凝汽器

　　將蒸汽冷凝成液體的一種換熱器，又稱冷凝器。凝汽器主要用於汽輪機和化工生產流程中。凝汽器用於汽輪機時，除將汽輪機的排汽冷凝成水供鍋爐重新使用外，還能在汽輪機排汽處建立一個遠低於大氣壓的真空，從而大大提高汽輪機的輸出功率和熱經濟性。

　　按蒸汽凝結方式的不同凝汽器可分為表面式（也稱間壁式）和混合式（也稱接觸式）兩類。在表面式凝汽器中，與冷卻介質隔開的蒸汽在冷卻壁面上（通常為金屬管子）被冷凝成液體。冷卻介質可以是水或空氣。水冷表面面式凝汽器按冷卻水的流動方式分為單流程（圖1）、雙流程（圖2）兩種。在混合式凝汽器中，蒸汽是在與冷卻介質混合的情況下被冷凝成液體的。被冷凝的蒸汽既可是水蒸汽，也可是其他物質的蒸氣。

　　水冷表面式凝汽器　主要由殼體、管束、熱井、水室等部分組成。汽輪機的排汽通過喉部進入殼體，在冷卻管束上冷凝成水並匯集於熱井，由凝結水泵抽出。冷卻水（又稱循環水）從進口水室進入冷卻管束並從出口水室排出。為保證蒸汽凝結時在凝汽器內維持高度真空和良好的傳熱效果，還配有抽氣設備，它不斷將漏入凝汽器中的空氣和其他不凝結氣體抽出。抽氣設備主要有射水抽氣器、射汽抽氣器、機械真空泵和聯合真空泵等。

　　空冷表面式凝汽器　空氣借助風機在管束外側橫向通過或自然通風，而蒸汽在管束內流動被冷凝成水。為提高管外傳熱，這種凝汽器均采用外肋片管。它的背壓比水冷凝器高得多。

　　混合式凝汽器　有噴霧式和平面射流式兩種。在噴霧式凝汽器中，冷卻水被霧化成滴狀；而在平面射流式中，冷卻水以膜狀與汽輪機的排汽接觸。一般多采用平面射流式結構，因它具有更高的真空，能把不凝結氣體全部排出。

　　應用特點　在電站汽輪機和船用汽輪機上，為保證回收的凝結水不受冷卻水污染以滿足鍋爐給水純潔度要求，需要采用表面式凝汽器。在工作蒸汽不需回收時，如地熱汽輪機中可采用混合式凝汽器。

　　在化工生產流程中，既有采用混合式凝汽器的，如真空蒸發系統中的大氣式凝汽器或射水式凝汽器，也有采用表面式凝汽器的，如精餾塔中的凝汽段。

　　水冷表面式凝汽器，通常都采用直流供水冷卻系統（圖3a），對於缺水地區的汽輪機，保證足夠的冷卻水供應是一個嚴重問題，因此往往采用濕式冷卻塔冷卻系統（圖3b），將從凝汽器流出的冷卻水在塔內與空氣接觸並冷卻後，再送往凝汽器繼續使用，但仍需要補充一定數量的被蒸發掉的冷卻水。另外，也可采用幹式冷卻系統（圖3c），將汽輪機的排汽用管道直接送往空氣凝汽器冷卻；或用間接冷卻系統（圖3d），將大部分凝結水送往空氣冷卻器，冷卻後作為冷卻水通往混合式凝汽器，使汽輪機的排汽凝結成水。

　　凝汽器的設計　設計汽輪機凝汽器時，應根據汽輪機排汽量、排汽面積、年或月平均水溫和供水方式，對背壓、冷卻水倍率（指冷卻水量與被冷凝蒸汽量的質量比，一般為50～120）和冷卻水管內流速等進行技術經濟比較，確定最佳方案。凝汽器在結構上應有合理的管束排列，以提高總的傳熱系數和降低汽側阻力；合理佈置空氣冷卻區和抽氣口，防止形成空氣死區；配備有效的抽氣設備，以保證良好的熱交換；喉部要有良好的空氣動力特性，以保證排汽較均勻地進入冷卻管束，不致形成汽流旋渦而浪費部分冷卻面積；整個外殼要有良好的氣密性和足夠的剛度，以利於提高真空嚴密性和防止外殼變形；要使汽流良好地加熱凝結水，並達到一定的除氧效果；根據管子振動計算選擇合理的中間支撐板跨距，避免運行時引起管束共振而使管束遭到破壞。