Qu'est-ce qu'un condensateur de surface?
Un condenseur de surface est un type d’échangeur de chaleur souvent utilisé pour condenser de la vapeur sous vide dans le cadre d’une centrale thermique. Le condenseur à tube et à enveloppe convertit la vapeur de sa phase gazeuse en liquide dans le cadre d'un cycle thermodynamique comprenant un générateur de vapeur, une pompe et une turbine. La vapeur est condensée sur la surface extérieure des tubes à travers lesquels passe de l'eau de refroidissement. L'eau peut provenir d'un système en boucle fermée ou d'un système ouvert sur une source extérieure. La configuration d'un condensateur de surface est définie par le nombre de passes, le système divisé ou non et la forme de la coque.
Le cycle thermodynamique utilisant un condenseur de surface comprend un générateur où l’eau est chauffée pour créer de la vapeur à haute pression. La pression de vapeur entraîne une turbine à produire de l'énergie. Le système fait passer les gaz d'échappement de vapeur dans le condenseur de surface à une pression inférieure. Le condenseur reconvertit la vapeur en liquide. Une pompe ramène l'eau condensée dans le générateur de vapeur afin que le cycle puisse se répéter.
La forme physique du condenseur est une coque traversée par un faisceau de tubes. L'eau de refroidissement traverse les tubes. L'échange de chaleur a lieu lorsque l'eau de refroidissement absorbe la chaleur de la vapeur à travers la surface des tubes. La perte de chaleur fait que la vapeur se transforme en eau liquide, appelée condensat, et tombe au fond du condenseur. L'eau de refroidissement peut être recyclée en boucle fermée ou peut être puisée dans une source extérieure telle qu'un lac ou une rivière et évacuée après avoir traversé le condenseur.
La pression de vide est importante pour l'efficacité du système. La coque du condensateur de surface est maintenue sous vide en maintenant la température à un point suffisamment bas pour que la pression de vapeur de l'eau soit inférieure à la pression ambiante. Ce niveau réduit contribue à augmenter la perte de charge dans la turbine, améliorant ainsi le rendement. La pression de vide tend à attirer des gaz non condensables, tels que de l'air, dans le condenseur. Ces gaz doivent être éliminés pour éviter une diminution de l'efficacité provoquée par les gaz non condensables entourant les tubes et gênant les échanges thermiques. Le retrait est également nécessaire pour empêcher la corrosion due à la présence d'oxygène dans le système.
La conception de l'unité peut permettre à l'eau de refroidissement de traverser les tubes une fois ou elle peut avoir plusieurs faisceaux de tubes de sorte que l'eau s'écoule d'un bout à l'autre de la coque deux fois ou plus. Un condenseur à surface divisée aura des sections et des faisceaux de tubes séparés de sorte qu'une partie de l'unité puisse être arrêtée pour maintenance alors qu'une autre partie est toujours en fonctionnement. Une unité non divisée avec une seule coque et un faisceau de tubes doit être complètement arrêtée pour tout entretien ou problème. Les réservoirs de condensateur de surface peuvent avoir des formes rectangulaires ou cylindriques en fonction de l'emplacement de l'équipement et de la capacité du système.