Назначение, типы конденсаторов и конденсационных установок, их режимные показатели и особенности эксплуатации. 1 страница

Судовые конденсационные установки (КУ) подразделяются на главные и вспомогательные. Главная КУ предназначена для конден­сации отработавшего в главной турбине пара с целью получения кон­денсата, пригодного для питания котлов, а также создания и поддер­жания за турбиной вакуума, повышающего термический КПД ЭУ.

Вспомогательная КУ служит для конденсации отработавшего во вспомогательной турбине пара либо вторичного пара опреснительной установки, а также конденсации рабочих тел холодильных машин с целью поддержания непрерывного холодильного цикла при конеч­ном количестве хладагента.

Основными элементами КУ является конденсатор, ТА, насосы, эжекторы или вакуум-насосы.

Ниже рассматриваются главные КУ, которые обслуживаются цир­куляционной, конденсатно-питательной и воздушной системами.

Циркуляционная система КУ предназначена для подачи охлаждаю­щей воды в главный конденсатор (ГК). В ее состав входят ГК с прием­ным и отливными трубопроводами, циркуляционный насос, запорные органы и компенсатор температурных расширений.

Конденсатно-питательной системой КУ называют совокупность насосов, аппаратов, устройств и трубопроводов с арматурой и прибо­рами управления и контроля, предназначенных для непрерывного отвода воды из ГК, поддержания ее качества и подачи в парогене­ратор.

Воздушная система КУ - это совокупность насосов, трубопроводов с арматурой и приборами контроля, конденсатоотводчиков и фильт­ров, предназначенных для непрерывного отвода паровоздушной смеси из специальных выгородок конденсатора. В качестве насосов в воз­душной системе используют паровоздушные эжекторы или вакуум-насосы. В зависимости от вакуума, поддерживаемого в конденсаторе, эжекторы могут быть одно-, двух- или трехступенчатыми.

Схема главной КУ (рис. 16.4) с раздельным удалением конденса­та/и воздуха 6 включает конденсатор 1, конденсатный насос 10 и па­роструйные эжекторы 5 с конденсаторами эжекторов 8. Циркуляцион­ный насос, служащий для прокачивания через конденсатор охлаждаю­щей воды, на схеме не показан.

Воздух удаляется из конденсатора пароструйным воздушным эжектором. Для дополнительной конденсации пара из паровоздушной смеси в конденсаторе специальной перегородкой выделена группа трубок, называемая воздухоохладителем. Эжектор ступени 1 через патрубок 4 отсасывает из конденсатора паровоздушную смесь и подает ее в конденсатор эжектора ступени I. В конденсаторе конденсируется основная масса рабочего пара 2, поступающего к эжектору по паропро­воду 3. Не сконденсировавшаяся при этом смесь отсасывается эжекто­ром ступени II из конденсатора ступени I,и подается в конденсатор ступени II, где почти весь пар конденсируется. Воздух удаляется в ат­мосферу либо в систему очистки воздуха. Воздух поступает в конден­сатор через неплотности частей установки, с подпиточной водой и в процессе слива от разных потребителей.

Отношение Gв /Gп (где G_В, G_П - количество воздуха, поступающе­го в конденсатор и количество конденсируемого пара, т/ч) принято называть относительным содержанием воздуха ε. У небольших тур­бинных установок ε достигает 0,05-0,1%, а у крупных - не пре­вышает 0,01-0,05 %.

Конденсаторы эжекторов представляют собой ТА поверхностного типа, по трубкам которых обычно прокачивается конденсат. При этом конденсат нагревается за счет теплоты конденсации, отнимаемой в охладителях от конденсирующегося в них пара. Из охладителя 8 ступени I конденсат стекает в конденсатор по трубопроводу 9 через гидравлический затвор.

Гидравлические затворы применяют при отношении давлений конденсатор эжектора- главный конденсатор в пределах 2-2,5. При больших отношениях давлений применяют конденсатоотводчик.

Давление в ступени II конденсатора эжектора поддерживается в пределах 105-125 кПа в зависимости от гидравлических сопротивле­ний воздушного трубопровода.

Абсолютное давление пара в главных конденсаторах поддержи­вается в пределах 2-7 кПа. Понижение давления в конденсаторе до определенного предела обусловливает повышение мощности турбины. Давление, начиная с которого дальнейшее его снижение не вызывает возрастания мощности турбины, несмотря даже на возрастание адиа­батного теплоперепада, называют предельным.

Во вспомогательных конденсаторах абсолютное давление конден­сации практически не превышает 1,5 МПа.

Конденсаторы классифицируются по следующим признакам:

по принципу передачи тепла от пара к охлаждаю­щей среде - на конденсаторы поверхностного типа, смесительные и комбинированные. В поверхностных конденсаторах пар конденси­руется на наружной поверхности труб, внутри которых проходит охлаждающая среда. В зависимости от расположения трубок поверх­ностные конденсаторы бывают горизонтальными и вертикальными. В смесительном конденсаторе отработавший пар конденсируется в струях пресной охлаждающей воды, подаваемой через сопла. В ком­бинированных конденсаторах конденсация пара осуществляется как на поверхности трубок, так и в струях охлаждающей пресной воды;

по току охлаждающей воды - на циркуляционные и са­мопроточные. В циркуляционных конденсаторах вода прокачивается через них циркуляционным насосом. Применяются одноходовые, двухходовые, четырехходовые конденсаторы, реже шестиходовые, используемые в качестве вспомогательных. Встречаются двухпоточные с раздельным подводом охлаждающей среды. В самопроточных конденсаторах прокачка воды через них обеспечивается за счет дина­мического напора набегающего потока, который преобразуется в ста­тическое давление в приемном патрубке специального профиля. В системах самопроточной циркуляции насосы работают только на стоянке, заднем ходу судна, при маневрировании и на малых ходах;

по току пара - на конденсаторы с нисходящим, восходящим боковым и центральным потоками пара. Такая классификация в из­вестной мере условна, поскольку отражает лишь основное направле­ние потока пара в пучках труб. На судах с паросиловыми установками преимущественно применяют ГК с нисходяще-боковым потоком пара;

по давлению -на вакуумные и атмосферные. Первые приме­няются в главных паросиловых установках, вторые (с избыточным давлением) - во вспомогательных установках;

по степени регенерации тепла конденсируемого пара - на конденсаторы без регенерации тепла и с регенерацией. В главных паросиловых установках получили распространение по­следние.

Наиболее полно принцип регенерации тепла конденсируемого пара осуществлен в конструкции, представленной на рис. 16.5, а. В кон­денсаторе весь пар сначала поступает вниз к району сборника конден­сата по широкому каналу между пучками труб. Затем пар поступает на симметрично расположенные пучки труб 2 и движется вверх через пучки труб 1 к патрубкам для отсоса паровоздушной смеси 3. При этом общее давление Р' паровоздушной смеси и относительное содержание в ней воздуха ε' в районе конденсатосборника практически не отли­чается от Р и ε при входе в конденсатор. Поэтому переохлаждение кон­денсата составляет 0,2-0,4^оС. Под переохлаждением конденсата Δt_к подразумевается разность между температурой насыщенного пара при давлении, равном давлению паровоздушной смеси при входе в кон­денсатор, и действительной температуры конденсата. Конденсация па­ра и охлаждение паровоздушной смеси заканчивается на верхних ря­дах труб, где охлаждающая вода имеет самую низкую температуру. Об­разующийся конденсат оказывается заметно переохлажденным. Одна­ко, стекая вниз в сборник, он соприкасается с движущимся навстречу паром и в результате нагревается. Этим и объясняется регенерация тепла конденсируемого пара.

Рассмотренная конструкция конденсатора не получила распро­странения в связи с ее увеличенными габаритными размерами и мас­сой из-за наличия широкого канала между пучками труб, а также удлиненного пути пара, вызывающего повышенное паровое сопротив­ление. Под паровым сопротивлением конденсатора понимается раз­ность абсолютных давлений паровоздушной смеси при входе в конден­сатор и по выходе из него. Эта разность давлений обусловливается сопротивлением при переходе паровоздушной смеси по конденсатору.

Наиболее широко применяется конденсатор с центральным кана­лом (рис. 16.5, б), по которому в район сборника конденсата поступает только около 10 % пара. Пучки труб расположены в конденсаторе сим­метрично, перегородками 4 выделены группы труб воздухоохладите­лей, поверхность охлаждения которых составляет 5-15 % от общей по­верхности конденсатора. На рисунке путь паровоздушной смеси пока­зан стрелками. Стекающие переохлажденные капли конденсата по­догреваются движущимся навстречу им паром. Переохлаждение конденсата в таких конденсаторах составляет 0,3-0,6 °С. Однако в от­дельных ГК при проектировании принимают Δtк = 2 °С. На переходных режимах возможно переохлаждение конденсата до 6 - 8 °С.

На рис. 16.5, в представлены возможные конструкции аппаратов. Конденсаторы характеризуются следующими параметрами: q_П -удельной паровой нагрузкой, кг/(м2 • ч); q_Т - удельной тепловой нагрузкой, кДж/(м2 -ч); т- кратностью охлаждения; l/D_экв - отно­шением длины (высоты) трубок к эквивалентному диаметру кон­денсатора. Удельная паровая нагрузка - среднее количество пара, конденси­руемого в час на 1 м2 поверхности теплообмена, - для транспортных судов составляет преимущественно 30-40 кг/(м2 • ч). При низкой температуре забортной воды и давлении в конденсаторе 10-15 кПа q_П может достигать 60-80 кг/(м2 • ч). Соответствующая удельная тепловая нагрузка представляет собой среднее количество тепла, подаваемое в час через 1 м2 поверхности теплообмена; она составляет (65-100)- 103 кДж/(м2-ч) [11]. Кратность охлаждения, или кратность циркуляции, представляющая собой отношение количества охлаждаю­щей воды к количеству конденсируемого пара, обычно равна 90-120 и нередко достигает 160; для высоконапряженных конденсаторов-50-90. Рациональные соотношения активной длины трубок (расстояние между трубными досками) к эквивалентному диаметру аппарата составляют 1,3-2,3.

Теплоотдача при конденсации пара в поверхностных конденсато­рах. Различают два вида конденсации пара: капельную и пленочную. При капельной конденсат осаждается на охлаждающей поверхности в виде капель, при пленочной конденсат образуется в виде сплошной пленки. Капельная конденсация происходит на не смачивающихся охлаждающих поверхностях. При капельной конденсации коэффи­циент теплоотдачи а в 15-20 раз больше, чем при пленочной [25]. По опытным данным при капельной конденсации α = 60 ÷ 150 кВт/(м2 • К). В основе теплового расчета поверхностного конденсатора лежит зависимость F = Q/K • Δt, где F- поверхность охлаждения конденсато­ра; Q- тепловой поток; K=f(α_В; α_П) - коэффициент теплопередачи от отработавшего пара к охлаждающей воде; Δt- температурный напор.

Величины К и Δt неоднозначны для различных участков поверх­ности охлаждения. Строго подходя, приведенное выше уравнение справедливо лишь для бесконечного малого элемента поверхности охлаждения, т. е. в виде dF = dQ/K • Δt, где К и Δt являются локальны­ми значениями. Точный расчет конденсатора предполагает расчет по зонам, когда выделяют зоны трубного пучка с примерно близкими К и температурой насыщения. Приближенную оценку К производят на основании опытных данных. Для поверх­ностного конденсатора α_В от внутренней стенки к охлаждающей среде рассчитывается по следующему выражению [25]:

α_В = Nu λ_в /d_вн,

Здесь λ_в - коэффициент теплопроводности воды, Вт/м • к; d_вн - внут­ренний диаметр трубопровода, м; ξ = (1,82 lg Re - 1,64)^-2 - коэффи­циент гидравлического сопротивления; ε_t = (μ_к / μ_ст)^0,11_: ε_t = 1 - поправочные коэффициенты для прямых труб

(μ_к,, μ_ст коэффициенты динамической вязкости конденсата и кон­денсата у стенки, Па • с, определяемые по температуре конденсата и конденсата у стенки t_ст ≈ t_Н - 4).

Расчет теплопередачи при конденсации пара выполняется по фор­муле Нуссельта:

где индексы „к", „н", „ст" характеризуют соответственно параметры конденсата пара, насыщения и стенки; λ_К , ρ_К - параметры теплопро­водности и плотности конденсата, определяемые при температуре t = 0,5(t_Н + t_CТ); r_К - удельная теплота парообразования, принимаемая по t_Н (температура насыщения пара в конденсаторе, °С).

Для вертикальной трубы коэффициент с =1,13 и определяющим линейным размером является высота трубы; l = h_ТР. Для горизонталь­ной трубы с = 0,72, и за определяющий линейный размер принимают внешний диаметр трубы, т. е. l = d

В соответствии с теорией Нуссельта относительное изменение коэффициента теплоотдачи по высоте пучка горизонтальных труб определяется выражением , где α_i - локальный коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2 • К);

i - номер трубы в одиночном вертикальном ряду.

Экспериментальные исследования подтверждают расхождение α_к, рассчитанного по формуле и полученного опытным путем при турбу­лентном течении пленки конденсата. Формула (16.1) справедлива в случае неподвижного или медленно движущегося пара w_П < 10 м/с.

Визуальные наблюдения за характером стекания на пучке труб показывают, что конденсат стекает с нижней образующей трубы в виде отдельных капель и струек, частота и плотность отрыва которых зависит от q_П. Расстояние между отрывными сечениями в зависимости от q_П лежит в диапазоне 30-100 мм. При значениях q_П ≥ 300 кг/(м2 • ч) расстояние между отрывными сечениями составляет 20-25 мм. Срыв капли с первой трубы вызывает стекание конденсата с нижерасполо­женных труб практически в одной вертикальной плоскости в виде конденсатных „дорожек".

На верхней части поверхности трубы при отсутствии натекания конденсата действительные условия теплообмена мало отличаются от предполагаемых в теории. При натекании конденсата проявляется влияние поверхностного натяжения. В результате изменяется распре­деление q_П по окружности трубы. В среднем же по окружности трубы, на которую натекает конденсат, коэффициент теплоотдачи снижается по сравнению с теоретическим решением.

Условия теплообмена на нижней части трубы значительно хуже, чем на верхней, в связи с поверхностным натяжением, не учитывае­мым в теории Нуссельта. В результате поверхностного натяжения под трубой накапливается так называемый поддонный слой конденсата, занимающий около 1/6 части окружности трубы. Толщина слоя находится в пределах от десятых долей миллиметра до миллиметра и меняется во времени. Таким образом, приблизительно 1/6 частей поверхности трубы слабо участвует в теплообмене, в то время как в теории Нуссельта неработающая часть поверхности трубы принимает­ся равной 1/36. Этим можно объяснить коррективы к формуле Нуссель­та, вводимые различными авторами в соответствии с результатами экспериментов (рис. 16.6).

§ 2. НАЗНАЧЕНИЕ, СОСТАВ И СХЕМЫ СУДОВЫХ КОНДЕНСАЦИОННЫХ УСТАНОВОК (Ермилов)

Конденсационные установки, обслуживающие паровые двига­тели, предназначены:

для конденсации отработавшего пара с целью получения конденсата, пригодного для питания парогенераторов;

для создания и поддержания разрежения, т. е. давления меньше атмосферного.

Процесс передачи тепла от конденсирующего пара к охлаждаю­щей воде осуществляется в поверхностном теплообменном аппа­рате — конденсаторе. Пар в нем конденсируется на наружной по­верхности труб, внутри которых проходит забортная охлаждаю­щая вода.

Судовые конденсационные установки подразделяются на глав­ные, обслуживающие главные паровые двигатели, и вспомогатель­ные, предназначенные для обслуживания вспомогательных паро­вых двигателей (например, турбогенераторов). К вспомогательным относятся конденсационные установки, являющиеся неотъемлемой составной частью вакуумных испарительных (водоопреснительных) установок.

Для конденсации отработавшего пара грузовых турбонасосов (па танкерах) и других механизмов, работающих эпизодически и кратковременно, используют безвакуумные конденсаторы, дав­ление в которых несколько выше атмосферного.

Во время действия конденсационной установки в конденсатор через неплотности соединений и арматуры, находящихся под раз­режением, а также вместе с паром поступает воздух. Для поддер­жания разрежения этот воздух необходимо непрерывно удалять. Таким образом, для создания и поддержания разрежения конден­сатор должен обслуживаться следующими системами, входящими и состав конденсационной установки:

- циркуляционной (обычно с циркуляционным насосом) для прокачивания забортной охлаждающей воды через трубы конденсатора;

конденсатной с конденсатным насосом для удаления кон­денсата;

воздушной с воздушным насосом для удаления воздуха.

В установках с безвакуумным конденсатором конденсат и воз­дух могут удаляться самотеком. Иногда на быстроходных судах применяется самопроточная система циркуляции, при которой охлаждающая забортная вода подается в трубы конденсатора не циркуляционным насосом, а самопротоком за счет использования скорости судна. В установках с совместным удалением конденсата и воздуха один и тот же насос удаляет из конденсатора воздух и конденсат.

В конденсаторах, обслуживающих паровые турбины применя­ется раздельное удаление конденсата и воздуха (рис. 2). В со­став конденсационной установки входят поверхностный конденса­тор 4, циркуляционный 8, конденсатный 7 и воздушный (вакуум­ный) 5 насосы. К фланцам корпуса конденсатора присоединены трубные доски 2, в которых плотно закреплены трубы, образую­щие поверхность охлаждения конденсатора. К трубным доскам присоединены водяные камеры 1. Внутреннее пространство водя­ных камер и труб составляет водяное пространство конденсатора, внутри которого циркулирует забортная охлаждающая вода, пода­ваемая циркуляционным насосом 8.

Внутреннее пространство между трубными досками конденса­тора за вычетом объема, занимаемого трубами, представляет со­бой паровое пространство. По охлаждающей воде рассматривае­мый конденсатор является двухходовым. Пар поступает в конден­сатор через приемный патрубок 3. Образующийся на наружной поверхности труб конденсат стекает вниз и удаляется конденсат­ным насосом 7. Воздух с небольшим содержанием пара удаляется из конденсатора электроприводным воздушным (вакуумным) на­сосом 5. Для охлаждения этого воздуха в конденсаторе перегород­кой выделен пучок труб 6, называемый воздухоохладителем.

Для удаления воздуха в главных конденсаторах паротурбин­ных установок и в конденсаторах турбогенераторов часто приме­няют пароструйные воздушные эжекторы, а в конденсаторах испа­рительных установок - водоструйные эжекторы.

ДАВЛЕНИЕ В КОНДЕНСАТОРЕ. ВОЗДУХ И ПАРОВОЗДУШНАЯ СМЕСЬ

§ 4. РАЗРЕЖЕНИЕ И ДАВЛЕНИЕ В КОНДЕНСАТОРЕ

Разрежение в конденсаторе h, называемое вакуумом, можно измерить ртутным U-образным вакуумметром , один ко­нец которого сообщен с конденсатором, а другой с атмосферой. При атмосферном давлении b, измеренном ртутным барометром 1, абсолютное давление в конденсаторе

р = b - h мм рт. ст. (1)

Давлению 1 кПа соответствует 7,5 мм рт. ст., а технической атмо­сфере (1 кгс/см2)—735,6 мм рт. ст.

При различных барометрических давлениях одному и тому же разрежению соответствуют различные абсо­лютные давления, и наоборот, одному и тому же абсолютному давлению соответствуют различные разрежения. Поэтому во всех случаях, когда замеряют разрежение в конденсаторе, необходимо одновременно фиксировать и барометрическое давление. Иногда разрежение выражают в процентах от барометрического давле­ния b; в таких случаях необходимо оговаривать, к какому значе­нию b отнесено разрежение.

Для повседневного контроля используют пружинные вакуум­метры обычно класса точности 1,5 или 2,5 (погрешность соответ­ственно 1,5 или 2,5%). С достаточной точностью (до 0,5 мм рт. ст.) абсолютное давление в конденсаторе измеряют с помощью ртутного баровакумметра . Правый конец U-образной стеклянной трубки баровакуумметра сообщен с конденсатором, и на поверх­ность ртути в этом колене воздействует абсолютное давление в конденсаторе. Левый конец трубки баровакуумметра запаян подобно одному концу трубки барометра, и абсолютное давление в этом колене трубки равно нулю. Разность уровней в правом и левом коленах U-образной трубки баровакуумметра представляет собой абсолютное давление в конденсаторе р, мм рт. ст., которое можно отсчитать по шкале прибора. Современные суда с паротурбинными установ­ками снабжаются баровакуумметрами, которыми в эксплуатации пользу­ются эпизодически.

Барометрическое давление может колебаться в широких пределах, по­этому в расчетах, при испытаниях и при эксплуатационном контроле ре­жима конденсационной установки следует указывать абсолютное давле­ние в конденсаторе.

Давление в конденсаторе сущест­венно влияет на мощность и экономич­ность паровой турбины. Мощность на валу турбины (при неизменном, рас­ходе пара) прямо пропорциональна произведению адиабатного перепада тепла Н_а на ее относительный эффек­тивный к. п. д. η_е. Адиабатный пере­пад тепла Н_а возрастает при снижении давления в конденсаторе и уменьшается при повышении давления в нем. С понижением давления увеличивается удельный объем пара, а в связи с этим и габарит турбины. В главных конденсаторах паротурбинных транспортных судов расчетное давление обычно назначают в пределах 4—6 кПа. При этом учитываются температура воды в районе плавания судна, экономичность, масса и габарит установки и допустимая конечная влажность пара.

В зависимости от температуры забортной воды, нагрузки уста­новки, режима обслуживающих механизмов и некоторых других условий давление в конденсаторе при эксплуатации может быть несколько меньше или больше расчетного. Согласно опытным дан­ным при неизменных общем расходе и начальных параметрах пара повышение давления в конденсаторе на 1 кПа вызывает уменьшение мощности турбины транспортного судна, а такое же снижение давления в конденсаторе — увеличение мощности на

§ 5. КОЛИЧЕСТВО ВОЗДУХА, ПОСТУПАЮЩЕГО В КОНДЕНСАТОР

Воздух поступает в конденсатор в основном через неплотности соединений трубопроводов и арматуры, находящихся под разреже­нием. Вместе с паром в конденсатор поступает также и воздух, растворенный в питательной воде, хотя при применении закрытой системы питания и деаэрации питательной воды количество его невелико.

Отношение количества воздуха G_в, кг/ч, поступающего в кон­денсатор, к количеству конденсируемого пара G_п, кг/ч, принято называть относительным содержанием воздуха ε.

(3)

Относительное содержание воздуха зависит от качества мон­тажа и ухода за установкой, ее типа, мощности и конструктивных элементов.

При работе паротурбинной установки с мощностью меньше номинальной зона вакуумной системы расширяется, вследствие чего увеличивается не только относительное содержание воздуха и паре, поступающем в конденсатор, но и абсолютное количество этого воздуха. Так, за время шестиминутной остановки главной турбины паротурбохода «Ленинский комсомол» количество воз­духа, поступающего в конденсатор, возросло от 2 до 5,2 кг/ч. После пуска турбины количество его вновь снизилось до прежнего.

Подсосы воздуха расчетным путем определить невозможно, по­этому для приближенной оценки используют опытные данные. Относительное содержание воздуха, поступающего в главные кон­денсаторы паротурбинных установок, равно 0,0001—0,0005, а в кон­денсаторы вспомогательных турбогенераторов — 0,0005—0,002 (меньшие значения относятся к установкам большей мощности или находящимся в хорошем состоянии).

Количество воздуха. G_в, на которое рассчитывается воздухоотсасывающее устройство(Обычно расчетная производительность воздухоотсасывающего устройства более чем в два раза превышает количество воздуха, поступающего в конденсатор при его нормальном эксплуатационном состоянии), по опытным данным для современных турбин

G_B = 0,08 G_П 10^-3 + 11 при G_П > 70 10³ кг/ ч;

G_B = 0,18 G_П 10^-3 + 5 при G_П < 70 10³ кг/ ч;

§ 6. ПАРОВОЗДУШНАЯ СМЕСЬ И ТЕМПЕРАТУРА ПАРА В КОНДЕНСАТОРЕ

Предположим, что в конденсатор (рис. 5) при установившемся режиме поступает Gn пара и GB воздуха при давлении р, кПа (р — давление в приемном патрубке, которое считают давлением в конденсаторе). Согласно закону Дальтона общее давление паровоздушной смеси р равно сумме парциальных давлений пара р_П и воздуха р_В : Р = Рп + Рв (6)

Закон Дальтона строго говоря справедлив для неподвижных смесей, однако распространение его на паровоздушную смесь, движущуюся в конденсаторе, дает столь незначительные погреш­ности, что в практических расчетах ими можно пренебречь.

По мере движения паровоздушной смеси в конденсаторе отно­сительное содержание воздуха возрастает, так как пар конденси­руется и количество его в смеси уменьшается, а количество воз­духа как неконденсирующего газа остается неизменным. Из-за со­противлений движение паровоздушной смеси возможно только в том случае, если в месте удаления воздуха общее давление смеси р" будет меньше давления р при входе в конденсатор. Иначе говоря, по мере движения паровоздушной смеси давление ее понижается.

Разность давлений р при входе в конденсатор и р" в месте удаления из конденсатора паровоздушной смеси называют паро­вым сопротивлением конденсатора Δр_К

Δр_К = р — р". (10)

В конденсатор, как правило, поступает насыщенный пар с боль­шей или меньшей влажностью. Между абсолютным давлением п температурой насыщенного пара существует известная зависи­мость.

При входе в конденсатор относительное содержание воздуха ε составляет десятые и даже сотые доли процента, поэтому подсчи­тываемое по уравнению (9) парциальное давление пара Рп практи­чески оказывается равным общему давлению р. Иначе говоря, в паровоздушной смеси, поступающей в конденсатор, парциаль­ное давление воздуха столь незначительно, что в практических расчетах им можно пренебречь.

По мере конденсации пара с ростом ε и с понижением общего давления паровоздушной смеси р парциальное давление пара уменьшается, а воздуха возрастает. Меньшему парциальному дав­лению пара сооответствует и меньшая температура насыщения. Графики изменения общего давления смеси и парциальных дав­лений пара и воздуха в конденсаторе с совместным удалением кон­денсата и воздуха, а также характер изменения температуры пара t_н и относительного содержания воздуха ε показаны на рис. 5.

Таким образом, по мере движения паровоздушной смеси и кон­денсации пара температура пара в конденсаторе уменьшается, так как снижается парциальное давление насыщенного пара. Причины этого заключены в присутствии воздуха и возрастании его относи­тельного содержания и парциального давления, паровом сопро­тивлении конденсатора и снижении общего давления паровоздуш­ной смеси.

§ 7. ПЕРЕОХЛАЖДЕНИЕ КОНДЕНСАТА

Переохлаждением конденсата Δt_К, ° С, называется разность между температурой насыщенного пара t_Н при давлении, равном давлению паровоздушной смеси р при входе в конденсатор, и дей­ствительной температурной кон­денсации t_К

Δt_{К =} t_Н - t_К (11)

Переохлаждение конденсата является следствием понижения парциального давления и темпе­ратуры насыщенного пара из-за наличия воздуха и парового со­противления конденсатора.В кон­денсаторах с совместным удале­нием конденсата и воздуха тем­пература конденсата может быть равна температуре удаляемой смеси, т. е. t_К = t"_Н (см. рис. 5). В получивших исключительное распространение конденсаторах с раздельным удалением конденсата и воздуха (рис. 6) конденса­ция пара заканчивается в воздухоохладителе 2. Предположим, что при установившемся режиме в этот конденсатор поступает Gn на­сыщенного пара и GB воздуха при давлении р, а из воздухоохла­дителя при давлении р"=р"п + рв" удаляется паровоздушная смесь, состоящая из G_В воздуха и G"_П насыщенного пара. Относи­тельное содержание воздуха при входе в конденсатор ε= G_В / G_П, а в удаляемой паровоздушной смеси ε"= G_В / G"_П.