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最佳真空的定义 第四章 汽轮机的凝汽设备 * q. b C4 d i$ L3 P　　提高汽轮机装置的经济性，主要有两个途径：一是提高汽轮机的内效率，另一是提高装置的循环热效率。前一个途径我们在前面各章 中已进行 了讨论，这就是努力减小各项损失，改善汽轮机通流部分的设计等。提高循环热效率也有两个方向，一是提高平均加热温度，可采用回热循环 ，以减少低韫加热，也可提高初参数，以及采用再热循环等；另一方向则是降低平均放热温度，而这正是凝汽设备的主要任务。 $ d @1 l??O/ K \( C9 u??X　　在本章 中将着重介绍凝汽设备工作的基本原理，以及大功率汽轮机凝汽设备的发展。 9 [2 `; e) v. C第一节 凝汽设备的组成及作用 4 ~ M( q! o3 ^1 z　　一、凝汽设备的组成 ) U3 X3 k* Q* }- D$ H1 u1 w, r7 V　　凝汽设备通常由表面式凝汽器、抽气设备、凝结水泵、循环水泵，以及这些部件之间的连接管道组成，如图4-1所示。排汽离开汽轮机之后进入 凝汽器5，凝汽器内流人由循环水泵4提供的循环水作为冷却工质，将排汽凝结为水。由于蒸汽凝结成水时，28000倍)，这就在凝汽器内形成高 度真空。为保持所形成的真空，则需用抽气设备1将漏入凝汽器内的空气不断抽出，以免不凝结的空气在凝汽器内逐渐积累，使凝汽器内压力升 高。由凝汽器产生的凝结水，则通过凝结水泵6进入锅炉的给水系统。 6 u ^* g9 ?1 f, ]3 ]　　凝汽器大都采用水作为冷却工质。按供水方式的不同，有一次冷却供水和二次冷却供水。供水来自江、河、湖、海等天然水源，排水仍排回其 中的，称为一次冷却供水，或开式供水。供水来自冷却水塔或冷却水池等人工水源，排水仍回到冷却水塔(水池)循环使用的，称为二次冷却供 水，或闭式供水。在特别缺水的地区，则可采用空气作为冷却工质。 , V9 W; }( Q. R; i: v- C G- g- \+ `/ K图4-1凝汽设备系统组成 $ X# F9 T+ V# |( M9 u1-抽气设备；2-汽轮机；3-发电机；4-循环水泵；5-凝汽器，6-凝结水泵 4 D6 I, Q% i8 c　　表面式凝汽器在火电站和核电站中得到广泛应用，图4-2为表面式凝汽器的结构示意图，冷却水由进水管4进入凝汽器；先进入下部冷却水管内 ，通过回流水室5进入上部冷却水管内，再由出水管6排出。同一股冷却水在凝汽器内转向前后两次流经冷却水管，这称为双流程凝汽器，同一 股冷却水不在凝汽器内转向的，称为单流程凝汽器。冷却水管2安装在管板3上，蒸汽进入凝汽器后，在冷却水管外汽测空间冷凝，凝结水汇集 在下部热井7中，由凝结水泵抽走。 8 n4 q, _- S: a??\3 M J! Q V7 b: }, ]图4-2表面式凝汽器结构简图 - f6 j- ~- c2 F2 g E8 f??t H1-蒸汽人口；2-冷却水管，3-管板；4-冷却水进水管；5-冷却水回流水室；6-冷却水出水管；7-凝结水集水箱(热井)；8-空气冷却区；9-空气 冷却区档板；10-主凝结区；11-空气抽出口  @/ l2 P0 t7 p a Y y: L　　凝汽器的传热面分为主凝结区10和空气冷却区8两部分，这两部分之间用档板9隔开，空气冷却的面积约占凝汽器面积的5％-10％，设置空气冷 却区的目的主要是冷却空气，使其容积流量减小，进而减轻了抽气设备的负荷，有利于提高抽气效果。 $ n7 m( \) E; z7 r??y V4 N% ^/ I　　二、凝汽设备的作用 h$ E; O, q: D1 }　　根据前面的叙述可知，汽轮机装置中的凝汽设备是起了一种热力学中冷源的作用，降低冷源的温度就能提高循环的热效率。因此，凝汽设备 的第一个作用是：在汽轮机的排汽口建立并保持高度真空，使进入汽轮机的蒸汽能膨胀到尽可能低的压力，从而增大机组的理想比焓降，提高 其热经济性。 0 k! y2 W7 g: z* H　　图4-3为一次中间再热亚临界机组热效率与排汽压力pc的关系，该汽轮机新汽压力p0＝16.67MPa，新 汽和再热蒸汽温度t0=tr=537℃，再热压力pr＝3.665MPa，机组容量为300MW，可 以看出，若没有凝汽设备，汽轮机的最低排汽压力是大气压，循环热效率ηs只有37.12％，而当pc=5.0kPa时，ηt＝45.55％，两者之差的相对值Δηt/ηt达18.5％。因此，降低排汽压力对提高经济性的影响是十分显著的。 7 a3 \6 T+ B: E* I) g* T/ K　　汽轮机的排汽压力也不是越低越好，而是有一个最佳值，这个最佳值主要受两方面因素的影响，一方面，在凝汽器中保持真空是需要消耗能量 的，降低排汽压力则需要增大凝汽器