第四章 汽轮机的凝汽设备-第六节 多压式凝汽器

第六节 多压式凝汽器
有两个以上排汽口的大容量机组的凝汽器可以制成多压式凝汽器。

图4．6．1是双压式凝汽器的示意图。

冷却水由左倒进入，右侧排出。

凝汽器汽侧用密封的分隔板隔成两部分。

进水侧的冷却水阻较低，汽侧压力1c p 也较低；出水侧冷却水阻较高，汽侧压力2c p 也较高，这就构成了双压式凝汽器。

以此类推，可以制成三压式、四压式，在美国最多有六压式的。

多压式凝汽器有下列优点：
1) 一定条件下，多压式凝汽器的平均
折合压力比单压式的低。

这一平均
折合压力是平均蒸汽凝结温度
()212
1s s s t t t +=所对应的饱和压力1s t 与2s t 是低压侧与高压侧的蒸汽
凝结温度。

之所以能有这样好的效
果，是因为单压式凝汽器内汽轮机排汽的较大部分是在冷却水进口段冷凝的，冷却水出口段热负荷较小，而多压式的各部分排汽是按比例分配的，热负荷比较均匀，使总的冷却效果提高(见图4.6.2)。

2) 多压式凝汽器可将低压侧的凝结水引入高压侧加热，以提高凝结水温，减少
低压加热气的抽汽量，减小发电热耗率。

图 4.6.2的虚线表示单压式凝汽器的蒸汽和冷却水温沿冷却水管长度的分布；实线是双压式凝汽器的。

双压式凝汽器两侧的传热面积和热负荷各为单压式的一半，两侧冷却水量w D 相同，所以两侧冷却水温升也各为2t ∆。

单压式凝汽器、双压式凝汽器低压侧与高压侧的蒸汽凝结温度s t 、1s t 与2s t 分别为
t t t t w s δ+∆+=1 （4.6.1）
1112
1t t t t w s δ+∆+= (4.6.2) 2122
1)21(t t t t t w s δ+∆+∆+= (4.6.3) 三者的传热方程式分别为
m c t KA Q ∆= （4.6.4）
112
121m c t A K Q ∆⨯= （4.6.5） 222
121m c t A K Q ∆⨯= （4.6.6） 上六式中符号意义同式(4.2.1)与式(4.2.4)，下角标“1”与“2”分别代表“低压
侧”与“高压侧”。

由于高压侧冷却水进口温度(t t w ∆+211)高于低压侧1w t ，故由式(4.2.11)的t ϕ可见，高压侧传热系数2K ：大于低压侧1K 。

为了简化，近似认为1K ＝2K ＝K 。

由式(4.2.6)可见，21t t δδ=。

由式(4.6.4)、式(4.6.5)与式(4.6.6)三式比较可见
m m m t t t ∆=∆=∆21 （4.6.7） 则 111
22ln ln m m t t t t t t t t t t δδδδ∆∆∆==∆=∆+∆+ 令 t R t t δ∆=
∆+ （4.6.8） 得 112211211t t t t t t R δδδδ∆+∆+⎛⎫⎛⎫== ⎪ ⎪-⎝⎭⎝⎭
（4.6.9） 由 12111121t t t R δδ⎛⎫∆+= ⎪-⎝⎭
（4.6.10） 得 1121211t
t R δ∆=⎡⎤⎛⎫⎢⎥- ⎪⎢⎥-⎝⎭⎣⎦ （4.6.11）
则 12111112121122111t t t t R t t t R δδδδ⎡⎤⎛⎫⎢⎥ ⎪∆+∆⎢⎥-⎝⎭∆+==⎢⎥⎢⎥⎛⎫- ⎪⎢⎥-⎝⎭⎣⎦
（4.6.12） 由式(4.6.1) 式(4.6.3)得双压式凝汽器的平均蒸汽凝结温度s t 低于单压式的s t 的度数s t ∆为
121212111()242111s s s s t t R t t t t t t R δ⎡⎤⎛⎫⎢⎥ ⎪∆∆⎢⎥-⎝⎭∆=-+=∆+--⎢⎥⎢⎥⎛⎫- ⎪⎢⎥-⎝⎭⎣⎦
（4.6.13） 对于具有几个汽室的凝汽器同样可推导得
1()2s t n t t t t Y n n
δ∆-∆∆=∆+-- （4.6.14） 其中 1111111n n R Y R ⎡⎤⎛⎫⎢⎥ ⎪⎢⎥-⎝⎭=⎢⎥⎢⎥⎛⎫- ⎪⎢⎥-⎝⎭⎣⎦
（4.6.15）
对于双压式凝汽器，当R 分别是0.7、0.6、0.5、0.4和0.3时，Y 分别是2.211、
2.720、
3.414、
4.436和6.122。

可见，t δ增大时，R 减小，(Y 增加较快；t ∆增大时，R 增大，R 减小较快。

当1w t 减小对，t δ增大，R 减小．Y 增大，式(4.6.14)中的t δ和t ∆Y ／n 虽然都增大、但(t δ—t ∆Y ／n)将减小、使s t ∆减小。

当1w t 小到一定程度时，s t ∆可能为负值，这时多压式凝汽器的热经济性比单压式的还差。

反之，当s t ∆较高时，多压式凝汽器的热经济性较好。

循环倍率m 越小，t ∆越大，R 越大，Y 越小，因而使式(4.6.14)中的()1/2/t t n n tY n ∆-∆--∆⎡⎤⎣⎦越大，
即s t ∆越大，所以多压式凝汽器的热经济性越高。

可见多压式凝汽器更适用于汽温高的地区(1w t 高)、缺水地区(m 小)和回流供水(M 小，t ∆大)的机组。

图4.6.3表示750Mw 汽轮机采用三压式凝汽器比采用单压力凝汽器在额定功率下多发的电功率el P ∆与1w t 的关系曲线。

当1w t =21℃时，可多发1910kw 电力。

从图中可以看出，1w t ＝4℃时，el P ∆＝0，苦1w t ＜4℃，则el P ∆为负。

图4.6.4表示采用多压式凝汽器热效率增大百分数与循环倍率m 、汽室数(压力数)n 、冷却水温1w t 的关系。

由图可见．m 越小，ηη∆越大；
汽室数n 越多, ηη∆越大。

但汽室越多。

多增加一个汽室所得的效益越小。

图 4.6.5(a)所示是一台三压式凝汽器。

由于中间汽室压力2c p 大于右侧压力1c p ，凝结水可自流到左侧汽室，然后被水泵打到右侧压力3c p 最高的汽室加热，使全部凝结水温都较高。

图4.6.5(b)中，把低压侧凝结水位提高了一些，这样就可克服两汽室的压差．凝结水自流到高压侧的底盘2上、再从底盘2下的许多小孔中流出来被蒸汽加热。

由凝结水回热所得到的效益约占多压式凝汽器总效益的
10％ 20％。

多压式凝汽器的总效益可使热耗率减小约0.2％ 0.3％。

对多压式凝汽器汽侧分隔板要进行密封，以保证各汽室的压力不同。

靠凝结水来密封的液体密封法，是一项较为方便的方法(是一项专利)．如图4.6.5(b)所示，将每根冷却水管3倾斜4／1000的坡度后放置，凝结水流到分隔板1处，因这里的流动阻力增大(如采用入口侧不倒圆角等方法加大阻力)，凝结水流动速度减慢，起到密封作用。