Конечные параметры пара – это его давление P к и температура T к в конденсаторе. Поскольку в конденсаторе турбины происходит процесс конденсации пара, т.е. фазовый переход, то конечное давление однозначно определяется величиной T к (это температура насыщения при давлении P к). Поэтому достаточно выбрать только один из двух конечных параметров, и обычно это P к.
Чем ниже конечное давление, т.е. чем глубже вакуум в конденсаторе, тем больше теплоперепад на турбину и тем выше мощность и КПД станции.
T к - это температура, при которой конденсируется отработавший в турбине пар. Она (а, стало быть, и величина P к) зависит от температуры охлаждающей воды и температурного напора δ t в стенках трубок конденсатора.
Охлаждающую воду еще называют циркуляционной или технической (сырой) водой. Ее температура зависит от погодных условий и типа системы технического водоснабжения – прямоточной или оборотной.
Величина δ t определяется следующими факторами:
- выбор материала поверхности теплообмена; с точки зрения обеспечения высокой теплопроводности при небольшой скорости коррозии и умеренной стоимости оптимальным вариантом для конденсатора оказались латунные трубки;
- чистота поверхности теплообмена; во многих случаях этот фактор имеет особое значение, ибо в трубках может циркулировать неочищенная охлаждающая вода из природного водоисточника, а образование на внутренних поверхностях конденсаторных трубок малотеплопроводных накипей существенно ухудшает условия теплообмена;
- расход охлаждающей воды; чем он больше, тем выше коэффициент теплопередачи через стенки трубок конденсатора и тем ниже температура, а, значит, и давление, при котором конденсируется пар.
Выбор величины температурного напора в конденсаторе осуществляется путем технико-экономического анализа, поскольку возрастание δ t ведет, с одной стороны, к ухудшению вакуума, но, с другой стороны, уменьшает размеры теплообменной поверхности конденсатора. Кроме того, для снижения δ t необходимо увеличивать расход охлаждающей воды и, как следствие, долю расхода электроэнергии на собственные нужды электростанции.
Отношение расхода охлаждающей воды к расходу пара через конденсатор называется кратностью охлаждения. Очевидно, что существует оптимальное значение этого показателя – по тем же причинам, что и для величины δ t. Обычно кратность охлаждения составляет 40-50.
Со снижением конечного давления возрастают энергетические потери с выходной скоростью из-за уменьшения плотности и увеличения объема отработавшего пара при неизменном сечении выхлопа турбины. Однако это обстоятельство уступает по своей значимости фактору зависимости мощности турбоагрегата от глубины вакуума в конденсаторе.
Выбор конечного давления связан также с числом оборотов турбины. Эрозионный износ лопаток последней ступени зависит от их высоты, а она – от пропуска пара. Поэтому для АЭС с реакторами на тепловых нейтронах, где начальные параметры рабочего тела невысоки и поэтому удельный расход пара примерно в 1,9 раза выше, чем на обычных ТЭС на органическом топливе, желательны тихоходные турбины (1500 об/мин) и несколько повышенное давление пара на выхлопе. Это обеспечивает уменьшение окружной скорости концевых частей лопаток как за счет снижения числа оборотов, так и вследствие сокращения объемного расхода пара.
Обычными являются следующие значения конечного давления пара: на ТЭС на органическом топливе – порядка 3,5 кПа, а на АЭС на тепловых нейтронах – 4,5-6 кПа.