Основное назначение конденсационного устройства — создание и поддержание как можно более низкого давления в выпускной части турбины, конденсация отработавшего пара и возврат его в систему питания паровых котлов.
Известно, что чем выше начальные и ниже конечные параметры пара, тем больший будет располагаемый теплоперепад и большая часть тепловой энергии пара может быть превращена в механическую работу. Понижение давления ниже атмосферного в конденсаторе происходит за счет того, что поступающий в него пар искусственно охлаждается. При охлаждении пар конденсируется и объем его во много раз уменьшается. Так, например, при давлении 0,005 Мн/м2 объем конденсата меньше, чем объем пара почти в 30 тысяч раз. При таком уменьшении объема в герметически закрытом конденсаторе создается очень большое разрежение. В современных паротурбинных установках в выпускном патрубке поддерживается давление 0,005—0,003 Мн/м2. Это означает, что конденсация пара будет происходить при температуре 32—24° С, и при этом должно быть отведено большое количество тепла отработавшего пара.
В процессе работы в конденсатор непрерывно поступает отработавший пар турбин и, следовательно, должна непрерывно подводиться охлаждающая вода, которая после нагревания удаляется. Для каждой турбинной установки устанавливается наивыгоднейший вакуум, который обычно не превышает 95—97%, так как дальнейшее углубление вакуума приводит к значительному увеличению размеров конденсатора, большой мощности циркуляционных насосов и значительному расходу охлаждающей воды.
В современных судовых турбинных установках применяют исключительно конденсаторы поверхностного типа, в которых отработавший пар конденсируется на охлаждающей поверхности конденсатора, состоящей из рядов латунных трубок, внутри которых циркулирует забортная вода. Образующийся конденсат собирается в нижней части конденсатора, откуда кондеисатным насосом подается в систему питания паровых котлов. Таким образом, паровой котел многократно питается одной и той же водой-конденсатом. Это уменьшает образование накипи на внутренних поверхностях котла, а также отложение солей на турбинных лопатках.
Внутрь конденсатора попадает вместе с паром воздух, который не конденсируется. Кроме того, воздух просачивается через неплотности, в результате чего для поддержания вакуума необходимо обеспечить непрерывный отсос его из конденсатора в атмосферу. Для этой цели используют паровые эжекторы.
На рис. 46 показана примерная схема конденсационного устройства. Отработавший пар из паровой турбины поступает в конденсатор 5, где, соприкасаясь с холодными трубками, охлаждается и конденсируется. Охлаждающая вода из-за борта подается циркуляционным насосом 1. Конденсат откачивается конденсатным насосом 2. Воздух удаляется с помощью пароструйного эжектора 3, который отсасывает его по трубопроводу 4 в атмосферу.
По движению циркуляционной (забортной) воды конденсаторы делятся на одно-, двух-, трех- и четырехпроточные. Наибольшее применение имеют двух- и трехпроточные конденсаторы.
В зависимости от конструкции различают конденсаторы регенеративные и нерегенеративные. Регенеративными называются конденсаторы, у которых трубки расположены так, что часть отработавшего пара по выходе из турбины непосредственно попадает в его нижнюю часть, где, соприкасаясь со стекающим с трубок конденсатом, подогревает его. Благодаря этому температура конденсата приближается к температуре поступающего пара.
Принцип действия поверхностного конденсатора, схематически изображенного на рис. 47, заключается в следующем. Конденсатор состоит из цилиндрического сварного стального корпуса 2, внутри которого размещены тонкостенные латунные трубки 3, закрепленные в трубных досках 4 и 11. К трубным доскам примыкают водяные камеры 5, 9 и 12. Охлаждающая забортная вода подводится через патрубок 6 в камеру 5, проходит по нижним рядам трубок в камеру 12, а затем по верхним рядам — в камеру 9. Нагретая вода через патрубок 8 отводится за борт. Передние водяные камеры разделены перегородкой 7, что заставляет поток охлаждающей воды пройти по трубкам вдоль конденсатора два раза. Такой конденсатор называется двухпроточным. В трехпро- точных конденсаторах обе водяные камеры имеют перегородки и забортная вода совершает три хода. Отработавший пар поступает в конденсатор через горловину 10, соединяющую его с турбиной, соприкасается с поверхностью трубок и конденсируется, образуя разрежение в паровой части конденсатора. Конденсат стекает вниз и собирается в сборнике 1; откуда специальным насосом отводится в питательную систему котельной установки судна. Отсос воздуха из парового пространства конденсатора производится воздушным насосом (эжектор) через патрубок 13, расположенный сбоку.
|