Файл: Нигматулин И.Н. Тепловые двигатели учеб. пособие.pdf

типа применяются исключительно водяные конденсаторы поверхност­ ного типа. Основным их преимуществом является сохранение конден­ сата для питания котлов.

26

Рис. 1-70. Принципиальная схема поверхностной кон­ денсационной установки:

Воздушные конденсаторы, хотя конденсат в них и сохраняется, более громоздки, так как имеют более низкие коэффициенты теплоот­ дачи от поверхности охлаждения к воздуху. Область применения этих конденсаторов очень ограничена. Они применяются на энергопоездах и в районах, где нет источников водоснабжения. Смешивающие кон­ денсаторы из-за потери конденсата с охлаждающей водой в современ­ ных паротурбинных установках не применяются. Основным преиму­ ществом этих конденсаторов является возможность получения более глубокого вакуума для заданной температуры охлаждающей воды. Отработавший пар из турбины поступает в конденсатор; соприкасаясь с холодными стенками конденсаторных трубок, он конденсируется

J28

(поверхностные водяные или воздушные конденсаторы) или соприка­ сается непосредственно с охлаждающей водой (смешивающие конден­ саторы). Вакуум образуется за счет резкого уменьшения удельного объема пара, происходящего при его конденсации. Чем ниже темпера­ тура холодного источника, тем более глубокое разрежение можно получить в конденсаторе.

Конденсатор поверхностного типа представляет собой сосуд обыч­ но цилиндрической формы, внутри которого размещены конденса­ торные трубки. Схема устройства водяного поверхностного конденса­ тора представлена на рис. 1-70. Отработавший пар из выхлопного патрубка 1 турбины 26 поступает в конденсатор через приемный па­ трубок 3. Пар, омывая внешние поверхности конденсаторных трубок 5, конденсируется и отдает скрытую теплоту парообразования охлаж­ дающей воде, протекающей по трубкам. Конденсаторные трубки за­ крепляются в трубных досках, устанавливаемых в корпусе конден­ сатора. К трубным доскам примыкают водяные камеры 6 и 24 (соот­ ветственно задняя и передняя). Со стороны впуска и выпуска воды водяные камеры обычно разделяются перегородками. Таким образом, вода, поступившая в нижнюю камеру, проходит последовательно через нижний и 'верхний пучки конденсаторных трубок. Нагретая охлаждающая (циркуляционная) вода удаляется из конденсатора по сливной трубе 13. Конденсаторы, выполненные по этой схеме, назы­ ваются двухходовыми. Конденсат отработавшего пара из конденса­ тора отводится конденсатным насосом 12 через патрубок 10, располо­ женный в нижней части конденсатора. Для поддержания в паровом пространстве конденсатора глубокого разрежения (вакуума) преду­ смотрен отсос воздуха через патрубки 7 и 23. Конденсатор, конденсатные и циркуляционные насосы, а также отсасывающее воздух уст­ ройство, вместе взятые, образуют конденсационную установку. Ох­ лаждающая вода из подводящего канала 16 циркуляционным насо­ сом 15 подается в конденсатор. Воздух (вернее, паровоздушная смесь) из конденсатора отсасывается двухступенчатым пароструйным эжек­ тором 21.

В современных конденсационных установках большой мощности вместо пароструйных эжекторов применяются водоструйные воздухоотсасывающие устройства. Пароструйный эжектор имеет холодильники поверхностного типа, в которых основным конденсатом турбины (на­ порная линия 20) осуществляется конденсация рабочего пара эжек­ торов и пара, поступившего из конденсатора вместе с воздухом. Для стравливания отработавшего пара турбины в атмосферу при аварий­ ных случаях (остановка циркуляционных насосов и др.) предусматри­ вается автоматически действующий атмосферный клапан, устанавли­ ваемый на трубе 4 или непосредственно на корпусе конденсатора.

Конденсатор должен быть герметически плотным сосудом. Малей­ шие неплотности вакуумной системы конденсационной установки приводят к подсосу воздуха из окружающей атмосферы и вызывают ухудшение вакуума. Неплотности между паровым и водяным про­ странствами приводят к подсосу сырой (циркуляционной) воды в кон­ денсатор, ухудшая качество конденсата. Для паротурбинных устано-

вок высокого давления и особенно для блоков котел — турбина, ра­ ботающих на сверхкритических параметрах, подсос сырой воды совершенно недопустим.

§ 1-38. Элементы конструкций конденсаторов

Конденсаторы различаются по целому ряду конструктивных осо­ бенностей. По ходу циркуляционной воды бывают одно-, двух-, трех- и четырехходовые конденсаторы. В двухходовых конденсаторах поток циркуляционной воды изменяет направление на 180° в одной из водяных камер. В трех- и четырехходовых конденсаторах охлаждаю­ щая вода изменяет направление в обеих водяных камерах.

Отсос воздуха

Рис. 1-71. Схема конденсаторов

По типу конденсаторы выполняются одинарными и сдвоенными. Сдвоенные конденсаторы кроме горизонтальных перегородок в водя­ ных камерах имеют еще вертикальные, разделяющие поток охлаж­ дающей воды на два самостоятельных параллельных потока. Основ­ ным преимуществом сдвоенных конденсаторов является возможность их чистки при работе турбины (мощность турбины при этом снижается менее чем на половину).

Конденсаторы различаются также по ходу пара и отсосу воздуха. На рис. 1-71 представлены принципиальные схемы некоторых конден­ саторов. В конденсаторе с восходящим потоком пара (рис. 1-71, а) отработавший пар из турбины направляется в его нижнюю часть. Отсос воздуха (паровоздушной смеси) предусмотрен в верхней части конденсатора. В камере отсоса образуется более глубокое разрежение, что обусловливает движение пара снизу вверх и его конденсацию при соприкосновении с холодными конденсаторными трубками, через которые циркулирует охлаждающая вода.

Из конденсатора с центральным потоком пара (рис. 1-71, б) отсос паровоздушной смеси осуществляется через дырчатую трубу, установ­ ленную в центральной части по длине конденсатора. Отработавший пар из турбины поступает в центральную часть конденсатора и омы­ вает левый и правый пучки охлаждающих трубок (рис. 1-71, в). Паро­ воздушная смесь отсасывается из боковых патрубков. Для любого

130

типа конденсатора движение парового потока происходит в направле­ нии к отсосу паровоздушной смеси, т. е. в направлении углубления разрежения.

Разность Арк = рк — Р н " называют паровым сопротивлением кон­ денсатора, где рк — давление пара при входе в конденсатор, рк" — давление паровоздушной смеси в месте ее отсоса из конденсатора.

Трубные доски / , в которых закрепляются конденсаторные трубки, устанавливаются между фланцами корпуса конденсатора 3 и водяной камеры неподвижно с обеих сторон (рис. 1-72, а). Для одной из труб­ ных досок применяются также подвижные соединения (рис. 1-72, б). В последние годы для современных конструкций конденсаторов широ­ ко применяется приварка трубных досок к корпусу конденсатора.

5 — опорное направляющее кольцо

Трубные доски, отделяющие паровое пространство конденсатора от водяных камер охлаждающей воды, воспринимают большое усилие из-за разности между избыточным давлением в водяных камерах и глубоким разрежением в конденсаторе. В практике конденсаторостроения находят различные способы ужесточения трубных досок. Применяются анкерные распорные связи, расположенные в паровом

обходимый распор трубных досок создается подвертыванием внутрен­

трубки 4 фиксируются относительно болта / центрирующими коль­ цами 5.

Применяются также стяжные болты, размещенные в водяных ка­ мерах (рис. 1-73, в). Стяжной болт 8 одним концом вставляется в труб­ ную доску и для герметичности парового пространства конденсатора приваривается к ней. Установочная гайка 7 обеспечивает необходи­ мую стяжку между трубной доской и крышкой водяной камеры 9.

Корпусы старых конденсаторов изготовлялись литыми из чугуна. Современные конденсаторы изготовляются сварными из листовой

лее высокую плотность. При развальцовке трубок с двух сторон их температурные расширения компенсируются прогибом и внутренними напряжениями. Конденсаторные трубки, развальцованные с двух сторон, могут обеспечить достаточное распорное усилие для восприя­ тия давлений на трубные доски из-за разности давлений воды и пара.

Требования к водяной плотности конденсаторов в связи с даль­ нейшим повышением параметров свежего пара за прошедшие 15— 17 лет сильно возросли. Например, для питания прямоточных котлов требования к качеству конденсата очень велики; присос сырой (цир­ куляционной) воды со средним солесодержанием в паровое простран­ ство конденсатора не должен превышать 0,0005-^0,001%. Поэтому сейчас придается большое значение вопросам повышения водяной плотности конденсаторов. Циркуляционная вода в паровое простран­ ство может попадать только через неплотности вальцовочных соедине­ ний.

132