凝汽器传热端差对机组经济性能的影响

石冬冬

摘要：对凝汽器传热端差的各个主要影响因素及它们之间的关系进行了分析，解释了有关表达式及相关概念难以理解的问题。

分析了凝汽器传热端差的影响因素，提出了降低端差的措施，以改善凝汽器的热交换效果，提高机组出力。

关键词：凝汽器；端差；分析1.概述凝汽器的作用是在汽轮机排汽口造成一定的真空，来增加机组排汽在汽轮机中的膨胀做功，减少冷源损失，提高机组的循环热效率。因此凝汽器工作情况是设计和运行需要考虑的问题。影响凝汽器真空的因素固然很多，其中传热端差是一个衡量凝汽器换热性能的重要参数（凝汽器端差——凝汽器压力下的饱和水蒸气温度与凝汽器冷却水出口温度之差）。

2.分析凝汽器传热端差的意义凝汽器内排汽压力所对应的饱和温度由冷却水入口温度、冷却水温升、凝汽器传热端差所决定。其中，冷却水入口温度tw1是与冷却水的循环方式、电厂的地理位置、季节气候等因素有关的量，在同一时间、地点，该量基本不变，不能反映凝汽器性能的优劣；冷却水温升为cmhDcDhhcDtDhhwcwwscwwcsc??(?)????，式中Dc为汽轮机排汽量，hs为排汽比焓，Dw为冷却水量，cw为冷却水的比热。?h为蒸汽在凝汽器内凝结时的比焓降，在真空变化的范围内，其变化很小，在计算时可认为是定值，m为循环倍率，通常在设计阶段就已经确定，也不能反映出凝汽器的性能。而端差则反映凝汽器传热性能、真空严密性和冷却水系统的工作状况，所以在凝汽器设备运行监测中，传热端差是一个非常重要的参数，只有传热端差才能全面反映凝汽器运行特性。

在设计阶段，因为减小端差可以提高凝汽器的真空，但要以增大冷却面积和增加冷却水量为代价，所以其值不宜太小。

现代大型凝汽器在设计负荷下能达到的最小端差为1℃～5℃，一般常在3℃～10℃之间选取，对多流程凝汽器可取偏小的值，对单流程可取5℃。

3.凝汽器传热端差的计算分析根据热力学理论，凝汽器作为一种换热器，不考虑与外界大气之间的换热，其

其物理意义为：凝汽器冷却水温升?t变化及凝汽器总换热系数K变化对凝汽器传热端差?t的影响比冷却水流量Dw对传热端差?t的影响要快。冷却水量增加使得传热端差增大，同时使得冷却水温升下降而导致传热端差减小，由于冷却水温升下降使传热端差变小的速率要比冷却水量增大使得传热端差增大的速率要大，而且冷却水量增大使得凝汽器总换热系数增大而使得传热端差减小（减小的速率要大于因冷却水量增加而增大的传热端差速率），也就是说冷却水量增大最终使得凝汽器的传热端差减小。根据不同容量级机组的设计参数，对式（5）、式（6）中11cwDw?AKe项系数进行极端。经计算，可得到与式（9）相同的结果，因此它对于任何容量的机组都成立，具有普遍性。

4.工程实际分析凝汽器传热端差是由?t、?t、Dw、K和传热面积A所决定的，除传热面积A以外，参数?t、?t、Dw、K之间是相互联系的，且关系复杂，无论是在设计阶段还是运行阶段，不能孤立的分析其中任何两个参数。在凝汽器正常稳定运行条件下，冷却水量增加使得传热端差增大、冷却水温升下降和凝汽器总的换热系数增大，而后两者又使得传热端差减小。所以说凝汽器传热端差与冷却水流量有关，但受其影响不大。冷却水温升一般变化不大，而且降低温升最直接的方法就是提高冷却水流量，但受机组经济性要求的限制，现场用于降低凝汽器传热端差以提高真空的最有效手段是提高凝汽器总的换热系数，而提高总换热系数的最有效方法是提高冷却管的清洁度和降低漏入真空系统的空气量。

5.结论1）减小凝汽器传热端差可降低机组排汽压力、提高凝汽器运行真空，从而使蒸汽在汽轮机内做功有效焓降增加，提高电厂运行经济性。

2）根据凝汽器传热端差的计算式，分析传热端差与凝汽器总的换热系数、冷却水量、冷却水温升之间的变化关系，利用数学方法得出式（9）的结果，并通过实例验证。该分析方法及结果具有广泛的适用范围，不仅适用于不同容量级机组的凝汽器，还可以用于对其它换热器的分析研究，具有一定的应用价值。

3）运行电厂可通过合理调节冷却水流量、保持凝汽器管壁和水侧的清洁度、严格控制凝汽器的真空严密性和减小不凝结气体在凝汽器水侧的聚集厚度等方法来提高凝汽器的传热强度，降低凝汽器端差，提高机组运行的经济性。

参考文献：[1]杨世铭，陶文铨，传热学，第四版，高等教育出版社，2010[2]沈维道，童钧耕，工程热力学，第四版，高等教育出版社，200716