O que é turbina a vapor de condensação – Definição

As turbinas a vapor de condensação são mais comumente encontradas em usinas termelétricas. Em uma turbina a vapor de condensação, a quantidade máxima de energia é extraída do vapor. Engenharia Térmica

Classificação de turbinas – condições de suprimento e exaustão de vapor

As turbinas a vapor podem ser classificadas em diferentes categorias, dependendo da finalidade e das pressões de trabalho . O uso industrial de uma turbina influencia as condições iniciais e finais do vapor. Para qualquer turbina a vapor operar, deve existir uma diferença de pressão entre o suprimento de vapor e o escapamento. Esta classificação inclui:

Turbina a vapor de condensação

Condensador - Aquecedores de LP - Desaerador

As turbinas a vapor de condensação são mais comumente encontradas em usinas termelétricas. Em uma turbina a vapor de condensação , a quantidade máxima de energia é extraída do vapor, porque há uma diferença de entalpia muito alta entre a inicial (por exemplo,  6MPa; 275 ° C; x = 1 ) e final (por exemplo,  0,008MPa; 41,5 ° C; x = 0,9 ) condições de vapor. Isso é conseguido passando o vapor de exaustão para um condensador (chamado condensador de superfície), que condensa o vapor de exaustão dos estágios de baixa pressão da turbina principal (diminui a temperatura e a pressão do vapor exaurido). O vapor exaurido é condensado passando sobre os tubos que contêm água do sistema de resfriamento.

Ciclo Rankine - pressão do condensador
Diminuir a pressão de escape da turbina aumenta o trabalho líquido por ciclo, mas também diminui a qualidade do vapor de saída.

O objetivo de manter a menor pressão prática de exaustão da turbina é a principal razão para incluir o condensador em uma usina termelétrica. O condensador fornece um vácuo que maximiza a energia extraída do vapor, resultando em um aumento significativo no trabalho líquido e na eficiência térmica. Mas também este parâmetro (pressão do condensador) tem seus limites de engenharia:

  • Diminuir a pressão de exaustão da turbina diminui a qualidade do vapor (ou fração de secura). Em algum momento, a expansão deve ser encerrada para evitar danos que podem ser causados ​​às pás da turbina a vapor por vapor de baixa qualidade .
  • Diminuir a pressão de exaustão da turbina aumenta significativamente o volume específico de vapor exaurido, o que requer grandes lâminas nas últimas fileiras do estágio de baixa pressão da turbina a vapor.

Em uma turbina a vapor de condensação típica , o vapor exaurido condensa no condensador e está a uma pressão bem abaixo da atmosférica (pressão absoluta de 0,008 MPa, que corresponde a 41,5 ° C). Este vapor está em um estado parcialmente condensado (ponto F), normalmente com uma qualidade próxima a 90%. Observe que a pressão dentro do condensador também depende das condições atmosféricas do ambiente:

  • temperatura do ar, pressão e umidade em caso de resfriamento na atmosfera
  • temperatura da água e vazão em caso de resfriamento em um rio ou mar

Um aumento na temperatura ambiente causa um aumento proporcional na pressão do vapor exaurido ( ΔT = 14 ° C é geralmente uma constante), portanto, a eficiência térmica do sistema de conversão de energia diminui. Em outras palavras, a produção elétrica de uma usina pode variar de acordo com as condições ambientais , enquanto a energia térmica permanece constante.

A pressão no interior do condensador é determinada pela temperatura do ar ambiente (ou seja, a temperatura da água no sistema de refrigeração) e por ejetores de vapor ou bombas de vácuo , que puxam os gases (não condensáveis) do condensador de superfície e os ejetam para a atmosfera.

A menor pressão viável do condensador é a pressão de saturação correspondente à temperatura ambiente (por exemplo, pressão absoluta de 0,008 MPa, que corresponde a 41,5 ° C ). Observe que sempre há uma diferença de temperatura entre (em torno de ΔT = 14 ° C ) a temperatura do condensador e a temperatura ambiente, que se origina do tamanho finito e da eficiência dos condensadores.

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