积存在冷却水管表面。这样，蒸汽分子只能通过扩散靠近冷却管外侧，大大阻碍蒸汽的凝结过程，使真空下降。设备严密性正常时，漏入凝汽器的空气不到排汽量的万分之一。虽然量小，但危害严重，主要表现在以下几个方面：“空气使凝汽器真空下降1凝汽器内空气的影响16空气使凝结水过冷度增加2（1）管子外表面蒸汽分压力低于管束之间混合汽流的压力。道尔顿定律指出：混合气体全压力等于各组成气体分压力之和。由此可知，凝汽器压力等于凝汽器内空气分压力与蒸汽分压力之和，故空气的存在使蒸汽分压力低于凝汽器压力，从而使蒸汽分压力下的饱和温度即凝结水的温度低于凝汽器压力下的饱和温度，使凝结水产生过冷。引起运行中凝结水过冷的正常原因有：（2）管子外表面的水膜受冷却使得水膜平均温度低于水膜外表面的蒸汽凝结温度。仅上两项使凝结水的固有过冷度达2.8℃左右。（3）汽阻使管束内层压力降低，也使凝结水温度降低。凝汽器内空气的影响17除此之外，引起凝结水过冷的不正常原因有：（1）冷却水管排列不合理，使汽阻增大。（2）系统严密性不好或抽气器工作不正常，使空气分压力增大。（3）凝结水水位过高，淹没部分管束，使凝结水进一步冷却。这些非正常原因，在设计和运行时应注意避免。运行中，若漏入空气增多或抽气器失常时，不仅真空降低，还将使过冷度增大；若只是冷却水量减少，则只使真空降低，过冷度不增加。可用这两条来判断真空下降的原因。凝汽器内空气的影响18空气漏入凝汽器，使排汽压力、排汽温度升高，降低机组经济性。严重时，由于排汽温度过高，还会引起汽轮机低压缸的变形，造成机组振动，甚至使机组被迫减负荷或停机。空气使凝汽器真空下降3空气漏入凝汽器，增加空气分压力，从而增加空气在水中的溶解度，使凝结水中的含氧量增加，加剧低压管道和低压加热器的腐蚀，降低设备的可靠性，同时也增加除氧器的负担。空气使凝结水含氧量增加4真空除氧第四部分真空除氧20为了减少凝结水中的含氧量，一般在大型机组的凝汽器内还专门设置了凝结水的除氧装置如图所示为凝汽器内布置的水封淋水盘式凝结水真空除氧装置。1—淋水盘2—长水槽3—溅水角铁真空除氧21凝结水进入热井时，首先流入带有许多孔的淋水盘2，水从小孔流下，形成水帘，凝结水表面积增大，被上面流下的蒸汽加热。当凝结水被加热到热井压力下的饱和温度，就可将溶于水中的氧气和其它气体除掉。水帘落下，落在角铁上，溅成水滴，表面积又增大，可被蒸汽进一步加热与除氧。被除去的气体经过许多根空气导管导入空气冷却区，最后由抽气器抽出真空除氧22一般真空除氧装置在大约60%额定负荷以上工作时的除氧效果较好，满负荷效果最好。但在低负荷和机组启动时，由于蒸汽量少，蒸汽在上部管束就已凝结，不能到达热井加热凝结水，而且凝汽器压力低，漏入的空气量增大，使凝结水的含氧量增加，过冷度也增加，这时真空除氧效果较差。凝汽器的真空严密性第五部分凝汽器的真空严密性241凝汽器严密性对机组运行的影响真空系统严密性下降，使漏入或积聚在凝汽器内的空气量增加，凝汽器的真空降低，传热效果降低，凝结水的含氧量增加，设备的腐蚀速度加快，蒸汽分压相对降低，其凝结水温度低于凝汽器内总压力所对应的饱和温度，过冷度增加。

近代超临界和超超临界参数机组，对锅炉给水品质要求更为严格。尽管凝汽器在装配过程中，都要作泵水试验，以保证凝汽器的密封性但是在运行中，空气不可避免地少量漏入凝汽器的真空系统内。这种漏泄将直接影响机组的安全性和经济性。凝汽器的真空严密性251凝汽器严密性对机组运行的影响严重时，锅炉水冷壁管发生爆裂。当冷却水渗漏进凝汽器的汽侧以后，不仅使凝结水水质恶化，而且使过冷度增加。凝结水水质不合格会影响汽、水系统设备运行的安全，不仅传热效果降低还使设备产生腐蚀损坏降低使用寿命凝汽器的真空严密性262真空系统严密性的检查试先记录下试验前的真空值，使机组保持80%额定负荷当关闭抽气门后的3～5min内，真空下降速度≤267～400Pa/min为合格，但总的真空下降不得超过规定值。

为了监视凝汽设备在运行中的严密性，要定期作真空严密性试验。试验方法凝汽器的真空严密性27查找凝汽器漏气地点的主要方法有（1）在运行中检查真空系统严密性的仪器是氦气检漏仪。利用该仪器可以检查真空系统中焊缝、管接头、法兰和阀门接合处的泄漏。使用时，将氦气接近真空系统中可能泄漏的地方，由检漏仪指示出试样中含有氦气的浓度，从而分析确定泄漏的位置和泄漏的严重程度。（2）通过测量凝