Un condenseur de surface est un type d’échangeur de chaleur souvent utilisé pour condenser de la vapeur sous vide dans le cadre d’une centrale thermique. Le condenseur à tubes et calandre convertit la vapeur de sa phase gazeuse en liquide dans le cadre d’un cycle thermodynamique qui comprend un générateur de vapeur, une pompe et une turbine. La vapeur est condensée sur la surface extérieure de tubes à travers lesquels passent de l’eau de refroidissement. L’eau peut provenir d’un système en boucle fermée ou d’un système ouvert sur une source extérieure. La configuration d’un condenseur de surface est désignée par le nombre de passages, si le système est divisé, et la forme de la coque.
Le cycle thermodynamique utilisant un condenseur de surface incorpore un générateur où l’eau est chauffée pour créer de la vapeur à haute pression. La pression de la vapeur entraîne une turbine pour produire de l’électricité. Le système fait passer la vapeur d’échappement dans le condenseur de surface à une pression plus basse. Le condenseur reconvertit la vapeur en liquide. Une pompe ramène l’eau condensée vers le générateur de vapeur afin que le cycle puisse se répéter.
La forme physique du condenseur est une coque avec un faisceau de tubes qui la traverse. L’eau de refroidissement circule dans les tubes. L’échange de chaleur a lieu lorsque l’eau de refroidissement absorbe la chaleur de la vapeur à travers la surface des tubes. La perte de chaleur fait que la vapeur se transforme en eau liquide, appelée condensat, et tombe au fond du condenseur. L’eau de refroidissement peut être recyclée en boucle fermée ou peut être extraite d’une source extérieure telle qu’un lac ou une rivière et rejetée après avoir traversé le condenseur.
La pression du vide est importante pour l’efficacité du système. L’enveloppe du condenseur de surface est maintenue sous vide en maintenant la température à un point suffisamment bas pour que la pression de vapeur de l’eau soit inférieure à la pression ambiante. Ce niveau abaissé contribue à augmenter la chute de pression dans la turbine, améliorant ainsi le rendement. La pression du vide a tendance à attirer les gaz non condensables, tels que l’air, dans le condenseur. Ces gaz doivent être éliminés pour éviter une réduction de rendement causée par les gaz non condensables entourant les tubes et interférant avec l’échange thermique. L’élimination est également nécessaire pour empêcher la corrosion due à la présence d’oxygène dans le système.
La conception de l’unité peut prévoir que l’eau de refroidissement passe à travers les tubes une fois ou elle peut avoir plusieurs faisceaux de tubes de sorte que l’eau s’écoule d’un bout à l’autre de la coque deux fois ou plus, ou passe. Un condenseur à surface divisée aura des sections et des faisceaux de tubes séparés de sorte qu’une partie de l’unité puisse être arrêtée pour maintenance tandis qu’une autre partie fonctionne toujours. Une unité non divisée avec une seule enveloppe et un faisceau de tubes doit être complètement arrêtée pour tout entretien ou problème. Les enveloppes des condenseurs de surface peuvent avoir des formes rectangulaires ou cylindriques selon l’emplacement de l’équipement et la capacité du système.