3) Конденсатор
Конденсатор (в теплотехніці) -теплообменний апарат, теплообмінник, в якому здійснюється процес конденсації, процес фазового переходу теплоносія з пароподібного стану в рідке за рахунок відведення тепла більш холодним теплоносієм.
В конденсатор зазвичай надходять перегріті пари теплоносія, які охолоджуються до температури насичення і, конденсуючись, переходять в рідку фазу. Для конденсації пари необхідно відвести від кожної одиниці його маси теплоту, рівну питомої теплоті конденсації. Залежно від охолоджуючої середовища (теплоносія) конденсатори можуть бути розділені на наступні типи: з водяним охолодженням, з водо-повітряним (випарним) охолодженням, з повітряним охолодженням, з охолодженням киплячим холодильним агентом в конденсаторі-випарнику, з охолодженням технологічним продуктом. Вибір типу конденсатора залежить від умов застосування.
За принципом теплообміну конденсатори поділяються на: змішують (конденсатори змішання) і поверхневі. У змішувальних конденсаторах водяна пара безпосередньо стикається з охолоджувальною водою, а в поверхневих пари робочого тіла відокремлені стінкою від охолоджуючого теплоносія. Поверхневі конденсатори поділяються за такими особливостями:
у напрямку потоків теплоносія: прямоточні, протиточні і з поперечним потоком теплоносіїв;
за кількістю змін напрямку руху теплоносія - на одноходові, двоходові і ін .;
за кількістю послідовно з'єднаних корпусів - одноступінчасті, двоступінчасті і ін.
за конструктивним виконанням: кожухотрубні, пластинчасті і ін.
У змішувати конденсаторі тепло- і масообмінних процес відбувається шляхом прямого змішання середовищ. Охолоджуюча вода розбризкується в просторі змішуючого конденсатора. Пар конденсується на поверхні крапель води і стікає разом з нею в піддони, звідки відкачується конденсатними насосами. Взаємне розташування потоків пари і води може бути паралельним, протитечійним або поперечноточним. Оскільки в конденсат потрапляє охолоджуюча вода з розчиненим у ній повітрям і іншими домішками, така суміш не може бути використана для сучасних парових котлів, які висувають високі вимоги до підготовки живильної води. Тому що змішують конденсатори застосовуються або в малих парових машинах, або в системах охолодження з т. Зв. «Сухими градирнями», де роль охолоджувачів виконують закриті радіатори. Тому що охолоджує вода, проходячи через радіатори, мало забруднюється і може бути приєднана до потоку конденсату.
У поверхневих конденсаторах немає прямого контакту конденсату з охолоджувальною водою, тому вони застосовуються для будь-яких систем прямого і оборотного охолодження, в тому числі і з охолодженням морською водою.
Мал. 2. Схема пристрою поверхневого конденсатора.
У корпусі 1 поверхневого конденсатора встановлені трубні дошки 2, в отвори яких завальцьовані тонкостінні трубки 3. Охолоджуюча поверхня конденсатора утворюється сукупністю поверхонь трубок, які називаються «трубними пучками». Трубки виконуються з латуні або нержавіючої сталі, вони мають, як правило, діаметр 24-28 мм і товщину 1-2 мм. Місця вальцювання - основний шлях потрапляння домішок в конденсат. Простір між трубними дошками і бічними стінками конденсатора 4 являють собою водяні камери 5 і можуть бути розділені перегородками на кілька відділень. Охолоджуюча циркуляційна вода підводиться під напором через патрубок 6 до нижнього відсіку водяний камери, проходить по трубках в поворотну камеру, проходить по іншому пучку трубок і видаляється через патрубок 7. При цьому вода нагрівається приблизно на 10 ° C. Такий конденсатор називається двухходовим. Можуть бути також одноходові, триходові і навіть четирёхходовие конденсатори. Одноходові конденсатори застосовуються, як правило, в суднових установках, де збільшення витрати охолоджуючої води не має практичного значення, а також в конденсаторах турбоустановок АЕС, де цього вимагають відповідні техніко-економічними міркуваннями.
Пар входить в конденсатор через горловину 8 циліндра низького тиску турбіни, потрапляє на холодну поверхню трубок 3, конденсується, стікає вниз і скупчується в збірці конденсату 9, звідки відкачується конденсатними насосами. Велика частина пара (понад 99%) конденсується в т. Н. зоні масової конденсації, куди проникає порівняно мало повітря. Температура насиченої пари не перевищує зазвичай 50-60 ° C. У зоні охолодження парціальний тиск пара менше і температура пароповітряної суміші нижче. У цій зоні можливе переохолодження конденсату, що несприятливо позначається на ефективності установки в цілому. Зону охолодження відокремлюють перегородкою.
Вимоги, що пред'являються до конденсаторів. Висока ефективність роботи конденсатора є неодмінною умовою економічності холодильної машини. Так, зниження температури конденсації на один градус (з 30 до 29 ° С) для холодильної машини з поршневим компресором, що працює при середніх температурах кипіння, призводить до зменшення питомої витрати енергії приблизно на 1,5%. Такий же енергетичний ефект досягається при охолодженні рідкого холодильного агента на 1 ° С нижче температури конденсації.
Для виконання цієї вимоги необхідно, щоб конструкція конденсатора забезпечувала:
швидке видалення конденсату з поверхні теплопередачі;
випуск повітря та інших газів,;
видалення масла в аміачних апаратах;
видалення забруднень з боку охолоджуючої середовища; водяного каменю та інших відкладень в апаратах водяного охолодження; пилу, кіптяви, іржі в конденсаторах повітряного охолодження.
Конденсатори водяного охолодження. Для конденсаторів з водяним охолодженням застосовують дві системи водопостачання: прямоточну і зворотний. При прямоточною системі вода забирається з водойми або водопровідної мережі та після використання в конденсаторі повертається у водойму або зливається в каналізацію. Такий спосіб, має ряд недоліків, основними з яких є: висока вартість водопровідної води; підвищена витрата енергії при значному видалення джерела води від споживача; необхідність в складних пристроях для забору і фільтрації води; можливе забруднення природних водойм.
Повітряні конденсатори (конденсатори повітряного охолодження)
Повітряні конденсатори представляють собою обладнання, принцип роботи якого заснований на процесах теплообміну. Вони призначені для використання в напівпромислових кондиціонерах і промислових технологічних установках для охолодження повітряного середовища. Повітряні конденсатори складаються з трьох основних елементів: батарея теплообміну, вентилятор, двигун вентілятора.Достоінства: простота виготовлення змінних конденсаторів, призначених для механічного регулювання ємності, розрахованих на постійні механічні дії. Недоліки: нестабільність, залежність від температури і вологості середовища, ненадійність, великі габарити, маленька ємність на одиницю об'єму, відносно низька електрична міцність, обмежена пробоєм повітря між пластинами.
У випадках, коли конденсатори з примусовим повітряним охолодженням потрібно встановити всередині приміщення, передбачаються повітроводи як для всмоктуваного, так і для вихідного повітря, а також, в більшості випадків, шумоглушители