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蒸汽冷凝装置的设计计算--第1页

蒸汽冷凝装置的设计计算

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耄虼数斜节等

蒸汽冷凝装置的设计计算

中山大学力学系鄞金基.邢浩旭

广东英龙水泥厂张康治王国基陈敏健丁K2乒.

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(摘要)本文阐述不同压力下二次蒸汽的冷凝装置的传热机理,列出

直接接触式冷凝器

的传热方程,状态方程和连续性方程.导出蒸汽与冷凝水回收温度的

关系.讨论饱和蒸汽与

过热蒸汽的Rankine循环图.最后给出应用实例.

蒸汽冷凝器在二次蒸汽余热回收和蒸汽喷射泵的级问耦合已有广

泛的应用.蒸汽冷凝

热交换装置有直接接触式和问接接触式及其他传热装置.本文着重

讨论直接接触式的冷凝器

的理论计算问题.

一

,

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直接接触式冷凝器与Rankine循环图

工业上大量使用过的蒸汽包括饱和蒸汽和过热蒸汽,简称二次蒸汽.

直接接触式冷凝器

是二次蒸汽热能回收的重要装置.其结构特点是蒸汽与冷凝器内通

人的介质(例如水或玲空

气)直接接触.进行热交换.不必借助金属结构(例如排管)进行换热,常

见液体(水)

为介质的冷凝器.如图44(a),),(c)所示.图44(a)为液柱式冷凝器,蒸汽

由下侧人

口.水由上而下,在冷凝器的内部安装多孔塔板.为的是增大冷却水和

蒸汽的接触面积,经

过冷凝后产生的热水或过热水由下方排出;图44(b)为液膜式冷凝器,

液体由上方的孔喷射

形成液膜,使蒸汽与液体表面积能更充分地接触:图44(c)是喷射式冷

凝器,从喷瞒喷出的

雾化冷却水使蒸汽冷凝,同时引射不凝性气体从扩压管流出,因而具

有抽出不凝性气体的优

点.

w—水入口s—蒸汽入口st一不凝气体出口

圈44直接接触式燕汽砖凝器

一

4I一

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P

豳45理想引擎的Rankine循环图

为了说明冷凝器在二次蒸汽热能回收中的作用.我们通过理想引擎

Rankine循环来说

明.图45表示压力P与比容V,温度T与熵S之间关系的Rankine循

环图蒸汽从状态

1流出蒸汽锅炉,在理想引擎内(即不考虑损失)等熵膨胀至状态2,(见

图45(a),(b)卜一2

线)其总输出功为输人与输出流体焙之差值.即

WII=ht-h2

式中,hL——理想引擎输人节流时之焙,h广理想引擎输出之焓.

由状态2输人冷凝器.若冷凝器以水为介质,则按图45(a)(b)2--3线在

3处使蒸汽冷凝

为饱液.冷凝器热量的变化引起熵s的减;流体所做的功用焓表示:

W【2=h2-h3

式中,h3——冷凝器输出饱和液体的焙.

冷凝器输出的饱和液.由状态3等熵泵入蒸汽锅炉至B处.即在图

45(a)(b)之3一B

线,再加热至温度t:使t{,,在l处蒸发成蒸汽.而开始循环.循环曲线为

l23

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一B一4—1.如果蒸汽在流出锅炉前梭过热.其循环曲线为e—f+3一

B一-4-～c.

从理想引擎输出