Принцип действия конденсатора. Принцип действия конденсатора
Назначение и принцип действия конденсатора.
Поиск Лекций
Лекция КОНДЕНСАТОРЫ КОМПРЕССИОННЫХ ХООДИЛЬНИКОВ И МОРОЗИЛЬНИКОВ. ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ КОНДЕНСАТОРОВ.
Назначение и принцип действия конденсатора.
В холодильном агрегате конденсатор является теплообменным аппаратом, в котором хладагент отдает тепло в окружающую среду. Парыхладагента, охлаждаясь до температуры конденсации, переходят в жидкое состояние.
Принцип действия конденсатора. В соответствии с принципом работы холодильной машины и законом сохранения энергии, в конденсаторе от хладагента отводится теплота, равная суммарной энергии, подведенной к агенту в испарителе и компрессоре. Для парокомпрессионных холодильных машин уравнение теплового (энергетического) баланса имеет вид:
Qk = Q0 + N
где Qк — количество теплоты, отведенное от хладагента в конденсаторе, Вт;
N —энергия, подведенная к хладагенту при сжатии в компрессоре, Вт.
Теплообменный аппарат, в котором осуществляется отвод теплоты от хладагента, получил название конденсатора. Количество теплоты Qк, отводимое от хладагента в конденсаторе, называют теплотой конденсации.
В процессе отвода теплоты конденсации температура хладагента сначала понижается, а достигнув значения температуры конденсации Тк, остается постоянной. Отвод теплоты при постоянной температуре сопровождается переходом хладагента из газообразного состояния в жидкое, т. е. происходит процесс конденсации хладагента.
2. Классификация конденсаторов.
По виду среды, в которую отводится теплота конденсации, различают конденсаторы с воздушным и водяным охлаждением.
Для крупных холодильных машин спроектированы конденсаторы с комбинированной системой охлаждения. К конденсаторам такого типа относятся оросительные и испарительные.
В торговом холодильном оборудовании чаще всего применяются конденсаторы с воздушным охлаждением, а в составе холодильных машин для холодильных камер и блоков холодильных камер предприятии торговли и питания используются конденсаторы как с воздушным, так и с водяным охлаждением.
В холодильном оборудовании с небольшой холодопроизводительностью (бытовые холодильники, холодильные шкафы небольших размеров) применяют конденсаторы воздушного охлаждения с естественной циркуляцией охлаждающего воздуха. Различают листотрубные и змеевиковые с проволочными ребрами.
Листотрубный конденсатор (рис. 1) изготавливается из двух алюминиевых листов, в которых предусмотрены половины профилей каналов. После соединения листы герметично соединяются, образуя каналы для хладагента.
Рис. 1 Листотрубный конденсатор:
а — общий вид конденсатора;
б —поперечный разрез панели с каналами для хладагента;
1— панель конденсатора;
2, 5 — патрубки для подвода и отвода хладагента;
3 — кронштейн крепления;
4 — каналы для хладагента;
6 — панель;
7 —каналы;
Rг — газообразный хладагент;
Rж — жидкий хладагент
Змеевиковые конденсаторы с провочными ребрами просты в изготовлении, достаточно эффективны и надежны. Конструктивно эти конденсаторы (рис. 2) состоят из плоского трубчатого змеевика 1, на который с двух сторон приварены проволочные ребра 2. Ребра увеличивают и к теплообменную поверхность конденсатора и укрепляют его конструкцию.
Недостатком конденсаторов с естественным движением воздуха является ля эффективность теплообмена.
Интенсификация процесса отвода теплоты в конденсаторе обеспечивается принудительным движением (циркуляцией) воздуха. Для принудительного обдува воздухом теплообменной поверхности конденсатора применяются осевые вентиляторы, устанавливаемые непосредственно на корпусе конденсатора.
Назначение и принцип работы конденсационного устройства
Основное назначение конденсационного устройства — создание и поддержание как можно более низкого давления в выпускной части турбины, конденсация отработавшего пара и возврат его в систему питания паровых котлов.
Известно, что чем выше начальные и ниже конечные параметры пара, тем больший будет располагаемый теплоперепад и большая часть тепловой энергии пара может быть превращена в механическую работу. Понижение давления ниже атмосферного в конденсаторе происходит за счет того, что поступающий в него пар искусственно охлаждается. При охлаждении пар конденсируется и объем его во много раз уменьшается. Так, например, при давлении 0,005 Мн/м2 объем конденсата меньше, чем объем пара почти в 30 тысяч раз. При таком уменьшении объема в герметически закрытом конденсаторе создается очень большое разрежение. В современных паротурбинных установках в выпускном патрубке поддерживается давление 0,005—0,003 Мн/м2. Это означает, что конденсация пара будет происходить при температуре 32—24° С, и при этом должно быть отведено большое количество тепла отработавшего пара.
В процессе работы в конденсатор непрерывно поступает отработавший пар турбин и, следовательно, должна непрерывно подводиться охлаждающая вода, которая после нагревания удаляется. Для каждой турбинной установки устанавливается наивыгоднейший вакуум, который обычно не превышает 95—97%, так как дальнейшее углубление вакуума приводит к значительному увеличению размеров конденсатора, большой мощности циркуляционных насосов и значительному расходу охлаждающей воды.
В современных судовых турбинных установках применяют исключительно конденсаторы поверхностного типа, в которых отработавший пар конденсируется на охлаждающей поверхности конденсатора, состоящей из рядов латунных трубок, внутри которых циркулирует забортная вода. Образующийся конденсат собирается в нижней части конденсатора, откуда кондеисатным насосом подается в систему питания паровых котлов. Таким образом, паровой котел многократно питается одной и той же водой-конденсатом. Это уменьшает образование накипи на внутренних поверхностях котла, а также отложение солей на турбинных лопатках.
Внутрь конденсатора попадает вместе с паром воздух, который не конденсируется. Кроме того, воздух просачивается через неплотности, в результате чего для поддержания вакуума необходимо обеспечить непрерывный отсос его из конденсатора в атмосферу. Для этой цели используют паровые эжекторы.
На рис. 46 показана примерная схема конденсационного устройства. Отработавший пар из паровой турбины поступает в конденсатор 5, где, соприкасаясь с холодными трубками, охлаждается и конденсируется. Охлаждающая вода из-за борта подается циркуляционным насосом 1. Конденсат откачивается конденсатным насосом 2. Воздух удаляется с помощью пароструйного эжектора 3, который отсасывает его по трубопроводу 4 в атмосферу.
По движению циркуляционной (забортной) воды конденсаторы делятся на одно-, двух-, трех- и четырехпроточные. Наибольшее применение имеют двух- и трехпроточные конденсаторы.
В зависимости от конструкции различают конденсаторы регенеративные и нерегенеративные. Регенеративными называются конденсаторы, у которых трубки расположены так, что часть отработавшего пара по выходе из турбины непосредственно попадает в его нижнюю часть, где, соприкасаясь со стекающим с трубок конденсатом, подогревает его. Благодаря этому температура конденсата приближается к температуре поступающего пара.
Принцип действия поверхностного конденсатора, схематически изображенного на рис. 47, заключается в следующем. Конденсатор состоит из цилиндрического сварного стального корпуса 2, внутри которого размещены тонкостенные латунные трубки 3, закрепленные в трубных досках 4 и 11. К трубным доскам примыкают водяные камеры 5, 9 и 12. Охлаждающая забортная вода подводится через патрубок 6 в камеру 5, проходит по нижним рядам трубок в камеру 12, а затем по верхним рядам — в камеру 9. Нагретая вода через патрубок 8 отводится за борт. Передние водяные камеры разделены перегородкой 7, что заставляет поток охлаждающей воды пройти по трубкам вдоль конденсатора два раза. Такой конденсатор называется двухпроточным. В трехпро- точных конденсаторах обе водяные камеры имеют перегородки и забортная вода совершает три хода. Отработавший пар поступает в конденсатор через горловину 10, соединяющую его с турбиной, соприкасается с поверхностью трубок и конденсируется, образуя разрежение в паровой части конденсатора. Конденсат стекает вниз и собирается в сборнике 1; откуда специальным насосом отводится в питательную систему котельной установки судна. Отсос воздуха из парового пространства конденсатора производится воздушным насосом (эжектор) через патрубок 13, расположенный сбоку.
vdvizhke.ru
Принцип действия конденсатора
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Отработавший пар, имеющий обычно низкое давление (около 0,005 МПа), выходит из паровой турбины через большое выходное отверстие, расположенное, например, на паровыпускном патрубке, и устремляется к конденсатору. Точка конденсации составляет 32,55°С. При этой температуре теплота конденсации забирается более холодной забортной водой. Конденсат на дальнейшем пути может быть охлажден в конденсаторе. В современных конденсаторах переохлаждение конденсата не должно превышать 0,5— 1,0°С, так как оно влечет за собой потери теплоты во всем тепловом контуре, т. е. и в паротурбинной установке. Имеющийся в конденсаторе воздух непрерывно отводится. Применяемые в современных судовых энергетических установках с паровой турбиной конденсаторы имеют гораздо более сложную конструкцию, чем показанная на рисунке, но принцип действия одинаков. Пресная вода особенно ценится на океанском судне, так как запас пресной воды в специальных цистернах ограничен. Пресная вода используется как для бытовых, так и для технических целей. Кроме того, необходимо компенсировать циркулирующую в паровом цикле пресную воду, часть которой во время работы теряется из-за недостаточной герметичности клапанов, турбин, вентиляторов и т. д.
Для этой цели на судах применяют испарители. Они служат как для получения пресной воды из морской путем частичного испарения, так и для очистки пресной воды из цистерн методом дистилляции. При получении пресной воды из морской последняя нагревается до такой степени, что она частично испаряется. Полученный таким образом вторичный пар подводится к конденсатору, в котором и получают готовый продукт. Остаточная морская вода (рассол) с большим содержанием соли выбрасывается за борт. На судах с паровым двигателем в качестве теплоносителя в испарителях чаще всего используется водяной пар. В дизельных энергетических установках для повышения КПД применяют вакуумные испарители, обогреваемые отработавшей водой из контура охлаждения главного двигателя. Эту воду в любом случае необходимо охлаждать перед очередной ее подачей в охлаждающие полости главного двигателя. Вода отдает свое тепло испарителям, нагревая при этом морскую воду до 40—45°С. Подогретая таким образом вода в камере, где давление достигает 0,007—0,008 МПа, начинает частично испаряться, образуя вторичный пар. В результате конденсации вторичного пара в конденсаторе, составляющем вместе с испарителем-генератором блок-секцию, получают конденсат пресной воды, т. е. дистиллят.
mykonspekts.ru
Принцип работы конденсатора - Электротехника
Часто в радиоэлектронике возникает необходимость изменения скорости поступления электрического заряда в цепь. В фотовспышке нужно быстро, импульсно подавать напряжение на светоизлучающий элемент, так, чтобы лампа или светодиод загорались и тут же гасли. В приборах сберегательного назначения, например призванных гасить лампу не сразу, а постепенно, напряжение необходимо понижать плавно. Указанным целям, а также ряду других, служат конденсаторы. Они представляют собой электрорадиоэлементы, которые могут накапливать заряд и энергию электрического поля с последующей отдачей накопленного. Такое действие обеспечивается особой конструкцией устройства: наличием пластин-проводников (обкладок), между которыми расположен слой диэлектрика.
Принцип работы конденсатора в цепях постоянного и переменного тока разный. Когда к конденсатору подключается источник постоянного тока, заряд питающего элемента переходит на обкладки электрорадиоэлемента и накапливается на них, увеличивая напряжение. Разница между напряжением на источнике тока и конденсаторе постепенно сокращается, а с полным исчезновением останавливается процесс зарядки радиоэлемента и разрывается электрическая цепь.
В сети переменного напряжения конденсатор работает как сопротивление. Это происходит за счёт образования в нём токов, противоположно направленных тем, что поступают от источника переменного тока. Величина сопротивления обратно пропорциональна частоте тока: чем выше частота, тем ниже сопротивление и, наоборот, сопротивлением тем выше, чем частота тока ниже.
Характеристики конденсаторов
Конденсаторы характеризуются множеством характеристик, среди которых основными можно назвать следующие:
Ёмкость. Отражает возможность накопления конденсатором электрического заряда, измеряется в фарадах. Для сборки большинства устройств изготавливают конденсаторы с ёмкостью от одного пикофарада до нескольких тысяч микрофарад. Электрорадиоэлементы с ёмкостью больше фарада изготавливаются реже, но в последнее время их начали часто использовать как альтернативу аккумуляторам. Одним фарадом характеризуется конденсатор, в котором заряд в один кулон создаёт напряжение на обкладках, равное одному вольту.
Полярность. Определяет расположение ёмкостной радиодетали в цепи постоянного тока. Электролитические конденсаторы требует корректное включение в цепь: необходимо строго соблюдать полярность конденсатора и поступающего на него тока, иначе произойдёт разрушение диэлетрика, снизится сопротивление, увеличится напряжение, в результате чего электролит вскипит, а это грозит взрывом конденсатора.
Сопротивление. Эквивалентное последовательное сопротивление ёмкостного радиоэлемента отражает возможное рассеивание мощности при протекании токов высокой частоты. Сопротивление диэлектрика определяет возможность саморазряда конденсатора. Сопротивление конденсатора обоих видов является паразитным параметром, т. е. таким, чьё присутствие нежелательно.
Виды конденсаторов
Классификация ёмкостных радиоэлементов может производиться по разным основаниям. В приборостроении большое значение имеет материал изготовления диэлектрика. Для той или иной цели изготавливают вакуумные устройства, с керамическим, бумажным, стеклянным изолятором и другие.
Развитие технологий позволило сделать доступным производство конденсаторов, чья ёмкость может меняться. В этой связи выделяют:
Конденсатор постоянной ёмкости, чья способность накапливать заряд неизменна.
Конденсатор переменной ёмкости, имеющий возможность изменения способности накапливать заряд.
Конденсатор подстроечный, имеющий возможность изменения способности накапливать заряд. От предыдущего типа отличается однократностью изменения (в процессе сборки прибора).
Конденсаторы широко используются в приборостроении. Их применение позволяет регулировать поступление тока в цепь, что даёт возможность реализации множества технологически решений.
