《汽轮机原理》第04章01

1、1 现代火电厂都用凝汽式汽轮机发电。因此，都具备凝汽设备。凝现代火电厂都用凝汽式汽轮机发电。因此，都具备凝汽设备。凝汽设备工作好坏，对火电厂的经济性影响很大。汽设备工作好坏，对火电厂的经济性影响很大。第一节第一节 凝汽系统的工作原理凝汽系统的工作原理一、凝汽设备的工作原理一、凝汽设备的工作原理根据汽轮发电机组的热效率进行分析根据汽轮发电机组的热效率进行分析 其其 中中 ， - - 整整 机机 理理 想想 焓焓 降降 ； - - 蒸蒸 汽汽 初初 焓焓 ； ( - ) - ( - ) - 为为 每每 kg kg 蒸蒸 汽汽 在在 锅锅 炉炉 中中 的的 吸吸 热热 量量 。 排汽焓；排汽焓； 给

2、水焓。给水焓。第四章第四章 汽轮机的凝汽系统及设汽轮机的凝汽系统及设备备000fwcfwttthhhhhhHQHtH0hfwhchfwh0h2 分析上式分析上式：要提高效率，则提高理想焓降，即提高：要提高效率，则提高理想焓降，即提高新蒸汽的初焓，新蒸汽的初焓，降低排汽焓降低排汽焓（压力）。本章只是（压力）。本章只是讨论降讨论降低排汽焓值的问题低排汽焓值的问题。要降低排汽焓值，就得降低排汽压。要降低排汽焓值，就得降低排汽压力。一般来说，排汽压力每降低力。一般来说，排汽压力每降低2 kpa2 kpa，循环热效率就，循环热效率就可以提高约可以提高约3.5 %3.5 %。所以，降低排汽压力对提高火电厂

3、。所以，降低排汽压力对提高火电厂循环热效率是一个非常有效的措施。循环热效率是一个非常有效的措施。 而降低排汽压力的最有效的办法是而降低排汽压力的最有效的办法是：使排汽在密封容使排汽在密封容器中、在温度较低的条件下受到冷却而凝结成水，体积器中、在温度较低的条件下受到冷却而凝结成水，体积突然缩小（如在突然缩小（如在0.0049Mpa0.0049Mpa下，蒸汽比水的容积大下，蒸汽比水的容积大2800028000倍）而形成真空倍）而形成真空。同时再用抽气器或者真空泵将漏入空。同时再用抽气器或者真空泵将漏入空气不断地抽出，气不断地抽出，保持真空保持真空。在凝结中生成的凝结水，经。在凝结中生成的凝结水，经

4、汇集以后，汇集以后，又重新送入锅炉作为给水，反复循环使用又重新送入锅炉作为给水，反复循环使用。这就是凝汽设备的工作原理。这就是凝汽设备的工作原理。32. 主要任务：主要任务：（1 1）建立建立并并维持维持高度真空高度真空，即降低排汽焓值，提高理想焓降，使蒸汽中，即降低排汽焓值，提高理想焓降，使蒸汽中 较多的热能转变为机械能。从热力学第二定律，完成动力循环需要一个冷较多的热能转变为机械能。从热力学第二定律，完成动力循环需要一个冷源（循环冷却水），通过降低排汽压力、温度，以提高循环热效率。源（循环冷却水），通过降低排汽压力、温度，以提高循环热效率。（2 2）将蒸汽凝结成水，并将）将蒸汽凝结成水，并

5、将凝结水凝结水回收到锅炉作为回收到锅炉作为给水给水。（3 3）起热力除氧作用，除去凝结水中的气体，保证凝结水的品质。）起热力除氧作用，除去凝结水中的气体，保证凝结水的品质。（4 4）蓄水作用。（热井）蓄水作用。（热井）为了保证凝汽器正常工作，为了保证凝汽器正常工作，必须维持必须维持3 3个平衡：个平衡：（1 1）热量平衡）热量平衡：排汽放出的热量等于冷却水（循环水泵）带走的热量；：排汽放出的热量等于冷却水（循环水泵）带走的热量；（2 2）质量平衡：）质量平衡：汽轮机排汽量等于凝结水量（凝结水泵）。汽轮机排汽量等于凝结水量（凝结水泵）。（3 3）空气平衡：）空气平衡：凝汽器和汽轮机低压部分漏气应

6、等于抽气设备的抽气量。凝汽器和汽轮机低压部分漏气应等于抽气设备的抽气量。4： 降低排汽焓值，提高理想焓降，可以提高效率。但不是排汽压力越低降低排汽焓值，提高理想焓降，可以提高效率。但不是排汽压力越低越好。这是因为：越好。这是因为：（1 1）当降低排汽压力，）当降低排汽压力，则比容则比容v v 增加增加，汽轮机，汽轮机排汽部分的尺寸增大排汽部分的尺寸增大，成本上升。而且成本上升。而且制造困难制造困难，材料也受到限制。，材料也受到限制。（2 2）当降低排汽压力，则比容）当降低排汽压力，则比容v v 增加，增加，凝汽器的冷却面积增大凝汽器的冷却面积增大，冷却，冷却水量增大，水量增大，厂用电增大厂用电

7、增大。因此，对排汽压力和其他几个方面要作技术经济对比而定。一般，因此，对排汽压力和其他几个方面要作技术经济对比而定。一般，最佳最佳排汽压力排汽压力为为 =0.002940.00686Mpa(0.030.07ata)=0.002940.00686Mpa(0.030.07ata)，通常取，通常取0.005Mpa0.005Mpa。cp5第二节第二节 凝汽系统凝汽系统 一、水冷凝汽系统一、水冷凝汽系统（图（图4-1）。其主要设备有凝汽器、凝结水泵、抽气器、循环水泵等。其主要设备有凝汽器、凝结水泵、抽气器、循环水泵等。（1 1）汽轮机；（）汽轮机；（2 2）发电机；）发电机；（3 3）凝汽器凝汽器：使排

8、汽在凝汽器：使排汽在凝汽器3 3中不断地凝结成水，建立高度真空；将凝结中不断地凝结成水，建立高度真空；将凝结时放出的热量排出、将生成的凝结水汇集送走；时放出的热量排出、将生成的凝结水汇集送走； （4 4）循环水泵循环水泵：为凝汽器提供冷却水；：为凝汽器提供冷却水；（5 5）凝结水泵凝结水泵：不断地把蒸汽凝结时生成的：不断地把蒸汽凝结时生成的 凝结水从凝汽器底部热井中抽出，并送凝结水从凝汽器底部热井中抽出，并送 往给给水回热加热系统；往给给水回热加热系统； （6 6）抽气器抽气器：抽出漏入凝汽器内的空气，：抽出漏入凝汽器内的空气， 以维持高度真空。以维持高度真空。图416供水方式供水方式有有直流

9、供水方式直流供水方式和和循环供水方式循环供水方式两种。两种。 在在直流供水系统直流供水系统中中 ，电厂从河流上游取水，冷却水流经汽轮机凝汽器、，电厂从河流上游取水，冷却水流经汽轮机凝汽器、冷油器和有关冷却器之后，排入河流下游。冷油器和有关冷却器之后，排入河流下游。 水源为江河湖海的天然水。直水源为江河湖海的天然水。直流供水系统比较简单，投资少，运行费用低。我国南方的电厂，一般都建在流供水系统比较简单，投资少，运行费用低。我国南方的电厂，一般都建在沿江、沿河、沿海岸沿江、沿河、沿海岸或者沿大的或者沿大的水库水库。 循环供水方式循环供水方式：需专门的冷却塔，冷却水则沿着联结凝汽器等有关装置：需专门

10、的冷却塔，冷却水则沿着联结凝汽器等有关装置的回路循环流动，取自水源的水只作为损失的补充水，故采用循环供水方式的回路循环流动，取自水源的水只作为损失的补充水，故采用循环供水方式可以节约大量的水。可以节约大量的水。而而北方北方的电厂，由于水源不足，多采用的电厂，由于水源不足，多采用循环供水方式。循环供水方式。 7二、二、空气冷却系统空气冷却系统（1）直接空气冷却系统直接空气冷却系统： 用空气作为冷却工质的凝汽器用于空气直接冷却式凝汽系统，如图用空气作为冷却工质的凝汽器用于空气直接冷却式凝汽系统，如图4-2 4-2 。汽轮机的排汽送到热交换器管束内直接凝结成水。热交换器管束外侧则利用汽轮机的排汽送到

11、热交换器管束内直接凝结成水。热交换器管束外侧则利用强制通风带走蒸汽凝结时放出的汽化潜热。由于空气传热系数小、则要求冷强制通风带走蒸汽凝结时放出的汽化潜热。由于空气传热系数小、则要求冷却面积大。因此，这种空气直接冷却式凝汽器体积庞大，无法和普通凝汽器却面积大。因此，这种空气直接冷却式凝汽器体积庞大，无法和普通凝汽器一样安装在汽轮机的下部，而是要远离汽轮机安装在一样安装在汽轮机的下部，而是要远离汽轮机安装在厂房外面厂房外面或或厂房顶部厂房顶部。因此，其汽轮机的排汽管道很长。因此，其汽轮机的排汽管道很长。这种空气直接冷却式凝汽系统，这种空气直接冷却式凝汽系统，在世界上已有（德国）电厂采用，在世界上已

12、有（德国）电厂采用，但我国目前还没有电厂采用但我国目前还没有电厂采用。8（2 2）间接空气冷却系统：）间接空气冷却系统：空气冷却式凝汽系统如图空气冷却式凝汽系统如图4-34-3所示。其主要设备有：所示。其主要设备有：混合式凝汽器、凝结水泵、循环水泵、空气冷却塔、空气冷却器混合式凝汽器、凝结水泵、循环水泵、空气冷却塔、空气冷却器等。其中，等。其中，空气冷却塔是一个巨大的建筑物，呈双曲旋转形，空气冷却器布置在空气冷空气冷却塔是一个巨大的建筑物，呈双曲旋转形，空气冷却器布置在空气冷却塔下部周围墙体上。利用高低压力差，将冷风通过空气冷却器吸入塔内，却塔下部周围墙体上。利用高低压力差，将冷风通过空气冷却

13、器吸入塔内，形成自然对流。由于流过空气冷却器的空气的自然对流，将循环水中的热量形成自然对流。由于流过空气冷却器的空气的自然对流，将循环水中的热量带走。循环水的温度在空气冷却器中得到降低之后，送入混合式凝汽器中去带走。循环水的温度在空气冷却器中得到降低之后，送入混合式凝汽器中去凝结汽轮机的排汽。这种空气冷却式凝凝结汽轮机的排汽。这种空气冷却式凝汽系统，设备、建筑费用高，但可以汽系统，设备、建筑费用高，但可以节约大量的水。节约大量的水。 我国我国山西大同第二发山西大同第二发电厂电厂有两台有两台200MW 200MW 汽轮发电机组用了汽轮发电机组用了 此系统此系统 。9 第二节第二节 凝汽器凝汽器

14、凝汽器有混合式和表面式凝汽器两大类。凝汽器有混合式和表面式凝汽器两大类。 一、一、混合式凝汽器混合式凝汽器 混合式凝汽器混合式凝汽器( (图图 4 44 )4 )是使排汽在冷却水是使排汽在冷却水中直接冷却而凝结成水。在混合式凝汽器内，从中直接冷却而凝结成水。在混合式凝汽器内，从汽轮机中排出的汽轮机中排出的乏汽直接与冷却水混合乏汽直接与冷却水混合而得到凝而得到凝结。冷却水从安装在混合式凝汽器上部周结。冷却水从安装在混合式凝汽器上部周 围的围的喷嘴喷出，排汽由上部进汽口喷嘴喷出，排汽由上部进汽口 进入，与冷却水混进入，与冷却水混合而得到凝结，凝结水与冷却水一起用水泵抽走。合而得到凝结，凝结水与冷却

15、水一起用水泵抽走。不凝结的不凝结的空气空气，用，用抽气器抽气器或者真空泵不断地抽出。或者真空泵不断地抽出。这种凝汽器结构简单，冷却效果好，制造成本低。这种凝汽器结构简单，冷却效果好，制造成本低。10二、表面式凝汽器二、表面式凝汽器 在表面式凝汽器内，冷却工质与蒸汽由冷却表面隔开。根据冷却工质在表面式凝汽器内，冷却工质与蒸汽由冷却表面隔开。根据冷却工质 不不 同同 ， 表表 面面 式式 凝凝 汽汽 器器 又又 分分 为为 空空 气气 冷冷 却却 和和 水水 冷冷 却却 两两 种种 。 用水作为冷却工质的凝汽器简称为用水作为冷却工质的凝汽器简称为 表面式凝汽器表面式凝汽器。由于水的传热系。由于水的

16、传热系数比空气大，数比空气大， 能保证凝汽器内维持高度真空和获得洁净的凝结水。因此，能保证凝汽器内维持高度真空和获得洁净的凝结水。因此，国内外火电厂主要采用这种凝汽器。国内外火电厂主要采用这种凝汽器。 111. 1. 表面式凝汽器的结构表面式凝汽器的结构 如如 图图4 -5 4 -5 所所 示，凝汽器的外壳通常钢示，凝汽器的外壳通常钢板做成板做成圆柱形圆柱形、椭圆形椭圆形或者或者方箱形方箱形。外壳两端连接着形成水室的。外壳两端连接着形成水室的端盖端盖5 5和和6 6，外壳内的两端又装有外壳内的两端又装有管板管板3 3，管板，管板3 3上装有很多上装有很多冷却管冷却管4 4。凝汽器内部空间被。凝

17、汽器内部空间被冷却管分隔成两部分：冷却管分隔成两部分：蒸汽空间蒸汽空间（汽侧）（汽侧） 和和冷却水空间冷却水空间（ 水侧水侧 ） 。 2. 2. 表面式凝汽器的流程表面式凝汽器的流程 冷却水从进口冷却水从进口11 11 进入水室进入水室8 8，通过冷却管流，通过冷却管流到另一端水室到另一端水室9 9，转向后，又经冷却管进入水室，转向后，又经冷却管进入水室1010，最后由出水口，最后由出水口1212排出。排出。 这种这种 称为双流程凝汽器。称为双流程凝汽器。 还有单流程、还有单流程、 三流程、三流程、 四流程四流程 。 3. 3. 凝结水凝结水 汽轮机的排汽进入凝汽器，在汽侧与冷却管接触而凝结成

18、水。汽轮机的排汽进入凝汽器，在汽侧与冷却管接触而凝结成水。凝结水汇集到热井凝结水汇集到热井1616中，中， 由凝结水泵抽走并送到低压加热器。由凝结水泵抽走并送到低压加热器。 4. 4. 漏入空气的抽出漏入空气的抽出 漏入凝汽器的空气，通过抽气口漏入凝汽器的空气，通过抽气口1515由抽气器抽出。由抽气器抽出。为了减少抽气器的负荷和回收热量，为了减少抽气器的负荷和回收热量， 使混有蒸汽的空气在经过一次冷却，使使混有蒸汽的空气在经过一次冷却，使蒸汽凝结。蒸汽凝结。 在凝汽器内专门设置有空气冷却区在凝汽器内专门设置有空气冷却区1414。12 由于汽轮机单机功率的增大，凝汽器的冷却面积也在增加，冷却管由

19、于汽轮机单机功率的增大，凝汽器的冷却面积也在增加，冷却管数目增多。大机组用数目增多。大机组用多区域汽流向心式的凝汽器多区域汽流向心式的凝汽器 。这种凝汽器的管束分成若。这种凝汽器的管束分成若干区域，平行布置在箱体内。每个管束区都有自己的空气冷却区，蒸汽从四干区域，平行布置在箱体内。每个管束区都有自己的空气冷却区，蒸汽从四周进入各区域。周进入各区域。 各个空气冷却器的汽气混合物被引入到联通目管，由抽气器各个空气冷却器的汽气混合物被引入到联通目管，由抽气器抽出。抽出。这种凝汽器的蒸汽通流面积大，汽阻小，凝结水能够得到充分回热这种凝汽器的蒸汽通流面积大，汽阻小，凝结水能够得到充分回热。 国产国产 2

20、00 MW200 MW 汽轮机配用三壳体表面式汽轮机配用三壳体表面式N- 11220-1N- 11220-1型型凝汽器。凝汽器。 冷却冷却面积为面积为3 3* *3740=11220 3740=11220 ，冷却管数为，冷却管数为3 3* *5667=17001 5667=17001 根根 。 国产国产300 MW300 MW 汽轮机的凝汽器为汽轮机的凝汽器为 N-17650N-17650型型 单壳体、对分、双流程表单壳体、对分、双流程表面式凝汽器。冷却面积为面式凝汽器。冷却面积为17650 17650 ， 冷却管数为冷却管数为97589758* *2 2 根根 。 131415三、凝汽器内蒸

21、汽的凝结过程三、凝汽器内蒸汽的凝结过程 蒸汽在凝汽器内的凝结过程是由汽态向液态转变过程。当蒸汽被冷却蒸汽在凝汽器内的凝结过程是由汽态向液态转变过程。当蒸汽被冷却到低压对应的饱和温度时，遇到冷却面，会产生珠状凝结和膜状凝结过程。其到低压对应的饱和温度时，遇到冷却面，会产生珠状凝结和膜状凝结过程。其中，珠状凝结过程很难发生，主要是膜状凝结过程。中，珠状凝结过程很难发生，主要是膜状凝结过程。 在膜状凝结过程中，冷却水管表面完全被凝结液覆盖，形成液膜，蒸汽在膜状凝结过程中，冷却水管表面完全被凝结液覆盖，形成液膜，蒸汽与管壁热交换要通过液膜进行。与管壁热交换要通过液膜进行。蒸汽在凝汽器内的凝结过程是一个

22、复杂的热交换过程，其蒸汽在凝汽器内的凝结过程是一个复杂的热交换过程，其影响因素影响因素很多：很多：（1 1）凝汽器内冷却水管布置排列方式）凝汽器内冷却水管布置排列方式。有三角形排列、正方形排列、幅向排列。有三角形排列、正方形排列、幅向排列（图（图4-64-6）。排列方式不同，传热系数就不同。）。排列方式不同，传热系数就不同。（2 2）凝汽器内蒸汽的流动速度。）凝汽器内蒸汽的流动速度。蒸汽的流动速度增加，凝结管壁上的液膜变薄，蒸汽的流动速度增加，凝结管壁上的液膜变薄，并出现局部紊流，使蒸汽凝结传热系数增大。并出现局部紊流，使蒸汽凝结传热系数增大。（3 3）凝汽器内空气含量。）凝汽器内空气含量。随

23、着蒸汽由进口导空气区流动，空气份额逐步增加。随着蒸汽由进口导空气区流动，空气份额逐步增加。在凝结管壁上的液膜上形成一层空气膜，热阻增加，使蒸汽凝结传热系数下降。在凝结管壁上的液膜上形成一层空气膜，热阻增加，使蒸汽凝结传热系数下降。16 考虑以上因素，在蒸汽凝结理论指导下，通过试验得到总的平均传热考虑以上因素，在蒸汽凝结理论指导下，通过试验得到总的平均传热系数系数k k的经验公式。各国各制造厂家的计算公式都考虑了冷却水管壁的清洁的经验公式。各国各制造厂家的计算公式都考虑了冷却水管壁的清洁度、冷却水流速、冷却水进口温度、蒸汽负荷率、管径及管材等。度、冷却水流速、冷却水进口温度、蒸汽负荷率、管径及管

24、材等。1.1. 美国传热学会公式美国传热学会公式 美国传热学会颁布的美国传热学会颁布的表面式凝汽器标准表面式凝汽器标准中规定凝汽器总体传热中规定凝汽器总体传热系数系数k k为：为：图4-617032/()tmkkkJmh K （4-1）03.6dwkCv（4-2）式中参数见式中参数见P90P90说明。说明。2.2. 前苏热工研究院公式前苏热工研究院公式 前苏热工研究院提出凝汽器总体传热系数前苏热工研究院提出凝汽器总体传热系数k k公式公式21465/0()wtzdkJmkh k (4-3)式中有关符号见式中有关符号见P91P91。18四、凝汽器内压力的确定四、凝汽器内压力的确定 凝汽器内的热平

25、衡，排汽放出热量等于冷却水温度升高带走的热量。凝汽器内的热平衡，排汽放出热量等于冷却水温度升高带走的热量。也就是通过冷却水管表面传热量，即也就是通过冷却水管表面传热量，即21()()cccwpwwcmD hhD cttA k t（4-7）式中：式中： 进入凝汽器的凝汽量，进入凝汽器的凝汽量，t/ht/h； 为排汽焓值，为排汽焓值，KJ/kgKJ/kg； 为凝结水焓值，为凝结水焓值， KJ/kg KJ/kg ； 冷却水量，冷却水量，t/ht/h： 为水的定压比热，在常温为水的定压比热，在常温 ； 冷却水进口温度，冷却水进口温度， ； 冷却水出口温度，冷却水出口温度， ； 冷却水管外表总面积，冷却

26、水管外表总面积， ； 为从蒸汽到冷却水总传热系为从蒸汽到冷却水总传热系 ； 为从蒸汽到冷却水平均传热温差，为从蒸汽到冷却水平均传热温差， 。cDchchwDpc2wt1wtcAkmt04.187/()pckJkgC0C0C2/()kJmh K 0C2m19图图4-94-9为凝汽器中蒸汽和冷却水的温度沿冷却表面积的变化情况。为凝汽器中蒸汽和冷却水的温度沿冷却表面积的变化情况。 曲线曲线1 1表示凝汽器中蒸汽凝结温度表示凝汽器中蒸汽凝结温度 的变化，可以看出：在主凝结区，的变化，可以看出：在主凝结区， 沿冷却沿冷却表面积基本不变，到了空气区，空气含量大量增加，这时的蒸汽分表面积基本不变，到了空气区

27、，空气含量大量增加，这时的蒸汽分 压明压明显低于凝汽器内压力显低于凝汽器内压力 ， 相对应的饱和温度相对应的饱和温度 明显下降。明显下降。曲线曲线2 2表示表示冷却水沿冷却表面积从进口温度冷却水沿冷却表面积从进口温度 逐步到出口温度逐步到出口温度 的变化情况，其温的变化情况，其温升升 。蒸汽凝结温度。蒸汽凝结温度 与冷却水出口温度与冷却水出口温度 之传热端之传热端差差， 。ststcpspstsp2wt1wtst2wt21wwttt 2swttt图图4-920（一）凝汽器内压力的确定（一）凝汽器内压力的确定 当蒸汽处于饱和状态时，其压力与温度是一一对应的。所以，凝汽器内当蒸汽处于饱和状态时，其

28、压力与温度是一一对应的。所以，凝汽器内压力取决于蒸汽凝结温度。为了求得凝汽器内压力，就得先求出排汽温度。压力取决于蒸汽凝结温度。为了求得凝汽器内压力，就得先求出排汽温度。排汽温度的高低取决于冷却水的排汽温度的高低取决于冷却水的进口温度、冷却水的温升进口温度、冷却水的温升和和传热端差传热端差。 凝汽器内的压力凝汽器内的压力 可根据相应的饱和温度求得，而排汽温度可表示为可根据相应的饱和温度求得，而排汽温度可表示为： （ 4-8 ）其其 中中 ， - - 冷却水的进口温度冷却水的进口温度 ； - - 冷却水的温升，冷却水的温升， ； -传热端差，传热端差， 。 只要求得了温度只要求得了温度 之之 值

29、，就可以值，就可以从水蒸汽表从水蒸汽表中查得相对应的压力中查得相对应的压力 ，也就确定了凝汽器内的压力也就确定了凝汽器内的压力 。cp1wtt stcp1swtttt t21wwttt 2swtttsp21 影响凝汽器内的压力影响凝汽器内的压力 的主要因素有：的主要因素有：1. 1. 冷却水的进口温度冷却水的进口温度 冷却水的进口温度取决于电厂所在的冷却水的进口温度取决于电厂所在的地理位置、季节地理位置、季节和和供水方式供水方式。电。电厂供水方式有厂供水方式有直流供水方式直流供水方式和和循环供水方式循环供水方式两种。两种。 在在直流供水系统直流供水系统中中 ，电厂从河流上游取水，冷却水流经汽轮

30、机凝汽器、，电厂从河流上游取水，冷却水流经汽轮机凝汽器、冷油器和有关冷却器之后，排入河流下游。冷油器和有关冷却器之后，排入河流下游。 采用采用循环供水方式循环供水方式时时 ，冷却水则沿着联结凝汽器等有关装置的回路循，冷却水则沿着联结凝汽器等有关装置的回路循环流动，取自水源的水只作为损失的补充水，故采用循环供水方式可以节约环流动，取自水源的水只作为损失的补充水，故采用循环供水方式可以节约大量的水。大量的水。 直流供水系统比较简单，投资少，运行费用低。我国南方的电厂，一直流供水系统比较简单，投资少，运行费用低。我国南方的电厂，一般都建在般都建在沿江、沿河、沿海岸沿江、沿河、沿海岸或者沿大的或者沿大

31、的水库水库。而。而北方北方的电厂，由于水源不的电厂，由于水源不足，多采用足，多采用循环供水方式。循环供水方式。1wt222 2. . 冷却水的温升冷却水的温升 冷却水的温升冷却水的温升 可根据凝汽器的可根据凝汽器的热平衡方程式热平衡方程式求出：求出： 从从 而而 ， ( 4-9 )上上 二二 式式 中中 ， -进入凝汽器的凝汽量进入凝汽器的凝汽量 （ kg / h ) kg / h ) ； - - 进入凝汽器的冷却水量（进入凝汽器的冷却水量（ kg / h ) kg / h ) ； - - 排汽焓值和凝结水焓值排汽焓值和凝结水焓值 （ kJ / kg )kJ / kg )； - - 冷却水进、

32、出口焓值冷却水进、出口焓值(kJ / kg ) 。 wtcDwD21wwhh 、n21()()4.186cccwwwwwD hhDhhDt4.1864.186()ccccwchhhhtDmD cchh、23 冷冷 却却 倍倍 率率 m m 称为冷却倍率（或循环倍率），它表示凝结单位蒸汽汽量所称为冷却倍率（或循环倍率），它表示凝结单位蒸汽汽量所需要的冷却水量需要的冷却水量 。m m值越大，则冷却水的温升越小，凝汽器内压力越低，值越大，则冷却水的温升越小，凝汽器内压力越低，会使整机理想焓降增加，从而可以提高电厂热效率。但是，会使整机理想焓降增加，从而可以提高电厂热效率。但是，m m大则冷却水大则冷

33、却水量大，冷却水泵功率大。量大，冷却水泵功率大。 m m 值大小要通过经济技术对比后确定。一般，值大小要通过经济技术对比后确定。一般，对于单流程凝汽器，对于单流程凝汽器， m =80 120 m =80 120 范围之内；对于双流程凝汽器范围之内；对于双流程凝汽器 m = m = 6070 6070 范围之内范围之内 。 每每1kg1kg蒸汽在凝结时所放出的蒸汽在凝结时所放出的潜热潜热，约，约2200kJ/kg2200kJ/kg，变化，变化很小，这样，式（很小，这样，式（4-94-9）为：）为： cchh wcmDD 22005204.1864.186ccwhhtmmm（4-10）243. 3

34、. 传热端差传热端差 传热端差和冷却面积、传热量及传热系数有关系。蒸汽与冷却水平均传传热端差和冷却面积、传热量及传热系数有关系。蒸汽与冷却水平均传热端差可表示为：热端差可表示为： lnmttttt （4-11）将（将（4-114-11）代人（）代人（4-74-7）得：）得：14187cwkADtte（4-12）分析上式可知：对于某凝汽器，冷却水管冷却面积确定，在排汽量和分析上式可知：对于某凝汽器，冷却水管冷却面积确定，在排汽量和总体传热系数总体传热系数k k不变的前提下，传热端差随冷却水量的减少而减少。不变的前提下，传热端差随冷却水量的减少而减少。 当凝汽器运行时间较长，冷却水较赃，冷却表面结

35、垢，或真空系统当凝汽器运行时间较长，冷却水较赃，冷却表面结垢，或真空系统不严密、抽气设备工作不正常时，这些都会影响传热效果，使总体传热系不严密、抽气设备工作不正常时，这些都会影响传热效果，使总体传热系数数k k降低，引起传热端差升高，导致凝汽器压力升高，真空度降低。降低，引起传热端差升高，导致凝汽器压力升高，真空度降低。25五、五、多多 压压 凝凝 汽汽 器器 现代大功率汽轮机都采用现代大功率汽轮机都采用多缸多排汽口多缸多排汽口。为了提高大功率汽轮机。为了提高大功率汽轮机的经济性，常采用的经济性，常采用多压凝汽器多压凝汽器。多压凝汽器就是将凝汽器的。多压凝汽器就是将凝汽器的汽侧分隔成汽侧分隔成

36、与与汽轮机排汽口个数相同的两个或更多的互不相通的部分。图汽轮机排汽口个数相同的两个或更多的互不相通的部分。图4-104-10为双压凝为双压凝汽器的示意图。进水侧的冷却水温度较低，其对应汽侧压力也较低；出水汽器的示意图。进水侧的冷却水温度较低，其对应汽侧压力也较低；出水侧的冷却水温度较高，侧的冷却水温度较高， 因此，其对应汽侧压因此，其对应汽侧压力也较高。力也较高。 同理，也有三同理，也有三压、四压凝汽器。采用多压、四压凝汽器。采用多压凝汽器可以提高机组的压凝汽器可以提高机组的经济性经济性 。 图4-1026 图图4-114-11为双压凝汽器（实线）和单压凝汽器（虚线）的传热过程。在热为双压凝汽

37、器（实线）和单压凝汽器（虚线）的传热过程。在热负荷负荷Q Q、冷却面积、冷却水量及冷却水进、出口温度相同条件下，经过一系列、冷却面积、冷却水量及冷却水进、出口温度相同条件下，经过一系列推导可得出：双压凝汽器推导可得出：双压凝汽器2 2个汽室的蒸汽温度分别为个汽室的蒸汽温度分别为 ，其平均值为，其平均值为 。而单压凝汽器汽室的蒸汽温度为而单压凝汽器汽室的蒸汽温度为 。显然，。显然， 。 所对应的压力所对应的压力 低于低于 对应的压力对应的压力 ，即，即 。可使热效率提高。可使热效率提高。图图4-1112,ssttststssttststspspsspp2728 1. 1. 抽气器的作用抽气器的作

38、用 抽气器的作用是将漏入凝汽器抽气器的作用是将漏入凝汽器内空气不断地抽出，以维持凝汽器的高度真空。故抽气器工作内空气不断地抽出，以维持凝汽器的高度真空。故抽气器工作的好坏对凝汽器工作的影响很大。任何一种抽汽器，不论其结的好坏对凝汽器工作的影响很大。任何一种抽汽器，不论其结构和工作原理如何，都是一种压气器，它将汽气混合物从凝汽构和工作原理如何，都是一种压气器，它将汽气混合物从凝汽器抽气口的压力压缩到高于大气压的出口压力。器抽气口的压力压缩到高于大气压的出口压力。 2. 2. 抽气器的型式抽气器的型式 抽气器的型式有抽气器的型式有机械式机械式和和喷射式喷射式两种。喷射两种。喷射式抽气器结构简单、工

39、作可靠、制造成本低、维护方便、建立式抽气器结构简单、工作可靠、制造成本低、维护方便、建立真空快。常用的喷射式抽气器有真空快。常用的喷射式抽气器有射汽抽气器射汽抽气器和和射水抽气器射水抽气器两种，两种，工作原理相同工质不同。前者用蒸汽作工质，后者用水作工质。工作原理相同工质不同。前者用蒸汽作工质，后者用水作工质。29 一、射汽抽气器一、射汽抽气器 （一）启动抽气器（一）启动抽气器： 启动抽气器的作用是在汽轮机启动前给凝汽器建立真空，以缩短机组启启动抽气器的作用是在汽轮机启动前给凝汽器建立真空，以缩短机组启动时间。图动时间。图4-144-14为启动抽气器示意图，它主要由为启动抽气器示意图，它主要由

40、工作喷嘴工作喷嘴A A、混合室混合室B B和和扩压管扩压管C C所组成。工质是新蒸汽，新蒸汽进入工作喷嘴所组成。工质是新蒸汽，新蒸汽进入工作喷嘴A A，在喷嘴，在喷嘴A A膨胀加速造成一个膨胀加速造成一个远高于音速的远高于音速的高速汽流高速汽流射入混合室。高速汽流有射入混合室。高速汽流有很强的空吸作用很强的空吸作用，从而将从抽，从而将从抽气口来的汽气混合汽流带走，并进入扩压管气口来的汽气混合汽流带走，并进入扩压管C C。混合汽流在扩压管。混合汽流在扩压管C C中不断扩压，中不断扩压，直到压力稍大于大气压力后排入大气。直到压力稍大于大气压力后排入大气。 启动抽气器功率大建立真空快，但工质和工质的

41、热量不能回收，启动抽气器功率大建立真空快，但工质和工质的热量不能回收，有经济有经济损失损失。故它只作为启动时用。一旦汽轮机正常工作以后，主抽气器便投入工作，。故它只作为启动时用。一旦汽轮机正常工作以后，主抽气器便投入工作，启动抽气器停止工作。启动抽气器停止工作。 30（二）主抽气器（二）主抽气器 主抽气器的作用主抽气器的作用 ：是在汽轮机正常工作时使用，以维持凝汽器的高是在汽轮机正常工作时使用，以维持凝汽器的高度真空度真空。主抽气器一般都采用带中间冷却器的多级型式。其目的在于可以得。主抽气器一般都采用带中间冷却器的多级型式。其目的在于可以得到更高的真空度，同时也可以到更高的真空度，同时也可以回收工质回收工质和和热量热量，提高经济性。，提高经济性。 两级射汽抽气器工作原理图两级射汽抽气器工作原理图( (图图4-15)4-15)。凝汽器内的汽气混合物由第一级。凝汽器内的汽气混合物由第一级抽气器抽出，并压缩到某一中间压力（低于大气压力），然后进入中间冷却抽气器抽出，并压缩到某一中间压力（低于大气压力），然后进入中间冷却器器2 2。在中间冷却器。在中间冷却器2 2中，混合物中的部分蒸汽被凝结成水，而未凝结的汽气中，混合物中的部分蒸汽被凝结成水，而未凝结的汽气混合物又被第二