汽轮机主要辅助设备.docx

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汽轮机主要辅助设备

汽轮机主要辅助设备

1．汽轮机的辅助设备主要有哪些？

*n;S!

m/R;z0B9z:

  汽轮机设备除了本体、保护调节及供油设备外，还有许多重要的辅助设备。

主要有凝汽器、回热加热设备、除氧器等。

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2．凝汽器由哪些设备组成？

  汽轮机凝汽设备主要由凝汽器、循环水泵、抽气器、凝结水泵等组成。

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3．凝汽设备的作用是什么？

4G*g.^;F$d）_6~  |  凝汽设备的作用是：

  ⑴凝汽器用来冷却汽轮机排汽，使之凝结为水，再由凝结水泵送到除氧器，经给水泵送到锅炉。

凝结水在发电厂是非常珍贵的，尤其对高温、高压设备。

因此在汽轮机运行中，监视和保证凝结水是非常重要的。

  ⑵在汽轮机排汽口造成高度真空，使蒸汽中所含的热量尽可能被用来发电，因此，凝汽器工作的好坏，对发电厂经济性影响极大。

6J）R2q）T4[1X/d.k  ⑶在正常运行中凝汽器有除气作用，能除去凝结水中的含氧，从而提高给水质量防止设备腐蚀。

+p1K%P2u&J2H$E4．凝汽器的工作原理是怎样的？

5h:

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E:

~0s$A  凝汽器中真空的形成主要原因是由于汽轮机的排汽被冷却成凝结水，其比容急剧缩小。

如蒸汽在绝对压力4kPa时蒸汽的体积比水的体积大3万多倍。

当排汽凝结成水后，体积就大为缩小，使凝汽器内形成高度真空。

（u8T6z$[$z"T1]  凝汽器的真空形成和维持必须具备三个条件：

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^%n）l&i1S:

（f  ⑴凝汽器铜管必须通过一定的冷却水量。

2F'a#A/Q7V3P"R.}  r  ⑵凝结水泵必须不断地把凝结水抽走，避免水位升高，影响蒸汽的凝结。

-M#Q5s+o7X  P;e  ⑶抽气器必须把漏入的空气和排汽不凝结的气体抽走。

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5．对凝汽器的要求是什么？

  对凝汽器的要求是：

%D  H6T4^"~;m  ⑴有较高的传热系数和合理的管束布置。

  ⑵凝汽器本体及真空管系统要有高度的严密性。

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P5m  ⑶汽阻及凝结水过冷度要小。

:

U.m&`1d%[（w;i（{"M'x2]  ⑷水阻要小。

  ⑸凝结水的含氧量要小。

  ⑹便于清洗冷却水管。

  ⑺便于运输和安装。

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#v  q%~9V%a0]+S;X6．凝汽器有哪些分类方式？

9d*Z-V5X$I  按换热的方式，凝汽器可分为混合式和表面式两大类。

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m8p  J-B.F%a4D5c  表面式凝汽器又可分为：

按冷却水的流程，分为单道制、双道制、三道制。

按水侧有无垂直隔板，分为单一制和对分制。

）V"m*\3|）g#P3q6S（z  按进入凝汽器的汽流方向，分为汽流向下式、汽流向上式、汽流向心式、汽流向侧式。

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7．什么是混合式凝汽器什么是表面式凝汽器

汽-L2w;Q$f6t4[,G,O9A/R轮机的排汽与冷却水直接混合换热的叫混合式凝汽器。

这种凝汽器的缺点是凝结水不能回收，一般应用于地热电站。

汽轮机排汽与冷却水通过铜管表面进行间接换热的凝汽器叫做表面式凝汽器。

现在一般电厂都是用表面式凝汽器。

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8．通常表面式凝汽器的构造由哪些部件组成？

  凝汽器主要由外壳、水室、管板、铜管、与汽轮机连接处的补偿装置和支架等部件组成。

凝汽器有一个圆形（或方形）的外壳，两端为冷却水水室，冷却水管固定在管板上，冷却水从进口流入凝汽器，流经管束后，从出水口流出。

汽轮机的排汽从进汽口进入凝汽器与温度较低的冷却水管外壁接触而放热凝结。

排汽所凝结的水最后聚集在热水井中，由凝结水泵抽出。

不凝结的气体流经空气冷却区后，从空气抽出口抽出。

以上就是凝汽器的工作过程。

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W+P8J9u+A,Z9．大机组的凝汽器外壳由圆形改为方形有什么优缺点？

-3X#v4f$d  凝汽器外壳由圆形改为方形（矩形），使制造工艺简化，并能充分利用汽轮机下部空间。

在同样的冷却面积下，凝汽器的高度可降低，宽度可缩小，安装也比较方便。

但方形外壳受压性能差，需用较多的槽钢和撑杆进行加固。

8C9f3u（e  ~+I/S3`10．汽流向侧式凝汽器有什么特点？

  汽轮机的排汽进入凝汽器后，因抽气口处压力最低，所以汽流向抽气口处流动。

汽流向侧式凝汽器有上下直通的蒸汽通道，保证了凝结水与蒸汽的直接接触。

一部分蒸汽由此通道进入下部，其余部分从上面进入管束的两半，空气从两侧抽出。

在这类凝汽器中，当通道面积足够大时，凝结水过冷度很小，汽阻也不大。

国产机组多数采用这种型式。

0m1g6`2B8o1Q11．汽流向心式凝汽器又有什么特点？

  O#W+g  R;e2V:

q'L8x  汽流向心式凝汽器，蒸汽被引向管束的全部外表面，并沿半径方向流向中心的抽气口。

在管束的下部有足够的蒸汽通道，使向下流动的凝结水及热水井中的凝结水与蒸汽相接触，从而凝结水得到很好的回热。

这种凝汽器还由于管束在蒸汽进口侧具有较大的通道，同时蒸汽在管束中的行程较短，所以汽阻比较小。

此外，由于凝结水与被抽出的蒸汽空气混合物不接触，保证了凝结水的良好除氧作用。

其缺点是体积较大。

国产200MW机组就采用这种凝汽器。

1L;y%P%E.N）P  [,t0Y12．国产125MW汽轮机的凝汽器结构有哪些主要特点？

  国产125MW汽轮机的凝汽器结构有如下特点：

）k2S/v:

\"P4,v  ⑴凝汽器冷却水管采用带状布置，按三角形排列。

管子两端用胀管法固定时，铜管造成一定的拱度，中间紧固在六块中间隔板上，以增加管子的刚性，改善管子的振动特性，避免共振，同时可以补偿壳体和钢管的热膨胀差。

  ⑵外壳钢板焊接，弹簧支座支承，上面通过排汽管与低压缸排汽口焊接。

运行中凝汽器与冷却水的重量基本上都由弹簧支座支承。

采用弹簧支座便于汽轮机和凝汽器受热膨胀或冷却时收缩。

  ⑶集水箱中设有淋水盘式的真空除氧装置。

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/_8F'~;d2l7T-J,B13．凝汽器钢管在管板上如何固定？

  凝汽器铜管在管板上的固定方法主要有垫装法、胀管法、焊接法（钛管）。

垫装法是将管子两端置于管板上，再用填料加以密封。

优点是当温度变化时，铜管能自由胀缩，但运行时间长了，填较会腐烂而造成漏水。

胀管法是将铜管置于管板上后，用专用的胀管器将铜管扩胀，扩管后的铜管管端外径比原来大1～，与管板间保持严密接触，不易漏水。

这种方法工艺简单、严密性好，现在广泛在凝汽器上采用。

14．凝汽器与汽轮机排口是怎样连接的排汽缸受热膨胀时如何补偿

凝汽器与排汽口的连接方式有焊接、法兰连接、伸缩节连接三种。

大机组为保证连接处的严密性，一般用焊接连接。

当用焊接方法或法兰盘连接时，凝汽器下部用弹簧支撑。

排汽缸受热膨胀时，靠支承弹簧的压缩变形来补偿。

小机组用伸缩节连接时，凝汽器放置在固定基础上，排汽缸的温度变化时，膨胀靠伸缩节补偿。

也有的凝汽器上部用波形伸缩节与排汽缸连接，下部仍用弹簧支承。

%|#d3N&Y$X+a-a-$G.F15．什么是凝汽器的热力特性曲线？

2}0r:

d05L2E  W:

k  凝汽器内压力的高低是受许多因素影响的，其中主要因素是汽轮机排入凝汽器的蒸汽量、冷却水的进口温度、冷却水量。

这些因素在运行中都会发生很大的变化。

凝汽器的压力与凝汽量、冷却水进口温度、冷却水量之间的变化关系称为凝汽器的热力特性。

在冷却面积一定，冷却水量也一定时，对应于每一个冷却水进水温度，可求出凝汽器压力与凝汽量之间的关系，将此关系绘成曲线，即为凝汽器的热力特性曲线。

16．凝汽器热交换平衡方程式如何表示？

  凝汽器热交换平衡方程式的物理意义是：

&M+U.l  d,U9a  排汽凝结时放出的热量等于冷却水带走热量。

  方程式为：

Dc（hc－hc’）＝Dw（t2－t1）cw（4-1）

      式中Dc——进入凝汽器的蒸汽量，kg／h；

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d:

f:

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l        hc——汽轮机排汽的焓值，kJ／kg；

        hc’——凝结水的焓值，kJ／kg；

        t1、t2——冷却水的进、出水温度，℃；

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K3H$_        cw——冷却水的比热容，kJ／（kg•℃）；

4Z4V&q/]"e0f4s&W8I7k+t4t        Dw——进入凝汽器的冷却水量，kg／h.

%X）r#S-v  u（f4n        式中（hc－hc’）的数值在（510～520）×kJ／kg之间，近似取520×kJ／kg。

17.什么叫凝汽器的的冷却倍率？

  凝结1kg排汽所需要的冷却水量，称为冷却倍率。

  其数值为进入凝汽器的冷却水量与进入凝汽器的汽轮机排汽量之比。

一般取50～80。

5x+s3]）@,R-O9U18．什么是凝汽器的极限真空？

  凝汽设备在运行中应该从各方面采取措施以获得良好真空。

但真空的提高也不是越高越好，而有一个极限。

这个真空的极限由汽轮机最后一级叶片出口截面的膨胀极限所决定。

当通过最后一级叶片的蒸汽已达到膨胀极限时，如果继续提高真空，不可能得到经济上的效益，反而会降低经济效益。

简单地说，当蒸汽在末级叶片中的膨胀达到极限时，所对应的真空称为极限真空，也有的称之为临界真空。

  q9Z*L;S;V1u）^;T19．什么是凝汽器的最有利真空？

  对于结构已确定的凝汽器，在极限真空内，当蒸汽参数和流量不变时，提高真空使蒸汽在汽轮机中的可用焓降增大，就会相应增加发电机的输出功率。

但是在提高真空的同时，需要向凝汽器多供冷却水，从而增加循环水泵的耗功。

由于凝汽器真空提高，使汽轮机功率增加与循环水泵多耗功率的差数为最大时的真空值称为凝汽器的最有利真空（即最经济真空）。

影响凝汽器最有利真空的主要因素是：

进入凝汽器的蒸汽流量、汽轮机排汽压力、冷却水的进口温度、循环水量（或是循环水泵的运行台数）、汽轮机的出力变化及循环水泵的耗电量变化等。

实际运行中则是根据凝汽量及冷却水进口温度来选用最有利真空下的冷却水量，也即是合理调度使用循环水泵的容量和台数。

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20．什么是凝汽器的额定真空？

  一般汽轮机铭牌排汽绝对压力对应的真空是凝汽器的额定真空。

这是指机组在设计工况、额定功率、设计冷却水量时的真空。

这个数值并不是机组的极限真空值。

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21．凝汽器铜管的清洗方法有哪些？

  当凝汽器冷却水管结垢或被杂物堵塞时，便破坏了凝汽器的正常工作。

使真空下降。

因此必须定期清洗铜管，使其保持较高的清洁程度。

  清洗方法通常有以下几种：

  ⑴机械清洗。

机械清洗即用钢丝刷、毛刷等机械，用人工清洗水垢。

缺点是时间长，劳动强度大，此法已很少采用。

  ⑵酸洗。

当凝汽器铜管结有硬垢，真空无法维持时应停机进行酸洗。

用酸液溶解去除硬质水垢。

去除水垢的同时还要采取适当措施防止铜管被腐蚀。

  ⑶通风干燥法。

凝汽器有软垢污泥时，可采用通风干燥法处理，其原理是使管内微生物和软泥龟裂，再通水冲走。

#H/u8@1Z4c5v  ⑷反冲洗法。

凝汽器中的软垢还可以采用冷却水定期在铜管中反向流动的反冲洗法来清除。

这种方法的缺点是要增加管道阀门的投资，系统较复杂。

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I-M3x）X%~8G9D&a  ⑸胶球连续清洗法。

是将比重接近水的胶球投入循环水中，利用胶球通过冷却水管，清洗铜管内松软的沉积物。

是一种较好的清洗方法，目前我国各电厂普遍采用此法。

  ⑹高压水泵（15～20MPa）。

高速水流击振冲洗法。

.U"y1O0v$O.o5p（e0^  m22．简述凝汽器胶球清洗系统的组成和清洗过程？

%\*c6e3x%_8h5R%z）V    胶球连续清洗装置所用胶球有硬胶球和软胶球两种，清洗原理亦有区别。

硬胶球的直径比铜管内径小1～2mm，胶球随冷却水进入铜管后不规则地跳动，并与铜管内壁碰撞，加之水流的冲刷作用，将附着在管壁上的沉积物清除掉，达到清洗的目的。

软胶球的直径比铜管大1～2mm，质地柔软的海绵胶球随水进入铜管后，即被压缩变形与铜管壁全周接触，从而将管壁的污垢清除掉。

胶球自动清洗系统由胶球泵、装球室、收球网等组成。

清洗时把海绵球填入装球室，起动胶球泵，胶球便在比循环水压力略高的压力水流带动下，经凝汽器的进水室进入铜管进行清洗。

由于胶球输送管的出口朝下，所以胶球在循环水中分散均匀，使各铜管的进球率相差不大。

胶球把铜管内壁抹擦一遍，流出铜管的管口时，自身的弹力作用使它恢复原状，并随水流到达收球网，被胶球泵入口负压吸入泵内，重复上述过程，反复清洗。

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23．凝汽器胶球清洗收球率低有哪些原因？

  收球率低的原因如下：

    ⑴活动式收球网与管壁不密合，引起“跑球”。

    ⑵固定式收球网下端弯头堵球，收球网脏污堵球。

    ⑶循环水压力低、水量小，胶球穿越铜管能量不足，堵在管口。

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D*m%f    ⑷凝汽器进口水室存在涡流、死角，胶球聚集在水室中。

-Y3R（[5a（i8W+q2F    ⑸管板检修后涂保护层，使管口缩小，引起堵球。

    ⑹新球较硬或过大，不易通过铜管。

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G  S3l）q2f    ⑺胶球比重太小，停留在凝汽器水室及管道顶部，影响回收。

胶球吸水后的比重应接近于冷却水的比重。

24．怎样保证凝汽器胶球清洗的效果？

  为保证胶球清洗的效果，应做好下列工作：

  ⑴凝汽器水室无死角，连接凝汽器水侧的空气管、放水管等要加装滤网，收球网内壁光滑不卡球，且装在循环水出水管的垂直管段上。

  ⑵凝汽器进口应装二次滤网，并保持清洁，防止杂物堵塞铜管和收球网。

  ⑶胶球的直径一般要比铜管大1～2mm或相等，这要通过试验确定。

发现胶球磨损直径减小或失去弹性，应更换新球。

  ⑷投入系统循环的胶球数量应达到凝汽器冷却水一个流程铜管根数的20%。

  ⑸每天定期清洗，并保证1h清洗时间。

  ⑹保证凝汽器冷却水进出口一定的压差，可采用开大清洗侧凝汽器出水阀以提高出口虹吸作用和提高凝汽器进口压力的办法。

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*l.{,[2y/g/_4V  Y4z25．凝汽器进口二次滤网的作用是什么二次滤网有哪两种形式？

'_$w0q%c8L*R.N0t1R/M  虽然在循环水泵进口装设有拦污栅、回转式滤网等设备，但仍有许多杂物进入凝汽器，这些杂物容易堵塞管板、铜管，也会堵塞收球网。

这样不仅降低了凝汽器的传热效果，而且有可能会使胶球清洗装置不能正常工作。

为了使进入凝汽器的冷却水进一步得到过滤，在凝汽器循环水进口管上装设二次滤网。

对二次滤网的要求，既要过滤效果好，又要水流的阻力损失小，二次滤网分内旋式和外旋式滤网二种。

外旋式滤网带蝶阀的旋涡式，改变水流方向产生扰动，使杂物随水排出。

内旋式滤网的网芯由液压设备转动，上面的杂物被固定安置的括板刮下，并随水流排入凝汽器循环水出水管。

两种形式比较，内旋式二次滤网清洗排污效果好。

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o26．凝汽器铜管腐蚀、损坏造成泄漏的原因有哪些？

  运行中的凝汽器铜管腐蚀损伤大致可分为三种类型。

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t9H.H9Q9d/E  ⑴电化学腐蚀由于铜管本身材料质量关系引起电化学腐蚀，造成铜管穿孔，脱锌腐蚀。

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o  ⑵冲击腐蚀由于水中含有机械杂物在管口造成涡流，使管子进口端产生溃疡点和剥蚀性损坏。

  ⑶机械损伤造成机械损伤的原因主要是铜材的热处理不好，管子在胀接时产生的应力以及运行中发生共振等原因造成铜管裂纹。

凝汽器铜管的腐蚀，其主要形式是脱锌。

腐蚀部分的表面因脱锌而成海绵状，使铜管变得脆弱。

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s/i$K4v27．防止铜管腐蚀的方法有哪些？

  防止铜管腐蚀有如下方法：

  ⑴采用耐腐蚀金属制作凝汽器管子，如用钛管制成冷却水管。

  ⑵硫酸亚铁或铜试剂处理经硫酸亚铁处理的铜管不但能有效地防止新铜管的脱锌腐蚀，而且对运行中已经发生脱锌腐蚀的旧铜管，也可在锌层表面形成一层紧密的保护膜，能有效地抑制脱锌腐蚀的继续发展。

  ⑶阴极保护法阴极保护法也是一种防止溃疡腐蚀的措施，采用这种方法可以保护水室、管板和管端免遭腐蚀。

  ⑷冷却水进口装设过滤网和冷却水进行加氯处理。

*O.]2V$J:

v  A6P:

s  ⑸采取防止脱锌腐蚀的措施，添加脱锌抑制剂。

防止管壁温度上升，消除管子内表面停滞的沉积物，适当增加管内流速。

-k/j-v%r#d,P'x,^'f9W  ⑹加强新铜管的质量检查试验和提高安装工艺水平。

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28．什么是阴极保护法它的的原理是什么？

4i$_8r"L6k*}.g7m1J$w  阴极保护法是防止铜管电腐蚀的一种方法，常用外部电源法和牺牲阳极法两种。

阴极保护法的原理如下：

不同的金属在溶液中具有不同的电位，同一种金属在溶液中，由于表面材质的不均匀性，表面的各部位的电位也不同。

所以不同的金属（较靠近的）或同一种金属浸泡在溶液中，便会在金属之间（或各部位之间）产生电位差，这种电位差就是产生电化学腐蚀的动力。

腐蚀发生时只有金属的阳极遭受腐蚀，而阴极不受腐蚀，要防止这种腐蚀的产生，就得消除它们的电位差。

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29．什么是牺牲阳极法？

-t.Z7M$e$`0]  牺牲阳极法就是在凝汽器水室内安装一块金属作为阳极，它的电位低于被保护物（管板、管端、水室），而使整个水室、管板和管端成为阴极。

在溶液（冷却水）的浸泡下，电化学腐蚀就只腐蚀装上的金属板，就是牺牲阳极保护了管板等金属免受腐蚀。

受腐蚀的金属板阳极可以定期更换，材料为高纯度锌板、锌合金或纯铁。

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9j（H4x6@2U7a（s30．什么是外部电源法？

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b  ~'m"I1b  外部电源法是在水室内装上外加电极接直流电源。

水室接电源的负极做阴极，外加电极电源的正极作为阳极。

当电源接入，通以电流时，水室、管板、管端各部分成为阴极免受腐蚀，从而得到保护。

阳极材料一般选择磁性氧化铁及铝合金。

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31．改变凝汽器冷却水量的方法有哪几种？

  改变冷却水量的方法有：

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E（d$s7M  ⑴采用母管制供水的机组，根据负荷增减循环水泵运行的台数，或根据水泵容量大小进行切换使用。

  ⑵对于可调叶片的循环水泵，调整叶片角度。

  ⑶调节凝汽器循环水进水门，改变循环水量。

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32．凝汽器为什么要有热井？

）F（D8X:

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X  热井的作用是集聚凝结水，有利于凝结水泵的正常运行。

热井贮存一定数量的水，保证甩负荷时不使凝结水泵马上断水。

热井的容积一般要求相当于满负荷时约～10min内所聚集的凝结水流量。

"z$x#w-t#i"J'R33．凝汽器汽侧中间隔板起什么作用？

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F0S:

|3Y  为了减少铜管的弯曲和防止铜管在运行过程中振动，在凝汽器壳体中设有若干块中间隔板。

中间隔板中心一般比管板中心高2～5mm，大型机组隔板中心抬高5～10mm。

管子中心抬高后，能确保管子与隔板紧密接触，改善管子的振动特性；管子的预先弯曲能减少其热应力；还能使凝结水沿弯曲的管子中央向两端流下，减少下一排管子上积聚的水膜，提高传热效果，放水时便于把水放净。

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&R7H0^-D,J1`（B%J34．抽气器的作用是什么？

&e1D）Q-V5L&s8_+K-o3T8~  抽气器的作用是不断地将凝汽器内的空气及其它不凝结的气体抽走，以维持凝汽器的真空。

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T$p35．抽气器有哪些种类和型式？

  电站用的抽气器大体可分为两大类：

  ⑴容积式真空泵主要有滑阀式真空泵、机械增压泵和液环泵等。

因价格高、维护工作量大，国产机组很少采用。

/]8C+h5e1v-c6w）K+d  c;T  ⑵射流式真空泵主要是射汽抽气器和射水抽气器等，射汽抽气器按其用途又分为主抽气器和辅助抽气器。

国产中、小型机组用射汽抽气较多，大型机组一般采用射水抽气器。

$S/T8J/L8s%[#Q8C7M36．射水式抽气器的工作原理是怎样的？

）\5[,x%M'k"L  9M8N  从射水泵来的具有一定压力的工作水经水室进入喷嘴，喷嘴将压力水的压力能转变为速度能，水流高速从喷嘴射出，使空气吸入室内产生高度真空，抽出凝汽器内的汽、气混合物，一起进入扩散管，水流速度减慢，压力逐渐升高，最后以略高于大气压力排出扩散管。

在空气吸入室进口装有逆止门，可防止抽气器发生故障时，工作水被吸入凝汽器中。

37.射水式抽气器主要有哪些优缺点？

  ^-@  ]:

R,p,c6I  射水式抽气器具有结构紧凑、工作可靠、制造成本低等优点，因而广泛用于汽轮机凝汽设备中。

缺点是要消耗一部分电力和水，占地面积大。

"H）E%C1}  g%A/s/P"K38．射汽式抽气器的工作有原理是怎样的？

  射汽式抽气器由工作喷嘴、混合室和扩压管三部分组成。

工作蒸汽经过喷嘴时热降很大，流速增高，喷嘴出口的高速蒸汽流，使混合室的压力低于凝汽器的压力，因此凝汽器里的空气就被吸进混合室里。

吸入的空气和蒸汽混合在一起进入扩压管，在扩压管中流速逐渐降低，而压力逐渐升高。

对于一个二级的主抽气器，蒸汽经过一级冷却室冷凝成水，空气再由第二级射汽抽气器抽出。

其工作过程与第一级完全一样，只是在第二级射汽抽气器的扩压管