Condensador usado em usinas de turbina

Condensador usado em usinas de turbina

O condensador é dividido em condensador resfriado a água e condensador refrigerado a ar, que é um importante equipamento auxiliar para usinas térmicas, usinas nucleares e assim por diante.

Condensador resfriado a água
Princípio de trabalho:
O vapor de escape da turbina entra no lado da concha do condensador e a água de resfriamento flui no lado do tubo. Quando o vapor de escape atende à parede do tubo de água de resfriamento de temperatura mais baixa, ocorrerá a condensação, mudando de gás para líquido. Durante esse processo, o calor latente de vaporização do vapor é levado pela água de resfriamento. Por exemplo, em um condensador térmico da usina térmica, a temperatura do vapor de exaustão da turbina pode estar em torno de 40 - 50, enquanto a temperatura de entrada de água de resfriamento é geralmente 20 - 30. Através da troca de calor, o vapor se condensa na água na superfície do tubo de água de resfriamento.
Recursos estruturais:
Os condensadores resfriados a água geralmente têm uma concha maior com um grande número de tubos de água de resfriamento dentro. Os tubos de água de resfriamento geralmente são feitos de liga de cobre ou aço inoxidável para garantir uma boa condutividade térmica e resistência à corrosão. As placas de tubo são usadas para prender os tubos de água de resfriamento e separar o lado da concha do lado do tubo. Para melhorar o efeito da condensação do vapor no lado da concha, alguns dispositivos de coleta de condensado e dispositivos de extração de ar também são instalados. Por exemplo, em alguns condensadores grandes, os tubos de água de resfriamento podem ser dispostos em uma configuração "U" ou "Snake" para aumentar o fluxo de água de resfriamento através dos tubos e melhorar o efeito de resfriamento.
Vantagens:
A eficiência de resfriamento do condensador refrigerada a água é relativamente alta. Como a água possui uma grande capacidade de calor específica e pode absorver uma grande quantidade de calor, é possível condensar o vapor de exaustão da turbina a uma pressão lombar. De um modo geral, o condensador resfriado a água pode manter a pressão de escape da turbina em torno de 3 - 10 kPa, o que pode melhorar a eficiência da turbina e aumentar a capacidade de geração de energia. Enquanto isso, a estrutura do condensador refrigerada a água é relativamente compacta e ocupa menos espaço do que o condensador resfriado a ar com a mesma capacidade de resfriamento.
Desvantagem:
Requer uma grande quantidade de água de resfriamento, que requer uma fonte de água estável e confiável. Se a qualidade da água de resfriamento for ruim, é fácil escalar ou causar corrosão no tubo de água de resfriamento, afetando assim o desempenho do condensador. Por exemplo, cálcio, magnésio e outros íons na água se formarão em escala na parede do tubo de água de resfriamento de alta temperatura, o que reduzirá a condutividade térmica dos tubos de água de resfriamento e aumentarão a resistência térmica, levando a uma diminuição no vácuo do condensador e diminuindo a eficiência da turbina. Além disso, o sistema de água de resfriamento do condensador resfriado a água requer suporte para o equipamento de resfriamento, como a torre de resfriamento, o que aumenta a complexidade e o custo do equipamento.
Cenário de aplicação:
Os condensadores resfriados a água são aplicados principalmente a usinas de energia térmica e usinas nucleares em áreas com recursos hídricos abundantes, como rios, lagos e mares. Por exemplo, em usinas térmicas em larga escala em áreas costeiras, a água do mar é utilizada como água de resfriamento, e a condensação do vapor de exaustão da turbina é alcançada através de condensadores resfriados a água para garantir a operação eficiente da turbina.

Condensador resfriado a ar
Princípio de trabalho:
O vapor de escape da turbina entra no feixe do tubo do condensador refrigerado a ar, e a área de troca de calor é aumentada através do tubo de barbatana e de outras estruturas. O ar frio flui para fora do pacote de tubo e troca aquece com o vapor dentro dos tubos para esfriar e condensar o vapor. Por exemplo, em algumas usinas térmicas do norte, a temperatura do ar é baixa e a convecção natural de ar frio ou sob a ação forçada do ventilador tira o calor do vapor, de modo que o vapor se condensa na água.
Características estruturais:
O condensador refrigerado a ar é composto principalmente de pacote de tubos, ventilador, estrutura de suporte e outras peças. O pacote de tubo geralmente adota tubos de alumínio para aumentar a área de dissipação de calor. O ventilador é usado para fornecer ventilação forçada, para que o ar frio flua através do pacote de tubo rapidamente. A estrutura de suporte deve garantir a estabilidade de todo o condensador refrigerado ao ar no ambiente ao ar livre. Além disso, o arranjo do pacote de tubo do condensador refrigerado a ar está geralmente em formato "A" ou "V", o que pode aumentar a área de contato e o tempo de contato entre o pacote de ar e o tubo e melhorar o efeito de resfriamento.
Vantagens:
Sua maior vantagem é que ele não precisa de uma grande quantidade de água de resfriamento, adequada para áreas onde os recursos hídricos são escassos. Ao mesmo tempo, a operação do condensador refrigerada a ar não é afetada pela qualidade da água da fonte de água e não há problema de escala e corrosão. Além disso, em áreas frias, a temperatura do ar frio é mais baixa, o que pode fornecer um melhor efeito de resfriamento e ajudar a reduzir a pressão de volta do escape da turbina.
Desvantagens:
A eficiência de resfriamento do condensador refrigerada ao ar é relativamente baixa em comparação com o condensador refrigerado a água. Devido à pequena capacidade específica de calor do ar, a fim de obter o mesmo efeito de resfriamento, uma área de transferência de calor maior e mais ventiladores são necessários para fornecer fluxo de ar suficiente. Isso resulta em um condensador volumoso refrigerado a ar com uma grande pegada. Além disso, o desempenho do condensador refrigerado ao ar é bastante afetado por fatores ambientais, por exemplo, no clima quente ou na umidade do ar alto, o efeito de resfriamento será significativamente reduzido.
Cenário de aplicação:
Os condensadores resfriados a ar são usados ​​principalmente em usinas termelétricas e usinas nucleares em áreas de escarço de água.
Devido à escassez de recursos hídricos, algumas usinas de energia térmica usam condensadores refrigerados a ar para condensar o vapor de exaustão da turbina para garantir a operação normal das unidades. Ao mesmo tempo, em algumas áreas com altos requisitos para proteção de água, o uso de condensador refrigerado a ar também é priorizado.