Wat is een oppervlaktecondensator?
Een oppervlaktecondensor is een type warmtewisselaar die vaak wordt gebruikt om stoom onder vacuüm te condenseren als onderdeel van een thermische energiecentrale. De buis- en mantelcondensor zet stoom uit zijn gasfase om in vloeistof als onderdeel van een thermodynamische cyclus die een stoomgenerator, pomp en turbine omvat. De stoom wordt gecondenseerd op het buitenoppervlak van buizen waardoor koelwater stroomt. Het water kan afkomstig zijn van een gesloten systeem of een systeem dat open staat voor een externe bron. De configuratie van een oppervlaktecondensor wordt bepaald door het aantal doorgangen, of het systeem is verdeeld, en de vorm van de schaal.
De thermodynamische cyclus met behulp van een oppervlaktecondensator bevat een generator waar water wordt verwarmd om stoom onder hoge druk te creëren. De stoomdruk drijft een turbine aan om stroom te produceren. Het systeem voert de stoomuitlaat onder een lagere druk in de oppervlaktecondensor. De condensor zet de stoom terug in vloeistof. Een pomp verplaatst het gecondenseerde water terug naar de stoomgenerator zodat de cyclus kan worden herhaald.
De fysieke vorm van de condensor is een mantel met een bundel buizen die erdoorheen gaan. Koelwater stroomt door de buizen. De warmte-uitwisseling vindt plaats wanneer het koelwater warmte van de stoom door het oppervlak van de buizen absorbeert. Door het verlies van warmte verandert de stoom in vloeibaar water, bekend als condensaat, en valt op de bodem van de condensor. Het koelwater kan worden gerecycled in een gesloten lus of kan worden onttrokken aan een externe bron zoals een meer of rivier en worden geloosd nadat het door de condensor is gegaan.
Vacuümdruk is belangrijk voor de efficiëntie van het systeem. De schaal van de oppervlaktecondensor wordt onder vacuüm gehouden door de temperatuur op een punt te houden dat de dampdruk van water lager is dan de omgevingsdruk. Dit verlaagde niveau helpt de drukval over de turbine te verhogen, waardoor de output wordt verbeterd. De vacuümdruk heeft de neiging om niet-condenseerbare gassen, zoals lucht, in de condensor te trekken. Deze gassen moeten worden verwijderd om een vermindering van de efficiëntie te voorkomen die wordt veroorzaakt door de niet-condenseerbare gassen die de buizen omringen en de warmtewisseling verstoren. Verwijdering is ook noodzakelijk om corrosie door de aanwezigheid van zuurstof in het systeem te voorkomen.
Het ontwerp van de eenheid kan ervoor zorgen dat het koelwater één keer door de buizen stroomt of het kan meerdere buizenbundels hebben zodat het water twee of meer keer van het ene naar het andere uiteinde van de schaal stroomt, of passeert. Een condensor met gedeeld oppervlak heeft afzonderlijke secties en buizenbundels zodat een deel van de unit kan worden uitgeschakeld voor onderhoud terwijl een ander deel nog functioneert. Een ongedeelde eenheid met een enkele mantel en buizenbundel moet volledig worden afgesloten voor onderhoud of problemen. Oppervlaktecondensorschalen kunnen rechthoekige of cilindrische vormen hebben, afhankelijk van de locatie van de apparatuur en de capaciteit van het systeem.