Поверхностный конденсатор — это тип теплообменника, часто используемый для конденсации пара под вакуумом как часть тепловая электростанция. Кожухо-трубчатый конденсатор преобразует пар из газовой фазы в жидкую в рамках термодинамического цикла, включающего парогенератор, насос и турбина. Пар конденсируется на внешней поверхности труб, по которым проходит охлаждающая вода. Вода может поступать из системы с замкнутым контуром или из системы, открытой для внешнего источника. Конфигурация поверхностного конденсатора определяется количеством проходов, разделением системы и формой корпуса.
Термодинамический цикл с использованием поверхностного конденсатора включает генератор, в котором вода нагревается для создания пара высокого давления. Давление пара приводит в действие турбину, производящую энергию. Система направляет отработанный пар в поверхностный конденсатор при более низком давлении. Конденсатор преобразует пар обратно в жидкость. Насос перемещает конденсированную воду обратно в парогенератор, чтобы цикл мог повториться.
Физическая форма конденсатора представляет собой оболочку с проходящим через нее пучком трубок. Охлаждающая вода проходит по трубкам. Теплообмен происходит, когда охлаждающая вода поглощает тепло от пара через поверхность труб. Потеря тепла приводит к тому, что пар превращается в жидкую воду, известную как конденсат, и падает на дно конденсатора. Охлаждающая вода может рециркулироваться в замкнутом цикле или может поступать из внешнего источника, такого как озеро или река, и сбрасываться после прохождения через конденсатор.
Давление вакуума важно для эффективности системы. Кожух поверхностного конденсатора поддерживается под вакуумом за счет поддержания температуры на уровне, достаточно низком, чтобы давление паров воды было меньше, чем давление окружающей среды. Этот пониженный уровень помогает увеличить перепад давления на турбине, тем самым улучшая выходную мощность. Давление вакуума имеет тенденцию втягивать неконденсирующиеся газы, такие как воздух, в конденсатор. Эти газы необходимо удалять, чтобы предотвратить снижение эффективности, вызванное неконденсируемыми газами, окружающими трубы и мешающими теплообмену. Снятие также необходимо для предотвращения коррозии от присутствия кислорода в системе.
Конструкция агрегата может предусматривать однократное прохождение охлаждающей воды по трубам или иметь несколько пучков труб с тем, чтобы вода перетекала из конца в конец кожуха два и более раза или проходила. Разделенный поверхностный конденсатор будет иметь отдельные секции и пучки трубок, так что часть устройства можно отключить для обслуживания, в то время как другая часть все еще работает. Нераздельный агрегат с одним кожухотрубным пучком должен быть полностью остановлен для любого обслуживания или возникновения проблем. Кожухи поверхностных конденсаторов могут иметь прямоугольную или цилиндрическую форму в зависимости от расположения оборудования и мощности системы.