凝汽器(卷名：机械工程)
condenser
将蒸汽冷凝成液体的一种换热器，又称冷凝器。凝汽器主要用于汽轮机和化工生产流程中。凝汽器用于汽轮机时，除将汽轮机的排汽冷凝成水供锅炉重新使用外，还能在汽轮机排汽处建立一个远低于大气压的真空，从而大大提高汽轮机的输出功率和热经济性。
按蒸汽凝结方式的不同凝汽器可分为表面式（也称间壁式）和混合式（也称接触式）两类。在表面式凝汽器中，与冷却介质隔开的蒸汽在冷却壁面上（通常为金属管子）被冷凝成液体。冷却介质可以是水或空气。水冷表面式凝汽器按冷却水的流动方式分为单流程(图1)、双流程(图2)两种。在混合式凝汽器中，蒸汽是在与冷却介质混合的情况下被冷凝成液体的。被冷凝的蒸汽既可是水蒸汽，也可是其他物质的蒸气。
水冷表面式凝汽器 主要由壳体、管束、热井、水室等部分组成。汽轮机的排汽通过喉部进入壳体，在冷却管束上冷凝成水并汇集于热井，由凝结水泵抽出。冷却水（又称循环水）从进口水室进入冷却管束并从出口水室排出。为保证蒸汽凝结时在凝汽器内维持高度真空和良好的传热效果，还配有抽气设备，它不断将漏入凝汽器中的空气和其他不凝结气体抽出。抽气设备主要有射水抽气器、射汽抽气器、机械真空泵和联合真空泵等。
空冷表面式凝汽器 空气借助风机在管束外侧横向通过或自然通风，而蒸汽在管束内流动被冷凝成水。为提高管外传热，这种凝汽器均采用外肋片管。它的背压比水冷凝器高得多。
混合式凝汽器 有喷雾式和平面射流式两种。在喷雾式凝汽器中，冷却水被雾化成滴状；而在平面射流式中，冷却水以膜状与汽轮机的排汽接触。一般多采用平面射流式结构，因它具有更高的真空，能把不凝结气体全部排出。
应用特点 在电站汽轮机和船用汽轮机上，为保证回收的凝结水不受冷却水污染以满足锅炉给水纯洁度要求，需要采用表面式凝汽器。在工作蒸汽不需回收时，如地热汽轮机中可采用混合式凝汽器。
在化工生产流程中，既有采用混合式凝汽器的，如真空蒸发系统中的大气式凝汽器或射水式凝汽器，也有采用表面式凝汽器的，如精馏塔中的凝汽段。
水冷表面式凝汽器，通常都采用直流供水冷却系统（图3a），对于缺水地区的汽轮机，保证足够的冷却水供应是一个严重问题，因此往往采用湿式冷却塔冷却系统（图3b），将从凝汽器流出的冷却水在塔内与空气接触并冷却后，再送往凝汽器继续使用，但仍需要补充一定数量的被蒸发掉的冷却水。另外，也可采用干式冷却系统（图3c），将汽轮机的排汽用管道直接送往空气凝汽器冷却；或用间接冷却系统（图3d），将大部分凝结水送往空气冷却器，冷却后作为冷却水通往混合式凝汽器，使汽轮机的排汽凝结成水。
凝汽器的设计 设计汽轮机凝汽器时，应根据汽轮机排汽量、排汽面积、年或月平均水温和供水方式，对背压、冷却水倍率（指冷却水量与被冷凝蒸汽量的质量比，一般为 50～120）和冷却水管内流速等进行技术经济比较，确定最佳方案。凝汽器在结构上应有合理的管束排列，以提高总的传热系数和降低汽侧阻力；合理布置空气冷却区和抽气口，防止形成空气死区；配备有效的抽气设备，以保证良好的热交换；喉部要有良好的空气动力特性，以保证排汽较均匀地进入冷却管束，不致形成汽流旋涡而浪费部分冷却面积；整个外壳要有良好的气密性和足够的刚度，以利于提高真空严密性和防止外壳变形；要使汽流良好地加热凝结水，并达到一定的除氧效果；根据管子振动计算选择合理的中间支撑板跨距，避免运行时引起管束共振而使管束遭到破坏。