凝汽器

凝汽器设计
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。
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4. 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tc tw1: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
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℃。 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。
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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。
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5凝汽器的压力确定：
(1)凝汽器压力 Pc和tw1、W、 换热面积A有关。
凝汽器压力Pc
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(2)电厂凝汽器压力范围
冷却水温度（℃） 凝汽器压力（kpa） 10 3~4 15 4~5 20 5~6 25 6~7 27 7~8 30 8~10
(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。
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2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。
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三.凝汽器管束的设计
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∆pc＝pc- pc’’称为凝 汽器的汽阻。
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.
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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％。
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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。
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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 ， 。
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7.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。
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一.概述 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。
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3.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。
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8.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。
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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。
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5.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。
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二凝汽器的热力计算
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。
气流向侧式优点： 管束进汽面积大， 路径短，汽阻小。
气流向心式优点： 四周进汽，进汽 速率低，路径短， 汽阻小。
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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：
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4.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。
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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
常温下的最低抗拉强度 材料 常温下的屈服强度
碳素钢和低合金钢
奥氏体不锈钢
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螺栓安全系数 材料 碳素钢 螺栓直径（mm） 热处理状态 <M24 M24~48 低合金钢 <M24 热轧、正火 调质 M24~48 热轧、正火 调质 > M48 许用应力 取下列数值较小者 : 调质 热轧、正火 安全系数 2.7 2.5 2.7 3.5 2.5 3.0 2.7