Du condensateur aux pompes à condensat – Condensation
Le condenseur principal condense la vapeur d’échappement provenant des étages basse pression de la turbine principale ainsi que du système de décharge de vapeur. La vapeur évacuée est condensée en passant sur des tubes contenant de l’eau du système de refroidissement.
La pression à l’intérieur du condenseur est donnée par la température de l’air ambiant (c’est-à-dire la température de l’eau dans le système de refroidissement) et par des éjecteurs à vapeur ou des pompes à vide , qui aspirent les gaz (non condensables) du condenseur de surface et les rejettent dans l’atmosphère.
La pression de condenseur la plus basse possible est la pression de saturation correspondant à la température ambiante (par exemple, une pression absolue de 0,008 MPa, ce qui correspond à 41,5 ° C ). Notez qu’il existe toujours une différence de température entre (autour de ΔT = 14 ° C ) la température du condenseur et la température ambiante, qui provient de la taille finie et de l’efficacité des condenseurs. Étant donné que ni le condenseur ni l’échangeur de chaleur n’est efficace à 100%, il existe toujours une différence de température entre la température de saturation (côté secondaire) et la température du liquide de refroidissement dans le système de refroidissement. De plus, la conception est inefficace, ce qui diminue l’efficacité globale de la turbine. Idéalement, la vapeur évacuée dans le condenseur n’aurait aucun sous-refroidissement. Mais les vrais condenseurs sont conçus pour sous-refroidir le liquide de quelques degrés Celsius afin d’éviter la cavitation d’aspiration dans les pompes à condensat. Mais, ce sous-refroidissement augmente l’inefficacité du cycle, car il faut plus d’énergie pour réchauffer l’eau.
L’objectif consistant à maintenir la pression d’échappement de turbine la plus basse possible est l’une des principales raisons d’inclure le condenseur dans une centrale thermique. Le condenseur fournit un vide qui maximise l’énergie extraite de la vapeur, entraînant une augmentation significative du travail net et de l’efficacité thermique. Mais aussi ce paramètre (pression du condensateur) a ses limites techniques:
- La diminution de la pression d’échappement de la turbine diminue la qualité de la vapeur (ou fraction de la siccité). À un moment donné, l’expansion doit être interrompue pour éviter des dommages pouvant être causés aux aubes de turbine à vapeur par de la vapeur de mauvaise qualité .
- La diminution de la pression d’échappement de la turbine augmente considérablement le volume spécifique de vapeur évacuée, ce qui nécessite d’énormes aubes dans les dernières rangées de l’étage à basse pression de la turbine à vapeur.
Dans une turbine à vapeur humide typique , la vapeur évacuée se condense dans le condenseur et se trouve à une pression bien inférieure à la pression atmosphérique (pression absolue de 0,008 MPa, ce qui correspond à 41,5 ° C). Cette vapeur est à l’état partiellement condensé (point F), d’une qualité voisine de 90%. Notez que la pression à l’intérieur du condenseur dépend également des conditions atmosphériques ambiantes:
- température de l’air, pression et humidité en cas de refroidissement dans l’atmosphère
- température de l’eau et débit en cas de refroidissement dans une rivière ou une mer
Une augmentation de la température ambiante entraîne une augmentation proportionnelle de la pression de la vapeur d’ échappement ( ΔT = 14 ° C est généralement une constante), d’où l’efficacité thermique du système de conversion de puissance diminue. En d’autres termes, la puissance électrique d’une centrale électrique peut varier avec les conditions ambiantes , tandis que la puissance thermique reste constante.
La vapeur condensée (maintenant appelée condensat) est collectée dans le hotwell du condenseur. Le hotwell du condenseur fournit également une capacité de stockage d’eau, qui est nécessaire à des fins opérationnelles telles que le remplissage de l’eau d’alimentation. Le condensat (liquide saturé ou légèrement sous-refroidi) est acheminé vers la pompe à condensat puis pompé par des pompes à condensat vers le dégazeur via le système de chauffage de l’eau d’alimentation. Les pompes à condensats augmentent généralement la pression à environ p = 1-2 MPa. Il existe généralement quatre pompes à condensats centrifuges d’un tiers avec des collecteurs d’aspiration et de refoulement communs. Trois pompes sont normalement en fonctionnement avec une dans la sauvegarde.
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