Een oppervlakte stoomcondensator is een apparaat dat de uitlaatstoom van een stoomturbine in een thermische krachtcentrale of andere toepassingen die stoom gebruiken, afkoelt en condenseert. Het hoofddoel van een oppervlakte stoomcondensator is om de efficiëntie van de turbine te verhogen door een lagedruk-omgeving aan de uitlaat van de turbine te creëren en om het zuivere water uit de stoom te herwinnen voor hergebruik als ketelvoedingswater.
Een oppervlakte stoomcondensator bestaat uit een behuizing die een groot aantal buizen bevat waarlangs koelwater stroomt. De uitlaatstoom stroomt over de buizen en geeft zijn warmte af aan het koelwater, waardoor de stoom condenseert tot vloeibaar water. Het gecondenseerde water, ook bekend als condensaat, wordt onderaan de behuizing verzameld en weggepompt door een condensaatscheppomp. Het koelwater, dat de warmte van de stoom absorbeert, verlaat de behuizing en wordt doorgestuurd naar een koeltoren of ander warmteafvoersysteem.
Een oppervlakte stoomcondensator vereist ook een luchtscheppomp die lucht en andere niet-condenseerbare gassen uit de behuizing verwijdert. Dit creëert een vacuüm binnen de behuizing, wat de druk en de temperatuur van de uitlaatstoom verlaagt en het warmteoverdrachts- en condensatieproces versterkt.
Er zijn verschillende soorten en ontwerpen van oppervlakte stoomcondensatoren, afhankelijk van de stroomrichting van de stoom en het koelwater, het aantal doorlopen van het koelwater en andere factoren. In dit artikel bespreken we enkele van de veelvoorkomende types oppervlakte stoomcondensatoren en hun voordelen en nadelen.
Een tweevoudige stroomoppervlaktecondensator is een type oppervlaktecondensator waarbij het koelwater twee keer door de buizen stroomt, eerst van het ene uiteinde naar het andere, en vervolgens terug van het andere uiteinde naar het oorspronkelijke uiteinde. De uitlaatstoom komt van boven in de behuizing en stroomt over de buizen, zoals in de figuur hieronder is getoond.
De voordelen van een tweevoudige stroomoppervlaktecondensator zijn:
Het heeft een eenvoudig ontwerp en constructie.
Het heeft een hoge warmteoverdrachtscoëfficiënt door de tegenstroomopstelling van stoom en koelwater.
Het heeft een lage drukdaling over de buizen door de korte buis lengte.
De nadelen van een tweevoudige stroomoppervlaktecondensator zijn:
Het vereist meer koelwater dan een enkele stroomoppervlaktecondensator voor dezelfde hoeveelheid stoom.
Het heeft een hoger risico op buisvervuiling door de langere contacttijd tussen koelwater en de buismuur.
Het heeft een lagere vacuüm-efficiëntie door het grotere temperatuurverschil tussen inkomend en uitgaand koelwater.
Een meervoudige stroomoppervlaktecondensator is een type oppervlaktecondensator waarbij het koelwater door meer dan twee passen parallel door verschillende secties van buizen stroomt. De uitlaatstoom komt van één zijde van de behuizing en stroomt over alle secties van buizen, zoals in de figuur hieronder is getoond.
De voordelen van een meervoudige stroomoppervlaktecondensator zijn:
Het heeft een hogere warmteoverdrachtkoers dan een tweevoudige stroomoppervlaktecondensator door de grotere contactoppervlakte tussen stoom en koelwater.
Het heeft een lagere drukdaling over de buizen door de kortere buislengte in elke pas.
Het heeft een hogere vacuüm-efficiëntie door het kleinere temperatuurverschil tussen inkomend en uitgaand koelwater.
De nadelen van een meervoudige stroomoppervlaktecondensator zijn:
Het heeft een complexer ontwerp en constructie dan een tweevoudige stroomoppervlaktecondensator.
Het vereist meer koelwater dan een tweevoudige stroomoppervlaktecondensator voor dezelfde hoeveelheid stoom.
Het heeft een hoger risico op buisvervuiling door de meerdere passen van koelwater.
Een afdalende stroomoppervlaktecondensator is een type oppervlaktecondensator waarbij de uitlaatstoom van boven in de behuizing komt en omlaag stroomt over de buizen. Het koelwater komt van één uiteinde van de behuizing en stroomt in één richting door de buizen. Het gecondenseerde water verzamelt zich onderaan de behuizing en wordt weggepompt door een condensaatscheppomp. De luchtscheppomp bevindt zich op het laagste punt van de behuizing, zoals in de figuur hieronder is getoond.
Een centrale stroomoppervlaktecondensator is een type oppervlaktecondensator waarbij de uitlaatstoom van boven in de behuizing komt en radiaal naar het midden van de buisnest stroomt, waar de luchtscheppomp zich bevindt. Het koelwater komt van één uiteinde van de behuizing en stroomt in één richting door de buizen, zoals in de figuur hieronder is getoond.
De voordelen van een centrale stroomoppervlaktecondensator zijn:
Het heeft een betere distributie van stoom over het buisoppervlak dan een afdalende stroomoppervlaktecondensator, omdat de stoom toegang heeft tot de hele omtrek van de buizen.
Het heeft een lager risico op luchtaccumulatie en corrosie dan een afdalende stroomoppervlaktecondensator, omdat de lucht vanuit het midden van de buisnest wordt geëxtraheerd.
Het heeft een lagere drukdaling over de buizen dan een afdalende stroomoppervlaktecondensator, omdat de buislengte korter is.
De nadelen van een centrale stroomoppervlaktecondensator zijn:
Het heeft een complexer ontwerp en constructie dan een afdalende stroomoppervlaktecondensator, omdat het een volute gietstuk rond de buisnest vereist om de stoomstroom radiaal naar binnen te leiden.
Het heeft een lagere warmteoverdrachtscoëfficiënt dan een tweevoudige of meervoudige stroomoppervlaktecondensator, omdat de stoom en het koelwater parallel stromen in plaats van tegen elkaar in.
Het heeft een hoger risico op buisvervuiling dan een tweevoudige of meervoudige stroomoppervlaktecondensator, omdat het koelwater slechts één keer door de buizen stroomt.
Een omgekeerde stroomoppervlaktecondensator is een type oppervlaktecondensator waarbij de uitlaatstoom bijna onderaan de behuizing binnenkomt en omhoog stroomt over de buizen. Het koelwater komt van één uiteinde van de behuizing en stroomt in één richting door de buizen. Het gecondenseerde water verzamelt zich onderaan de behuizing en wordt weggepompt door een condensaatscheppomp. De luchtscheppomp bevindt zich bovenaan de behuizing, zoals in de figuur hieronder is getoond.
De voordelen van een omgekeerde stroomoppervlaktecondensator zijn
