Расчёт тепловой схемы атомного энергоблока

Оглавление

 

ИСХОДНЫЕ  ДАННЫЕ 4

РАСЧЕТНО  – ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА 4

I. Выбор основных технологических параметров контура рабочего тела. 4

II. Определение необходимого числа регенеративных подогревателей и давления пара в отборах. 7

III. Расчет процесса расширения пара в проточной части турбины. 12

IV. Расчет подогревателей сетевой воды. 16

V. Определение расходов среды по элементам схемы. 17

VI. Мощность турбины 18

VII. Расход электроэнергии на привод насосов конденсатно-питательного тракта и ГЦН………………………………………………………...………………………………….19

VIII. Показатели тепловой экономичности. 20

Приложение 1 22

Приложение  2 23

Приложение 3 24

СПИСОК  ЛИТЕРАТУРЫ 25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Таблица 1

Исходные данные для варианта 4

Заданные параметры и  величины		СИ
Электрическая мощность АЭС, нетто	1500 МВт	Вт
Теплофикационная нагрузка	250 Гкал/час	Вт
Номинальная температура 1-го контура на выходе из реактора	330	603 К
Расчетная температура охлаждающей  воды	10	283 К
Расчетная температура прямой сетевой воды	150	423 К
Тип парогенератора	Горизонтальный, насыщенного пара
Тип реактора	ВВЭР
Число оборотов турбины	3000 об/мин
Тип привода питательного насоса	э/пр

РАСЧЕТНО – ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

1. Выбор основных технологических параметров контура  рабочего тела.

Задачей данного раздела  является определение давления и  температуры генерируемого пара, давления конденсации и оптимальной  температуры питательной воды.

Расчёт выполняется итерационно  в следующей последовательности:

1. Требуемая тепловая мощность энергоблока в 1-ом приближении

 

где электрическая мощность;

теплофикационная  нагрузка;

коэффициент полезного  действия АЭС нетто, принимается в 1-ом приближении по аналогии с существующими АЭС. Для ВВЭР с прямоточным парогенератором 35%.

 

2. Температура теплоносителя на входе в реактор (на выходе из парогенератора):

 

где заданная температура на выходе из реактора;

 подогрев теплоносителя  в активной зоне, 30.

 

3. Расход теплоносителя 1-го контура:

 

где – коэффициент удержания тепла в греющих контурах;

 изменение  температуры теплоносителя в греющем контуре;

 истинная изобарная  теплоёмкость теплоносителя греющего  контура, 
кДж/(кгК) при давлении в первом контуре 16 МПа [2] и средней температуре в этом контуре:

 

 

4. Температура охлаждающей воды на выходе из конденсатора

 

где нагрев охлаждающей воды в конденсаторе, рекомендуется принимать по аналогии с существующими АЭС (для АЭС с ВВЭР ).

 

5. Температура конденсации пара. Рекомендуется принимать из условия обеспечения локального температурного напора на выходе охлаждающей воды из конденсатора.

 

6. Давление и температура генерируемого парадля АЭС с ВВЭР и горизонтальным ПГ:  ,

 

7. Оптимальное значение температуры питательной воды:

 
Соответственно 

8. Параметры пара на выходе из парогенератора. 
   Для горизонтальных ПГ температура пара   принимается равной :

 

9. Давление генерируемого пара ,

 
Энтальпия пара:

 

10. Расход питательной воды

 

 

где энтальпия пара на выходе из ПГ

коэффициент удержания  тепла в парогенераторе, .

 

11. Полученные значения температуры питательной воды и температуры, давления и энтальпии пара на выходе из ПГ:

Таблица 2

	200
	280
	6,4	МПа
	2780	кДж/кг

 

2. Определение необходимого числа регенеративных подогревателей и давления пара в  отборах.

Расчёты выполняются на основе известных температур питательной  воды и конденсата. Величины подогрева воды в регенеративных подогревателях принимаются по аналогии с выполненными объектами:

• для ПНД примерно ,
• для ПВД и Деаэратора ,
• в охладителе эжекторов

Давление в деаэраторе принимается по аналогии с большинством реализованных объектов

 

принимается таким, чтобы количество ПНД и ПВД было целым.

В первом приближении выберем количество ПВД = 2и ПНД = 4 в соответствии с тепловой схемой для АЭС-2006.

1. Необходимый напор насоса питательного тракта:

 

где давление в парогенераторе;

 сопротивление  в парогенераторе по прогреву  среды (для горизонтального ПГ 0,05 МПа);

 гидравлические  потери питательного трубопровода, ;

 сопротивление  регулирующего клапана, Принимаем 1 МПа;

 суммарное  сопротивление для всех ПВД  (для одного 0,4 МПа),

 нивелирный  напор, определяется разницей  высот установки ПГ и Деаэратора,  :

 

Принимаем давление в деаэраторе

 

Необходимый напор конденсатного насоса:

 

где суммарное сопротивление для всех ПНД (для одного поверхностного ПНД: 0,15 МПа);

сопротивление конденсатора пара уплотнений,;

сопротивление трубопроводов, принимаем ;

сопротивление регулирующего  клапана уровня, МПа;

давление в главном конденсаторе:

 

 нивелирный  напор, определяется разницей  высот выходом из конденсатора  и входом в деаэратор ,   :

 

сопротивление блочной обессоливающей установки, принимаем .

 

2. Определение нагрева воды в насосах:

 

где необходимый напор насоса, МПа;

 удельный объём  перекачиваемой воды:

 

 

 КПД насоса: для ;

 изобарная  теплоёмкость воды:

 

 

 

 

3. Температуры воды на выходе из насосов:

 

 

 

4. Требуемое количество ПНД:

 

где температуры насыщения в деаэраторе и конденсаторе, ;

подогрев основного  конденсата в конденсаторе пара уплотнений, принимаем 3°С;

 подогрев основного  конденсата в деаэраторе, принимаем 20°С;

 подогрев основного  конденсата в ПНД, принимаем 30°С.

 

Ставим 4 подогревателянизкого давления: 1ый, 3ий, 4ый поверхностного типа, 2ой подогреватель смешивающего типа и уменьшаем подогрев в деаэраторе до 11°С.

5. Требуемое количество ПВД:

 

где подогрев основного конденсата в ПВД, принимаем 16°С.

 

Ставим 2 подогревателя высокого давления.

6. Температуры основного конденсата на входе в каждый ПНД:

на входе в ПНД-1:

 

на входе в ПНД-2:

 

на входе в  ПНД-3:

 

на входе в  ПНД-4:

 

на входе в  деаэратор:

 

7. Температуры питательной воды на входе в каждый ПВД:

на входе в ПВД-1:

 

на входе в  ПВД-2:

 

8. Температуры основного конденсата на выходе из каждого ПНД:

на выходе из ПНД-1:

 

на выходе из ПНД-2:

 

на выходе из ПНД-3:

 

на выходе из ПНД-4:

 

Температуры питательной  воды на выходе из каждого ПВД:

на выходе из ПВД-1:

 

на выходе из ПВД-2:

 

9. Требуемая температура конденсации греющего пара в каждом подогревателе:

 

где недогрев воды на выходе из подогревателя до температуры насыщения греющего пара ( для ПНД и 3 для ПВД)

 

 

 

 

 

 

 

Соответственно давление греющего пара:

 

 

 

 

 

 

 

 

10. Давление пара в отборах турбины:

 

гдеi –номер отбора в турбине по ходу расширения;

 относительная  величина потерь давления от  турбины до подогревателя:

 

Гдеr – номер регенеративного подогревателя по ходу воды, включая деаэратор.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где падение давления в паропроводе отборного пара на деаэратор с учётом сопротивления клапана - регулятора давления, принимаем 0,2 МПа;

 коэффициент запаса, 1,2.

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 4

Расчет показателей  парогенератора

Номер отбора	Давление в  отборе
I	1,83
II	1,21
III	0,99
IV	0,667
V	0,293
VI	0,087
VII	0,032

 

3. Расчет процесса расширения пара в проточной части  турбины.

Для расчёта процесса расширения необходимо располагать внутренними КПД отсеков. Эти показатели, приведенные в литературе, получены при перегретом паре. Если часть или все ступени отсека работают на влажном паре, то нужно учитывать это с помощью поправочного коэффициента:

 

где относительный внутренний КПД при работе на влажном паре;

 относительный  внутренний КПД при работе  на перегретом паре;

 поправочный  коэффициент, учитывающий влияние  влажности;

влажность в конце процесса расширения отсека:

 

Таблица 5

Диапазоны значений для поправочных коэффициентов  отсеков

Тип турбоустановки	Цилиндр турбины
Насыщенного пара	ЦВД
	ЦНД
Перегретого пара	ЦВД
	ЦНД

1. Давление перед регулирующим клапаном турбины:

 

где относительные потери давления в паропроводе, 4,9%.

 

Энтальпия пара:

 

2. Давление пара перед первой ступенью турбины:

 

где относительные потери давления в стопорнорегулирующих клапанах,

 

3. Энтропия пара перед 1ой ступенью турбины:

 

4. Энтальпия пара 1го регенеративного отбора:

 

5. Энтальпия пара в камере 1го регенеративного отбора, при относительном внутреннем КПД 1го отсека в конце сухого процесса расширения:

 

Так как процесс расширения заканчивается в области влажного пара, то учтём это с помощью  поправочного коэффициента и .

Энтальпия пара в камере 1го регенеративного отбора, в конце  влажного процесса расширения:

 

 

 

6. Энтропия пара в камере 1го отбора:

 

7. Энтальпия пара 2го регенеративного отбора:

 

8. Энтальпия пара в камере 2го регенеративного отбора, при относительном внутреннем КПД 2го отсека, в конце сухого процесса расширения:

 

Энтальпия пара в камере 2го регенеративного отбора, в конце  влажного процесса расширения:

 

 

 

9. Энтропия пара в камере 2го отбора:

 

10. Энтальпия пара 3го регенеративного отбора: