¿Qué es la turbina de vapor de condensación? Definición

Las turbinas de vapor de condensación se encuentran más comúnmente en las centrales térmicas. En una turbina de vapor de condensación, la cantidad máxima de energía se extrae del vapor. Ingenieria termal

Clasificación de turbinas – suministro de vapor y condiciones de escape

Las turbinas de vapor pueden clasificarse en diferentes categorías según su propósito y presiones de trabajo . El uso industrial de una turbina influye en las condiciones iniciales y finales del vapor. Para que funcione cualquier turbina de vapor, debe existir una diferencia de presión entre el suministro de vapor y el escape. Esta clasificación incluye:

Turbina de vapor de condensación

Condensador - Calentadores LP - Desaireador

Las turbinas de vapor de condensación se encuentran más comúnmente en las centrales térmicas. En una turbina de vapor de condensación , la cantidad máxima de energía se extrae del vapor, porque hay una diferencia de entalpía muy alta entre la inicial (por ejemplo,  6MPa; 275 ° C; x = 1 ) y la final (por ejemplo,  0.008MPa; 41.5 ° C; x = 0.9 ) condiciones de vapor. Esto se logra al pasar el vapor de escape a un condensador (llamado condensador de superficie), que condensa el vapor de escape de las etapas de baja presión de la turbina principal (disminuye la temperatura y la presión del vapor agotado). El vapor agotado se condensa al pasar sobre tubos que contienen agua del sistema de enfriamiento.

Ciclo Rankine - presión del condensador
La disminución de la presión de escape de la turbina aumenta el trabajo neto por ciclo, pero también disminuye la calidad del vapor del vapor de salida.

El objetivo de mantener la presión de escape de turbina práctica más baja es una razón principal para incluir el condensador en una central térmica. El condensador proporciona un vacío que maximiza la energía extraída del vapor, lo que resulta en un aumento significativo en el trabajo neto y la eficiencia térmica. Pero también este parámetro (presión del condensador) tiene sus límites de ingeniería:

  • Disminuir la presión de escape de la turbina disminuye la calidad del vapor (o fracción de sequedad). En algún momento, se debe finalizar la expansión para evitar daños que puedan ser causados ​​a las aspas de la turbina de vapor por vapor de baja calidad .
  • La disminución de la presión de escape de la turbina aumenta significativamente el volumen específico de vapor extraído, lo que requiere palas enormes en las últimas filas de la etapa de baja presión de la turbina de vapor.

En una turbina de vapor de condensación típica , el vapor agotado se condensa en el condensador y está a una presión muy inferior a la atmosférica (presión absoluta de 0.008 MPa, que corresponde a 41.5 ° C). Este vapor está en un estado parcialmente condensado (punto F), típicamente de una calidad cercana al 90%. Tenga en cuenta que la presión dentro del condensador también depende de las condiciones atmosféricas ambientales:

  • temperatura del aire, presión y humedad en caso de enfriamiento a la atmósfera
  • temperatura del agua y caudal en caso de enfriamiento en un río o mar

Un aumento en la temperatura ambiente provoca un aumento proporcional en la presión del vapor agotado ( ΔT = 14 ° C suele ser una constante), por lo tanto, la eficiencia térmica del sistema de conversión de energía disminuye. En otras palabras, la salida eléctrica de una planta de energía puede variar con las condiciones ambientales , mientras que la energía térmica permanece constante.

La presión dentro del condensador viene dada por la temperatura del aire ambiente (es decir, la temperatura del agua en el sistema de enfriamiento) y por eyectores de vapor o bombas de vacío , que extraen los gases (no condensables) del condensador de superficie y los expulsan a la atmósfera.

La presión de condensador más baja posible es la presión de saturación correspondiente a la temperatura ambiente (por ejemplo, presión absoluta de 0.008 MPa, que corresponde a 41.5 ° C ). Tenga en cuenta que siempre hay una diferencia de temperatura entre (alrededor de ΔT = 14 ° C ) la temperatura del condensador y la temperatura ambiente, que se origina en el tamaño finito y la eficiencia de los condensadores.

 

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