1.4. Выводы по анализу циклов Карно и Ренкина

1. Преимущество цикла Карно в большей температуре подвода теплоты в цикл, чем в цикле Ренкина. Это обуславливает больший термический КПД цикла Карно, чем Ренкина.

2. Преимущество цикла Ренкина в меньших затратах работы на сжатие воды в насосе, по сравнению с затратами на сжатие влажного пара в компрессоре. В результате КПД действительного цикла Ренкина больше, чем Карно.

3. Недостатками обоих циклов будет ограничение максимальной температуры цикла критической температурой воды и большая влажность пара в последних ступенях турбины.

4. Для практической реализации предпочтителен цикл Ренкина. Вопрос о снижении конечной влажности пара в турбине необходимо решать дополнительными мероприятиями.

1.5. Цикл аэс с яэр кипящего типа

В цикле АЭС с ЯР кипящего типа активная зона реактора охлаждается кипящей водой. Полученный в ЯР влажный пар сепарируется во встроенном сепараторе (ВС) или в выносном барабан-сеппараторе (БС) и со степенью сухости близкой к единице поступает в паровую турбину. Такой цикл носит название "АЭС на насыщенном паре".

Рис. 2.2. Цикл «АЭС на насыщенном паре»

Особенности цикла АЭС на насыщенном паре:

1. Ограничение начальной температуры цикла критической температурой воды 374°C, а следовательно и термический КПД будет меньше, чем у циклов на перегретом паре, где .

2. Конечная влажность пара превышает допустимое значение , что не позволяет практически реализовать этот цикл без дополнительных устройств – пароперегревателя и (или) промежуточного сепаратора.

3. Из-за более низких начальных параметров пара ПТУ имеет большие удельные расходы пара на турбину, чем ПТУ, работающая на перегретом паре.

Для практического осуществления такого цикла снижают начальную температуру (давление p₀) и вводят дополнительные элементы: сепаратор (С) и паровой перегеватель (ПП). В паропаровом перегревателе нагрев пара осуществляется за счет конденсации греющего пара (обычно в качестве греющего пара используется свежий пар с давлением p₀)

На рисунке изображена наиболее распростаненная схема ПТУ на насыщенном паре и ее цикл в T-s диаграмме.

Рис. 2.3. Цикл «АЭС на насыщенном паре» с промежуточной сепарацией

И перегревом пара

Поступающий в ЧВД турбины сухой пар расширяется до допустимой степени сухости x_доп (процесс 1-2), осушается при постоянном давлении в сепараторе до (процесс 2-3) и перегревается при постоянном давлении в ПП до температуры, близкой к T₀ (процесс 3-4), далее расширяется в ЧНД турбины до p_к, где (процесс 4-5). В этом цикле основное назначение ПП заключается в снижении конечной влажности пара.

Поскольку теплота отсепарированной в сепараторе влаги используется в схеме ПТУ, а не теряется в конденсаторе, то применение сепаратора повышает термический КПД цикла. В то же время применение промежуточного перегрева снижает среднетермодинамическую температуру подвода тепла, то термический КПД понижается. Но, поскольку снижаются потери от влажности ( растет), то при правильно выбранных параметрах промперегрева тепловая экономичность ПТУ возрастает. Наибольшее влияние на тепловую экономичность циклов насыщенного пара с промежуточной сепарацией и промперегревом оказывает давление промперегрева (т.н. разделительное давление между ЧВД и ЧНД). Как и в циклах перегретого пара, существует оптимальное давление , при котором тепловая экономичность максимальна ( ).