凝汽器端差和凝汽器过冷度详解知识讲解

凝汽器端差和凝汽器过冷度详解

今天学习与凝汽器相关的专业术语。）

学习内容摘要：

1、冷却倍率

2、凝汽器的极限真空

3、凝汽器的最有利真空

4、凝汽器端差

4.1、凝汽器端差的定义

4.2、影响凝汽器端差的因素

4.3、循环冷却水量和凝汽器端差的关系

5、凝汽器的过冷度

5.1、过冷度的定义

5.2、产生过冷度的原因

5.3、过冷度增加的分析

5.4、为什么有时过冷度会出现负值

1、冷却倍率

所谓冷却倍率，就是冷却介质的质量（冷源质量）与被冷却介质质量（热源质量）的商值。相当于冷却1kg热源所需的冷源的质量。比如，凝汽器的冷却倍率＝循环水量/排汽量，一般取50～80。2、凝汽器的极限真空

一般说来，需要采取各种手段，保证凝汽器有良好的真空。但是并不是说真空越高越好，二是有一个极限值的。这个极限值由汽轮机末级叶片出口截面的膨胀程度决定，当通过末级叶片的蒸汽已达到

膨胀极限时，如果继续提高真空，不可能得到经济上的效益，相反会降低经济效益。

极限真空一般由生产厂家提供。

3、凝汽器的最有利真空

同一个凝汽器，在极限真空内，提高真空，可使蒸汽在汽轮机中的焓降增大，从而提高汽轮机的输出功率，但是，提高真空，需要增大循环水量，循泵的功耗率增大。因此，就需要选择一个最佳工作点，即所提高的汽轮机输出功率与循泵增加的功耗率之差为最大时，此状态所对应的真空值为最有利真空。

4、凝汽器端差（端差在汽轮机的相关学习资料中讲得比较简单，没有详尽的资料，这里得出的结论是参考了几篇论文分析学习得出的）

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（1）凝汽器端差：凝汽器排汽压力所对应的饱和蒸汽温度与循环水出水温度的差值。端差则反映凝汽器传热性能、真空严密性和冷却水系统的工作状态况等，所以，在凝汽设备运行监测中, 传热端差是一个非常重要的参数，是衡量凝汽器换热性能的一个重要参数。（2）哪些因素影响凝汽器端差：对一定的凝汽器，端差的大小与凝汽器冷却水入口温度、凝汽器单位面积蒸汽负荷、凝汽器铜管的表面洁净度，凝汽器内的漏入空气量以及冷却水在管内的流速有关。凝汽器端差增加的原因有：

A、凝器铜管水侧或汽侧结垢；

B、凝汽器汽侧漏入空气；

C、冷却水管堵塞；

D、冷却水量减少等

减小端差可以提高凝汽器的真空，但却要以增大冷却面积和增加冷却水量为代价，所以其值不宜太小。现代大型凝器在设计负荷下所能达到的最小传热端差为1～ 5 ℃，一般常在3～ 10 ℃之间选取，对多流程凝汽器可取偏小的值, 对单流程可取5 ℃。

（3）循环冷却水量和凝汽器端差的关系（参考论文《凝汽器传热端差的计算与分析》）：

如图所示：

通常情况下凝汽器总换热面积和冷却水比热容变化很小，由上式可知：传热端差与冷却水量成正比，当冷却水量增加时，传热端差增大；同时，冷却水量增加，加强了冷却管内表面的对流换热，凝汽器的总体换热系数增大，而换热系数与端差成反比；另外，冷却水量增大，冷却水温升减小，由冷却水温升与传热端差成正比可知端差也要减小。

也就是说，冷却水量增加导致了这样一个结果：既使得传热端差增大又使其变小。那么最终结果究竟是使得传热端差增大还是减小呢？（后面求导的过程就不说了，直接说结果）

凝汽器冷却水温升变化及凝汽器总的换热系数变化对凝汽器传热端差的影响要比冷却水量变化和对端差的影响要快。冷却水量增加使得传热端差增大，同时使得冷却水温升下降而导致传热端差减

小，由于冷却水温升下降使传热端差变小的速率要比冷却水量增大使得端差增大的速率要大，且冷却水量增大使得凝汽器总的换热系数增大而使传热端差减小(减小的速率要大于因冷却水量增加而增大的传热端差的速率) ，也就是说冷却水量增大最终使得凝汽器的传热端差减小。但是减小的量并不是很大。

因此，循环水量的增加对端差的影响不大。所以现场用于降低凝汽器传热端差以提高真空的最有效手段是提高凝汽器总的换热系数，

而提高总换热系数的最有效方法是提高冷却管的清洁度和降低漏入真空系统的空气量。

5、凝汽器过冷度

（1）过冷度的定义：凝汽器排汽压力所对应的饱和蒸汽温度与凝结水温度的差值。

（2）为什么会产生过冷度：

A、由于冷却水管管子外表面蒸汽分压力低于管束之间的蒸汽平均分压力，使蒸汽的凝结温度低于管束之间混合汽流的温度，从而产生过冷。

B、由于凝结器内存在汽阻，蒸汽从排汽口向下部流动时遇到阻力，造成下部蒸汽压力低于上部压力，下部凝结水温度较上部低，从而产生过冷。

C、蒸汽被冷却成液滴时，在凝结器冷却水管间流动，受管内循环水冷却，因液滴的温度比冷却水管管壁温度高，凝结水降温从而低于其饱和温度，产生过冷。

D、由于凝结器汽侧积有空气，空气分压力增大，蒸汽分压力相对降低，蒸汽仍在自己的分压力下凝结，使凝结水温度低于排汽温度，产生过冷。

E、凝结器构造上存在缺陷，冷却水管束排列不合理，使凝结水在冷却水管外形成一层水膜，当水膜变厚下垂成水滴时，水滴的温度即水膜内、外层平均温度低于水膜外表面的饱和温度，从而产生过冷却。

（3）过冷度升高的原因：

A、凝结器漏入空气或抽气器（真空泵）工作不正常，空气不能及时被抽出，空气分压力增大，使过冷度增加。

B、热水井水位高于正常范围，凝结器部分换热管被淹没，使被淹没换热管中循环水带走一部分凝结水的热量而产生过冷却。

C、循环水温度过低或循环水量过大，使凝结水被过度的冷却，过冷度增加。

D、凝结器换热管破裂，循环水漏入凝结水内，使凝结水温度降低，过冷度增加。

凝结水过冷度是衡量凝结器运行经济性的重要指标，过冷度小，表示循环水带走的热量少，机组经济性好，反之过冷度大，循环水带走的热量多，机组经济性差。据资料介绍，过冷度每增加1℃，机组热耗率就上升0.02%。

（4）过冷度为负数有哪些原因：

主要原因是有异常热源进入凝汽器，使得凝结水水温比排汽压力下的饱和温度高，导致过冷度为负数。

过冷度理论上讲应该是正数的，而实际运行中，由于疏水扩容器有一部分高温热源进入凝汽器，从而我们看到凝结水温高于排汽温度。（比如主蒸汽管道，调门、导气管、高低加事故疏水、辅助蒸汽系统疏水等疏水至扩容器疏水门关不严，即高压侧疏水门都可能不严密，导致有热源进入扩容器，再到凝汽器。）