คอนเดนเซอร์พื้นผิวเป็นเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อระบายความร้อนด้วย น้ำ ที่ติดตั้งเพื่อควบแน่นไอน้ำ เสีย จากกังหันไอน้ำในโรงไฟฟ้าพลังความร้อน [ ^{1 ] [ 2 ] [ 3 ] คอนเดนเซอร์}เหล่านี้เป็นเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่เปลี่ยนไอน้ำจากสถานะก๊าซเป็นสถานะของเหลวที่ความดันต่ำกว่าความดันบรรยากาศในกรณีที่น้ำหล่อเย็นมีปริมาณจำกัด มักใช้คอนเดนเซอร์ระบายความร้อนด้วยอากาศ อย่างไรก็ตาม คอนเดนเซอร์ระบายความร้อนด้วยอากาศมีราคาแพงกว่ามากและไม่สามารถลดความดัน (และอุณหภูมิ) ของไอน้ำเสียจากกังหันไอน้ำให้ต่ำได้เท่ากับคอนเดนเซอร์พื้นผิวระบายความร้อนด้วยน้ำ

นอกจากใช้ในการควบแน่นไอเสียจากกังหันไอน้ำในโรงไฟฟ้าแล้ว คอนเดนเซอร์แบบพื้นผิวยังถูกนำไปใช้ในงานและอุตสาหกรรมอื่นๆ อีกด้วย

ในโรงไฟฟ้าพลังความร้อน วัตถุประสงค์ของคอนเดนเซอร์แบบพื้นผิวคือการควบแน่นไอน้ำเสียจากกังหันไอน้ำเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพ สูงสุด และยังเปลี่ยนไอน้ำเสียจากกังหันให้เป็นน้ำบริสุทธิ์ (เรียกว่าไอน้ำควบแน่น) เพื่อนำกลับมาใช้ใหม่ในเครื่องกำเนิดไอน้ำหรือหม้อไอน้ำเป็นน้ำป้อนหม้อไอน้ำได้ อีกด้วย

กังหันไอน้ำเป็นอุปกรณ์ที่ใช้แปลงความร้อนในไอน้ำให้เป็นพลังงาน กล ความแตกต่างระหว่างความร้อนของไอน้ำต่อหน่วยมวลที่ทางเข้ากังหันและความร้อนของไอน้ำต่อหน่วยมวลที่ทางออกของกังหันแสดงถึงความร้อนที่ถูกแปลงเป็นพลังงานกล ดังนั้น ยิ่งการแปลงความร้อนต่อปอนด์หรือกิโลกรัมของไอน้ำเป็นพลังงานกลในกังหันมากเท่าใด ประสิทธิภาพก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น การควบแน่นไอน้ำเสียของกังหันที่ความดันต่ำกว่าความดันบรรยากาศจะทำให้ความดันไอน้ำลดลงระหว่างทางเข้าและทางออกของกังหันมากขึ้น ซึ่งจะเพิ่มปริมาณความร้อนที่มีอยู่สำหรับการแปลงเป็นพลังงานกล ความร้อนส่วนใหญ่ที่ปลดปล่อยออกมาเนื่องจากการควบแน่นของไอน้ำเสียจะถูกพาไปโดยสารหล่อเย็น (น้ำหรืออากาศ) ที่ใช้ในคอนเดนเซอร์แบบพื้นผิว

แผนภาพด้านข้างแสดงคอนเดนเซอร์พื้นผิวระบายความร้อนด้วยน้ำทั่วไปที่ใช้ในโรงไฟฟ้าเพื่อควบแน่นไอน้ำเสียจากกังหันไอน้ำที่ขับเคลื่อนเครื่องกำเนิดไฟฟ้ารวมถึงการใช้งานอื่นๆ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]}มีการออกแบบการผลิตที่หลากหลายขึ้นอยู่กับผู้ผลิต ขนาดของกังหันไอน้ำ และเงื่อนไขเฉพาะอื่นๆ ของสถานที่

เปลือกหุ้มเป็นส่วนนอกสุดของคอนเดนเซอร์และบรรจุท่อแลกเปลี่ยนความร้อนไว้ภายใน เปลือกหุ้มผลิตจาก แผ่น เหล็กกล้าคาร์บอน และเสริมความแข็งแรงตามความจำเป็นเพื่อให้เปลือกหุ้มมีความแข็งแกร่ง เมื่อจำเป็นตามการออกแบบที่เลือก จะมีการติดตั้งแผ่นกั้นกลางเพื่อทำหน้าที่เป็นแผ่นกั้นที่ช่วยกำหนดเส้นทางการไหลของไอน้ำควบแน่นตามที่ต้องการ แผ่นกั้นเหล่านี้ยังช่วยรองรับและป้องกันการหย่อนตัวของท่อที่มีความยาวมากอีกด้วย

บริเวณด้านล่างของตัวปล่องไอน้ำ ซึ่งเป็นจุดที่น้ำควบแน่นสะสมอยู่ จะมีการติดตั้งท่อระบาย ในบางแบบ อาจมีการติดตั้งบ่อพักน้ำ (มักเรียกว่าบ่อน้ำร้อน ) น้ำควบแน่นจะถูกสูบจากท่อระบายหรือบ่อน้ำร้อนเพื่อนำกลับมาใช้เป็นน้ำป้อนหม้อไอน้ำอีกครั้ง

สำหรับคอนเดนเซอร์แบบระบายความร้อนด้วยน้ำส่วนใหญ่ เปลือกหุ้มจะอยู่ในสภาวะสุญญากาศ [บางส่วน] ในระหว่างสภาวะการทำงานปกติ

สำหรับคอนเดนเซอร์แบบระบายความร้อนด้วยน้ำ สุญญากาศภายในตัวเรือนส่วนใหญ่มักถูกสร้างขึ้นและรักษาไว้โดย ระบบ พ่นไอน้ำ ภายนอก ระบบพ่นไอน้ำดังกล่าวใช้ไอน้ำเป็นของเหลวขับเคลื่อนเพื่อกำจัดก๊าซที่ไม่ควบแน่นซึ่งอาจมีอยู่ในคอนเดนเซอร์ หลักการของเบอร์ นูลลี ใช้ปรากฏการณ์ เวนทูรีซึ่งเป็นกรณีพิเศษของหลักการของเบอร์นูลลี

ปั๊มสุญญากาศเชิงกลที่ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์เช่น แบบ วงแหวนของเหลวก็เป็นที่นิยมสำหรับการใช้งานประเภทนี้เช่นกัน

ที่ปลายแต่ละด้านของเปลือกหุ้ม จะมีแผ่นที่มีความหนาเพียงพอ ซึ่งโดยทั่วไปทำจากสแตนเลสโดยมีรูสำหรับสอดท่อเข้าไปและม้วนเก็บ ปลายด้านทางเข้าของแต่ละท่อจะมีลักษณะเป็นปากระฆังเพื่อให้การไหลของน้ำเป็นไปอย่างราบรื่น ทั้งนี้เพื่อป้องกันการเกิดกระแสน้ำวนที่ทางเข้าของแต่ละท่อซึ่งจะก่อให้เกิดการกัดเซาะ และเพื่อลดแรงเสียดทานของการไหล ผู้ผลิตบางรายแนะนำให้ใช้ชิ้นส่วนพลาสติกที่ทางเข้าของท่อเพื่อป้องกันกระแสน้ำวนกัดเซาะปลายทางเข้า ในหน่วยขนาดเล็ก ผู้ผลิตบางรายใช้ปลอกโลหะเพื่อปิดผนึกปลายท่อแทนการม้วนเก็บ เพื่อรองรับการขยายตัว ตามแนวยาว ของท่อ การออกแบบบางแบบจึงมีข้อต่อขยายตัวระหว่างเปลือกหุ้มและแผ่นท่อเพื่อให้แผ่นท่อสามารถเคลื่อนที่ตามแนวยาวได้ ในหน่วยขนาดเล็ก ท่อจะหย่อนลงเล็กน้อยเพื่อรองรับการขยายตัวของท่อ โดยที่กล่องน้ำที่ปลายทั้งสองด้านยึดติดกับเปลือกหุ้มอย่างแน่นหนา

โดยทั่วไป ท่อจะทำจากสแตนเลส โลหะผสมทองแดง เช่น ทองเหลืองหรือบรอนซ์คิวโปรนิกเกิลหรือไทเทเนียมขึ้นอยู่กับเกณฑ์การเลือกหลายประการ การใช้โลหะผสมที่มีทองแดง เช่น ทองเหลืองหรือคิวโปรนิกเกิลนั้นพบได้น้อยในโรงงานใหม่ๆ เนื่องจากความกังวลด้านสิ่งแวดล้อมเกี่ยวกับโลหะผสมทองแดงที่เป็นพิษ นอกจากนี้ ขึ้นอยู่กับการบำบัดน้ำในวงจรไอน้ำสำหรับหม้อไอน้ำ อาจเป็นที่พึงปรารถนาที่จะหลีกเลี่ยงวัสดุท่อที่มีทองแดง ท่อคอนเดนเซอร์ไทเทเนียมมักเป็นตัวเลือกทางเทคนิคที่ดีที่สุด อย่างไรก็ตาม การใช้ท่อคอนเดนเซอร์ไทเทเนียมได้ถูกยกเลิกไปเกือบหมดแล้วเนื่องจากต้นทุนของวัสดุนี้ที่เพิ่มสูงขึ้นอย่างมาก ความยาวของท่อมีตั้งแต่ประมาณ 85 ฟุต (26 เมตร) สำหรับโรงไฟฟ้าสมัยใหม่ ขึ้นอยู่กับขนาดของคอนเดนเซอร์ ขนาดที่เลือกนั้นขึ้นอยู่กับการขนส่งจากโรงงานผู้ผลิตและความง่ายในการติดตั้ง ณ สถานที่ติดตั้ง เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของท่อคอนเดนเซอร์โดยทั่วไปมีตั้งแต่ 3/4 นิ้ว ถึง 1-1/4 นิ้ว ขึ้นอยู่กับการพิจารณาแรงเสียดทานของน้ำหล่อเย็นคอนเดนเซอร์และขนาดโดยรวมของคอนเดนเซอร์

แผ่นท่อที่ปลายแต่ละด้านซึ่งปลายท่อถูกม้วนไว้ สำหรับปลายแต่ละด้านของคอนเดนเซอร์ จะถูกปิดด้วยฝาครอบกล่องที่ทำขึ้นเองซึ่งเรียกว่ากล่องน้ำ โดยมีการเชื่อมต่อแบบหน้าแปลนกับแผ่นท่อหรือเปลือกคอนเดนเซอร์ กล่องน้ำมักจะมีช่องเปิดสำหรับตรวจสอบและทำความสะอาดบนฝาปิดแบบบานพับ

กล่องเก็บน้ำด้านทางเข้าจะมีข้อต่อแบบหน้าแปลนสำหรับวาล์วผีเสื้อ รับน้ำหล่อเย็น ท่อระบายอากาศขนาดเล็กพร้อมวาล์ว มือหมุน สำหรับระบายอากาศในระดับที่สูงขึ้น และวาล์ว ระบายน้ำแบบมือหมุน ที่ด้านล่างเพื่อระบายน้ำออกจากกล่องเก็บน้ำสำหรับการบำรุงรักษา ในทำนองเดียวกัน กล่องเก็บน้ำด้านทางออกจะมีข้อต่อรับน้ำหล่อเย็นขนาดใหญ่วาล์วผีเสื้อข้อต่อระบายอากาศในระดับที่สูงขึ้น และข้อต่อระบายน้ำในระดับที่ต่ำกว่า นอกจากนี้ ยัง มีช่องสำหรับติดตั้ง เทอร์โมมิเตอร์ที่ท่อทางเข้าและทางออกเพื่อวัดอุณหภูมิของน้ำหล่อเย็นเฉพาะจุด

ในเครื่องขนาดเล็ก ผู้ผลิตบางรายผลิตทั้งเปลือกคอนเดนเซอร์และกล่องน้ำจาก เหล็กหล่อ

ด้านน้ำหล่อเย็นของคอนเดนเซอร์:

ท่อ แผ่นยึดท่อ และกล่องน้ำ อาจทำจากวัสดุที่มีส่วนประกอบแตกต่างกัน และสัมผัสกับน้ำที่ไหลเวียนอยู่ตลอดเวลา น้ำนี้ ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบทางเคมี จะทำหน้าที่เป็นอิเล็กโทรไลต์ระหว่างส่วนประกอบที่เป็นโลหะของท่อและกล่องน้ำ ทำให้เกิดการกัดกร่อน ทางไฟฟ้า ซึ่งจะเริ่มต้นจากวัสดุที่เป็นขั้วบวกมากกว่าก่อน

คอนเดนเซอร์ที่ใช้น้ำทะเลเป็นสารหล่อเย็นโดยเฉพาะอย่างยิ่งน้ำทะเลที่มีสารเคมีปนเปื้อนจะมีคุณสมบัติการกัดกร่อนที่แย่ที่สุด น้ำในแม่น้ำที่มีสารปนเปื้อนก็ไม่เหมาะสมสำหรับการใช้เป็นน้ำหล่อเย็นในคอนเดนเซอร์เช่นกัน

ต้องยอมรับผลกระทบจากการกัดกร่อนของน้ำทะเลหรือน้ำในแม่น้ำ และต้องหามาตรการแก้ไข วิธีหนึ่งคือการใช้โซเดียมไฮโปคลอไรต์หรือคลอรีนเพื่อป้องกันการเจริญเติบโตของสิ่งมีชีวิตในทะเลบนท่อหรือท่อน้ำ การปฏิบัตินี้ต้องได้รับการควบคุมอย่างเข้มงวดเพื่อให้แน่ใจว่าน้ำที่ไหลเวียนกลับสู่ทะเลหรือแม่น้ำจะไม่ได้รับผลกระทบ

ด้านไอน้ำ (ด้านเปลือก) ของคอนเดนเซอร์:

ความเข้มข้นของก๊าซที่ไม่ละลายน้ำจะสูงในบริเวณท่อที่มีอากาศ ดังนั้นท่อเหล่านี้จึงเสี่ยงต่อการกัดกร่อนในอัตราที่สูงกว่า บางครั้งท่อเหล่านี้อาจเกิดการแตกร้าวจากการกัดกร่อนเนื่องจากความเค้น หากความเค้นดั้งเดิมไม่ได้รับการคลายออกอย่างสมบูรณ์ในระหว่างการผลิต เพื่อแก้ไขผลกระทบจากการกัดกร่อนเหล่านี้ ผู้ผลิตบางรายจึงใช้ท่อที่มีความทนทานต่อการกัดกร่อนสูงกว่าในบริเวณนี้

เมื่อปลายท่อเกิดการสึกกร่อน อาจมีโอกาสที่น้ำหล่อเย็นจะรั่วเข้าไปด้านไอน้ำ ทำให้ไอน้ำควบแน่นหรือน้ำควบแน่นปนเปื้อน ซึ่งเป็นอันตรายต่อเครื่องกำเนิดไอน้ำนอกจากนี้ ชิ้นส่วนอื่นๆ ของกล่องน้ำอาจได้รับผลกระทบในระยะยาว ทำให้ต้องซ่อมแซมหรือเปลี่ยนใหม่ ซึ่งส่งผลให้ต้องหยุดการทำงานเป็นเวลานาน

โดยทั่วไปแล้วจะใช้ การป้องกันด้วยกระแสไฟฟ้า (Cathodic protection) เพื่อแก้ไขปัญหานี้แผ่นสังกะสี(ซึ่งมีราคาถูกที่สุด) จะถูกติดตั้งในตำแหน่งที่เหมาะสมภายในกล่องน้ำ แผ่นสังกะสีเหล่านี้จะเกิดการกัดกร่อนก่อนเนื่องจากอยู่ต่ำที่สุดในบรรดาแผ่นแอโนด ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีการตรวจสอบและเปลี่ยนแผ่นสังกะสีเหล่านี้เป็นระยะ ซึ่งจะใช้เวลาหยุดทำงานค่อนข้างน้อย กล่องน้ำที่ทำจากแผ่นเหล็กยังได้รับการปกป้องภายในด้วยสีอีพ็อกซี่อีกด้วย

อย่างที่คาดไว้ เมื่อมีน้ำไหลเวียนหลายล้านแกลลอนผ่านท่อคอนเดนเซอร์ ไม่ว่าจะเป็นน้ำทะเลหรือน้ำจืด สิ่งใดก็ตามที่ปะปนอยู่ในน้ำที่ไหลผ่านท่อก็จะไปเกาะอยู่บนแผ่นรองท่อคอนเดนเซอร์ (ที่กล่าวถึงไปแล้ว) หรือภายในท่อเองได้ การเกิดคราบสกปรกบนท่อของคอนเดนเซอร์แบบพื้นผิวแบ่งออกเป็น 5 ประเภทหลัก ได้แก่ คราบสกปรกที่เป็นอนุภาค เช่น ตะกอนและดินเหนียวคราบสกปรกทางชีวภาพเช่น เมือกและไบโอฟิล์มคราบตะกรันและการตกผลึก เช่น แคลเซียมคาร์บอเนต คราบสกปรกขนาดใหญ่ ซึ่งอาจรวมถึงสิ่งต่างๆ ตั้งแต่หอยมุกม้าลายที่สามารถเจริญเติบโตบนแผ่นรองท่อ ไปจนถึงเศษไม้หรือเศษวัสดุอื่นๆ ที่อุดตันในท่อ และสุดท้ายคือ ผลิตภัณฑ์จากการกัดกร่อน (ที่กล่าวถึงไปแล้ว)

ขึ้นอยู่กับระดับความสกปรก การเกิดคราบสกปรกอาจส่งผลกระทบอย่างรุนแรงต่อความสามารถของคอนเดนเซอร์ในการควบแน่นไอน้ำเสียจากกังหัน เมื่อคราบสกปรกสะสมภายในท่อ จะเกิดคุณสมบัติเป็นฉนวน และคุณสมบัติการถ่ายเทความร้อนของท่อจะลดลง ซึ่งมักจะต้องลดความเร็วของกังหันลงเพื่อให้คอนเดนเซอร์สามารถรับมือกับไอน้ำเสียที่เกิดขึ้นได้ โดยทั่วไปแล้ว สิ่งนี้อาจทำให้โรงไฟฟ้าเสียค่าใช้จ่ายสูงขึ้นในรูปของการลดกำลังการผลิต การใช้เชื้อเพลิงเพิ่มขึ้น และการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) เพิ่มขึ้น การลดกำลังการทำงาน_ของกังหันเพื่อรองรับท่อที่สกปรกหรืออุดตันของคอนเดนเซอร์ เป็นสัญญาณบ่งชี้ว่าโรงไฟฟ้าจำเป็นต้องทำความสะอาดท่อเพื่อให้กลับมาทำงานได้ตามกำลังการผลิตเต็มพิกัดมีวิธีการทำความสะอาดหลายวิธีให้เลือกใช้ รวมถึงวิธีออนไลน์และออฟไลน์ ขึ้นอยู่กับสภาพเฉพาะของโรงไฟฟ้าแต่ละแห่ง

• การระเหยในสุญญากาศ
• การทำความเย็นแบบสุญญากาศ
• พลังงานความร้อนจากมหาสมุทร (OTEC)
• การเปลี่ยนคอนเดนเซอร์แบบบารอมิเตอร์ในระบบอีเจ็กเตอร์ที่ขับเคลื่อนด้วยไอน้ำ
• การกู้คืนพลังงานความร้อนใต้พิภพ
• ระบบการกลั่นน้ำทะเล

มีการใช้มาตรฐานการทดสอบระดับชาติและระดับนานาชาติเพื่อกำหนดมาตรฐานขั้นตอนและคำจำกัดความที่ใช้ในการทดสอบคอนเดนเซอร์ขนาดใหญ่ ในสหรัฐอเมริกาASMEได้เผยแพร่มาตรฐานการทดสอบประสิทธิภาพหลายฉบับสำหรับคอนเดนเซอร์และเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน ซึ่งรวมถึง ASME PTC 12.2-2010, Steam Surface Condensers และ PTC 30.1-2007, Air cooled Steam Condensers