Um condensador de vapor superficial é um dispositivo que resfria e condensa o vapor de exaustão de uma turbina a vapor em uma usina termoelétrica ou outras aplicações que utilizam vapor. O principal objetivo de um condensador de vapor superficial é aumentar a eficiência da turbina, criando um ambiente de baixa pressão na saída da turbina e recuperar a água pura do vapor para reutilização como água de alimentação da caldeira.
Um condensador de vapor superficial consiste em uma carcaça que contém um grande número de tubos por onde flui a água de refrigeração. O vapor de exaustão passa sobre os tubos e transfere seu calor para a água de refrigeração, resultando na condensação do vapor em água líquida. A água condensada, também conhecida como condensado, é coletada na parte inferior da carcaça e bombeada para fora por uma bomba de extração de condensado. A água de refrigeração, que absorve o calor do vapor, sai da carcaça e é circulada através de uma torre de resfriamento ou outro sistema de rejeição de calor.
Um condensador de vapor superficial também requer uma bomba de extração de ar que remove o ar e outros gases não condensáveis da carcaça. Isso cria um vácuo dentro da carcaça, que reduz a pressão e a temperatura do vapor de exaustão e melhora o processo de transferência de calor e condensação.
Existem diferentes tipos e designs de condensadores de vapor superficial, dependendo da direção de fluxo do vapor e da água de refrigeração, do número de passagens da água de refrigeração e de outros fatores. Neste artigo, discutiremos alguns dos tipos comuns de condensadores de vapor superficial e suas vantagens e desvantagens.
Um condensador de vapor superficial de duplo fluxo é um tipo de condensador de vapor superficial no qual a água de refrigeração flui pelos tubos duas vezes, uma vez de um extremo a outro, e depois de volta do outro extremo ao original. O vapor de exaustão entra pela parte superior da carcaça e flui sobre os tubos, conforme mostrado na figura abaixo.
As vantagens de um condensador de vapor superficial de duplo fluxo são:
Tem um design e construção simples.
Tem um coeficiente de transferência de calor alto devido ao arranjo de contrafluxo do vapor e da água de refrigeração.
Tem uma queda de pressão baixa nos tubos devido ao comprimento curto dos tubos.
As desvantagens de um condensador de vapor superficial de duplo fluxo são:
Requer mais água de refrigeração do que um condensador de vapor superficial de fluxo único para a mesma quantidade de vapor.
Tem um risco maior de incrustação nos tubos devido ao tempo de contato mais longo entre a água de refrigeração e a parede do tubo.
Tem uma eficiência de vácuo menor devido à diferença de temperatura maior entre a água de entrada e saída de refrigeração.
Um condensador de vapor superficial de múltiplos fluxos é um tipo de condensador de vapor superficial no qual a água de refrigeração flui por mais de duas passagens em paralelo através de diferentes seções de tubos. O vapor de exaustão entra de um lado da carcaça e flui sobre todas as seções de tubos, conforme mostrado na figura abaixo.
As vantagens de um condensador de vapor superficial de múltiplos fluxos são:
Tem uma taxa de transferência de calor maior do que um condensador de vapor superficial de duplo fluxo devido à maior área de contato entre o vapor e a água de refrigeração.
Tem uma queda de pressão menor nos tubos devido ao comprimento mais curto dos tubos em cada passagem.
Tem uma eficiência de vácuo maior devido à menor diferença de temperatura entre a água de entrada e saída de refrigeração.
As desvantagens de um condensador de vapor superficial de múltiplos fluxos são:
Tem um design e construção mais complexos do que um condensador de vapor superficial de duplo fluxo.
Requer mais água de refrigeração do que um condensador de vapor superficial de duplo fluxo para a mesma quantidade de vapor.
Tem um risco maior de incrustação nos tubos devido a mais passagens de água de refrigeração.
Um condensador de vapor superficial de descida é um tipo de condensador de vapor superficial no qual o vapor de exaustão entra pela parte superior da carcaça e flui para baixo sobre os tubos. A água de refrigeração entra de um extremo da carcaça e flui pelos tubos em uma direção. A água condensada coleta-se na parte inferior da carcaça e é bombeada para fora por uma bomba de extração de condensado. A bomba de extração de ar está localizada no ponto mais baixo da carcaça, conforme mostrado na figura abaixo.
Um condensador de vapor superficial de fluxo central é um tipo de condensador de vapor superficial no qual o vapor de exaustão entra pela parte superior da carcaça e flui radialmente para o centro do ninho de tubos, onde a bomba de extração de ar está localizada. A água de refrigeração entra de um extremo da carcaça e flui pelos tubos em uma direção, conforme mostrado na figura abaixo.
As vantagens de um condensador de vapor superficial de fluxo central são:
Tem uma melhor distribuição de vapor sobre a superfície dos tubos do que um condensador de vapor superficial de descida, pois o vapor tem acesso a toda a periferia dos tubos.
Tem um risco menor de acumulação de ar e corrosão do que um condensador de vapor superficial de descida, pois o ar é extraído do centro do ninho de tubos.
Tem uma queda de pressão menor nos tubos do que um condensador de vapor superficial de descida, pois o comprimento dos tubos é menor.
As desvantagens de um condensador de vapor superficial de fluxo central são:
Tem um design e construção mais complexos do que um condensador de vapor superficial de descida, pois requer uma fundição em voluta ao redor do ninho de tubos para direcionar o fluxo de vapor radialmente para o interior.
Tem um coeficiente de transferência de calor menor do que um condensador de vapor superficial de duplo fluxo ou de múltiplos fluxos, pois o vapor e a água de refrigeração fluem em paralelo, em vez de em contrafluxo.
Tem um risco maior de incrustação nos tubos do que um condensador de vapor superficial de duplo fluxo ou de múltiplos fluxos, pois a água de refrigeração flui apenas uma vez pelos tubos.
Um condensador de vapor superficial de fluxo invertido é um tipo de condensador de vapor superficial no qual o vapor de exaustão entra perto da parte inferior da carcaça e flui para cima sobre os tubos. A água de refrigeração entra de um extremo da carcaça e flui pelos tubos em uma direção. A água condensada coleta-se na parte inferior da carcaça e é bombeada para fora por uma bomba de extração de condensado. A bomba de extração de ar está localizada no topo da carcaça, conforme mostrado na figura abaixo.
As vantagens de um condensador de vapor superficial de fluxo invertido são:
Tem um coeficiente de transferência de calor maior do que um condensador de vapor superficial de fluxo
