Белозеров В.И. Учебное пособие по курсу Техническая термодинамика (оригинал)
.pdf
|
Горячая вода |
|
к потребителю |
Ïàð |
|
к потребителю |
ÏÃ |
Возврат |
ÏÁ |
ÏÁ |
|
конденсата |
|
|
Возврат холодной |
|
âîäû |
Ðèñ. 14.5.3 |
от потребителя |
|
|
|
Ðèñ. 14.5.4 |
или (что то же самое) |
|
|
|
K |
N Q |
, |
(14.5.2) |
|
|||
|
BQH |
|
|
|
P |
|
|
где N – электрическая мощность установки; B – часовой расход топ-
ëèâà; QH – теплота сгорания топлива; Q – количество тепла, отдан-
P
ного внешнему потребителю.
Величина K тем ближе к единице, чем совершеннее установка, т.е. чем меньше потери тепла в котлоагрегате и паропроводе, механические потери в турбине, механические и электрические потери в электроагрегате.
14.6. Бинарные циклы
Поскольку в настоящее время нет рабочих тел, обеспечивающих высокий коэффициент заполнения цикла, то можно осуществить цикл, используя комбинацию двух рабочих тел, применяя каждое из них в той области температур, где это рабочее тело обладает наибольшими преимуществами.
Циклы такого рода носят название бинарных. Схема теплосиловой установки, в которой осуществляется бинарный ртутно-водяной цикл, показан на рис. 14.6.1.
В ртутном котле I к ртути подводится тепло, ртуть испаряется, и
сухой насыщенный пар ртути при давлении P1p поступает в ртутную турбину II, где он совершает работу, отдаваемую соединенному с
224
ния, а на участке 5-4 количество ра- |
|
T |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
бочего тела возрастает с ростом |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
T |
|
|
|
|
|
|
давления. |
|
|
|
|
|
1 |
P |
= const |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
Если расход пара, поступающе- |
|
P 0 |
= const |
|
|
|
|
|
||||
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
T 0 |
|
|
|
|
I |
|
го в турбину, обозначить через D, то |
|
1 |
4 |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||
в первый подогреватель отбирает- |
|
T 0 |
III |
|
6 |
|
II |
|
||||
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
ся D кг/ч пара, а во второй – |
|
|
5 |
|
|
|
|
|
||||
|
|
IV |
|
|
|
2 |
|
|||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
T |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
D кг/ч пара, следовательно, до |
|
2 |
3 |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
точки, в которой осуществляется |
|
|
P = const |
|
|
S |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
первый отбор, в турбине работает |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
Ðèñ. 14.4.2 |
|
|
|
||
D кг/ч пара, за точкой первого от- |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
бора (1 – ) D кг/ч пара, за точкой второго отбора (1 – |
– |
|
) D êã/÷ |
|||||||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
|
|
пара пара, соответственно в конденсатор поступает (1 – |
– |
|
) D êã/÷ |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
|
|
пара. Во второй подогреватель из конденсатора попадет (1 – |
– |
) |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
D кг/ч воды и из второго отбора |
D кг/ч пара; в результате смеше- |
|||||||||||
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
ния из подогревателя выходит (1 – |
) D кг/ч подогретой воды. В |
|||||||||||
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
первый подогреватель из второго поступает (1 – |
) D âîäû è èç |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
первого отбора D пара; пар и вода смешиваются, и из этого подо- |
||||||||||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
гревателя выходит D подогретой воды. Эта вода поступает в насос, |
||||||||||||
которым подается в котел. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Обозначим энтальпию недогретой воды на вход во второй реге- |
||||||||||||
нератор через hÂ2 , ïàðà – h2Ï , на выходе из регенератора энтальпия |
||||||||||||
кипящей воды h χ, тогда из уравнения баланса |
|
|
|
|
|
|||||||
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
1 h2χ |
|
2h2Ï 1 2 1 h2Â , |
|
|
|
|
|
||||
1 1 |
2 |
2 h2χ |
|
2h2Ï 1 2 1 h2Â , |
|
|
|
|||||
2 h2Ï h2χ |
1 |
|
2 |
1 h2χ h2Â . |
|
|
|
(14.4.1) |
||||
Обозначим энтальпию воды на входе в первый подогреватель |
||||||||||||
через h , перегретого пара – через |
hÏ |
. Так же, как и во втором по- |
||||||||||
1 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
догревателе расход пара выбирается таким образом, чтобы полу- |
||||||||||||
чить на выходе из подогревателя кипящую воду. Уравнение тепло- |
||||||||||||
вого баланса первого подогревателя |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
1 h1Ï h1χ 1 1 h1χ h1Â . |
(14.4.2) |
Из уравнений (14.4.1) и (14.4.2) получаем
221
223 |
|
|
|
.Ðèñ2.5.14 |
.Ðèñ1.5.14 |
|
|
|
конденсата |
|
|
Возврат |
ÏÁ |
|
|
|
|
кпотребителю |
|
Кпотребителю |
|
|
|
Ïàð |
|
|
1 q
.5.(141) |
|
|
|
|
|
K |
2 |
|
ý |
|
|||
|
|
|
||||
|
q |
|
l |
|||
|
|
|
|
|||
|
|
|
выделившегосяприсгораниитоплива: |
|||
1 |
2 |
|
|
|
|
|
тепла,отданноговнешнемупотребителюq,кколичествутеплаq, |
||||||
ý |
|
|
|
|
|
|
отношениесуммыполезнойработы,произведеннойвцикле(l),и |
||||||
называемыйкоэффициентиспользованиятеплаK,определяемыйкак |
||||||
ДляхарактеристикиэкономичностиработыТЭЦприменяетсятак |
||||||
взависимостиотхарактерапотреблениятепла.(рис5.14–1.5.14..4) |
||||||
наТЭЦприменяютсятеплофикационныетурбиныразличныхтипов |
||||||
иводавотносительноширокомдиапазонетемпературидавлений, |
||||||
Посколькудляпроизводственныхибытовыхнуждтребуетсяпар |
||||||
|
гииитепла,называютсятеплоэлектроцентралями.(ТЭЦ) |
|||||
станции,осуществляющиекомбинированнуювыработкуэлектроэнер- |
||||||
такихэлектростанциях,–.теплофикационнымиТепловыеэлектро- |
||||||
роэнергииназываетсятеплофикацией,атурбины,применяемыена |
||||||
Комбинированнаявыработканаэлектростанцияхтеплаиэлект- |
||||||
|
троэнергииоказываетсявесьма.выгодным |
|||||
кихибытовыхнуждзасчетнекоторогосокращениявыработкиэлек- |
||||||
техжезатратах.топливаОднакополучениетепладлятехнологичес- |
||||||
мического,.д.п.к.е.ткуменьшениювыработкиэлектроэнергиипри |
||||||
пературыциклаприводиткнекоторомууменьшениювеличинытер- |
||||||
денсаторе,.е.тувеличитьего.температуруПовышениенижнейтем- |
||||||
ваемоеконденсирующимсяпаром,нужноувеличитьдавлениевкон- |
||||||
Длятого,чтобыиметьвозможностьиспользоватьтепло,отда- |
||||||
|
отоплениязданийигорячего.водоснабжения) |
|||||
рячейводыипара(вразногородатехнологическихпроцессах,для |
||||||
выхнуждпотребляетсязначительноеколичествотеплаввидего- |
||||||
пользоватьэтотепло?Какизвестно,дляпроизводственныхибыто- |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
222 |
передачутеплахолодномуисточникуневозможно,тонельзялиис- |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
ющейконденсаторводе)ибесполезно.теряетсяЕслиустранить |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
шоеколичествотеплапередаетсяхолодномуисточнику(охлажда- |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
Впроцессевыработкиэлектроэнергиинаэлектростанцияхболь- |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
.5.14Теплофикационныециклы |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
ровчислоступенейрегенеративногоподогревадостигает.десяти |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
.циклаВсовременныхпаротурбинныхустановкахвысокихпарамет- |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
ногоподогреваводыприводиткповышениютермического.д.п.к |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
Анализпоказывает,чтоувеличениечисластупенейрегенератив- |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
χ |
h |
|
|
h |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
.4.(148) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Κðåã |
|||
|
|
|
|
2 |
h |
|
i |
h |
|
i |
|
|
|
|
¦ |
|
2 |
h |
1 |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
Ï |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
h |
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Дляцикласпступенямиотбора |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
χ |
h |
|
|
h |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
t |
|
||||||
.4.(147) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Κ |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
ðåã |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
h |
|
|
h |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1ΔΔ |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
.4.(146) |
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
2 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
, |
|
|
h |
|
|
h |
|
|
1ΔΔ |
ðåã |
q |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ïàðà, |
Аналогично,тепло,отданноевконденсатореврасчетена1кг |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
1 |
|
|
|
1 |
|
|
|
1 |
q |
|
|
|
||||
.4.(145) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
χ |
h |
|
|
h |
|
|
ðåã |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
но,к1кграбочеготелавкотелподводится |
||||||||||||||||||||||||
,следователь- |
1 |
|
нагретаядотемпературынасыщенияпридавлении |
|||||||||||||||||||||||||||||||
0 |
P |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Врезультатерегенеративногоподогревавкотелпоступаетвода, |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
h |
|
2 |
h |
2 |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
 |
Ï |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
.4.(144) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
22
Âh χ h
|
|
|
1 |
|
1 |
|
1 |
|
|
, |
 |
h |
Ï |
h |
|||
.4.(143) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
 |
h |
χ |
h |
|
||
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
||
тогда термический к.п.д. парогазового цикла
|
(h1 |
h |
2) (h |
3 h |
2χ) |
m ←(h |
3 h |
4) (h |
2 h |
1 )… |
|
|
â |
â |
â |
â |
♠ |
ã |
ã |
ã |
ã |
≡ |
. |
||
Κ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
t |
|
(h1â h â4) m(h3ã h 2ã ) |
|
|
|
|
||||||
14.8.Циклы ядерных энергетических установок
14.8.1.Циклы промышленных ядерных энергетических установок
Одним из способов, обеспечивающих получение тепловой энергии, а в конечном счете, электрической энергии, является использование энергии деления ядра. В современных энергетических установках для получения тепловой энергии используются ядерные реакторы, которые представляют собой комплекс агрегатов, обеспе- чивающих управляемую цепную реакцию делений ядер урана (в общем случае не только урана) и возможность отвода выделившейся в результате реакции теплоты. Ядерные реакторы входят в состав ядерной энергетической установки (ЯЭУ), основной целью которой является преобразование тепловой энергии деления ядра в электрическую энергию или преобразование ее в электрическую и тепловую заданными параметрами, такими как давление, температура, степень сухости и т.д.
Конструктивно ЯЭУ, их тепловые схемы и термодинамические циклы определяются их назначением, типом ядерного реактора, применяемым топливом и теплоносителями. В последнее время основными факторами, определяющими конструктивные решения ЯЭУ, оказываются требования надежной и безопасной эксплуатации установки в целом и обеспечение жизнедеятельности обслуживающего ее персонала.
В качестве ядерного топлива обычно используют уран и плутоний, а теплоносителями являются вода, газы (гелий, азот, углекислый газ), металлы (калий, натрий) и органические жидкости (углеводороды, дифенил, нафталин и т.д.).
Процесс преобразования энергии в ЯЭУ заключатся в следующем: в ядерном реакторе в результате делений ядер атомного «го-
рючего» выделяется теплота при температуре Т . Из реактора эта
ð
теплота отводится потоком теплоносителя в парогенератор или ба-
этой турбиной электрогенератору. |
|
|
|
|
|
По выходе из турбины отработав- |
|
|
|
|
|
ший ртутный пар, имеющий давле- |
|
1 |
II |
|
|
p |
I |
|
|
2 |
|
íèå P2 , направляется в конденса- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
тор-испаритель III, где он конденси- |
|
|
|
3 |
|
руется, и затем жидкая ртуть насо- |
|
|
III |
|
|
|
|
|
|
|
|
сом IV подается в котел I; в насосе |
|
IV |
|
4 |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
давление ртути повышается от Pp |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
p |
|
|
Ðèñ. 14.6.1 |
|
|
äî P1 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Конденсатор-испаритель пред- |
T |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ставляет собой поверхностный теп- |
|
|
|
|
|
лообменник, в котором конденсиру- |
500 |
|
e |
a |
|
|
|
|
|||
|
|
|
1 |
||
|
|
|
|
|
|
ющийся ртутный пар отдает тепло |
|
|
|
|
|
охлаждающей воде. За счет этого |
|
|
Ртуть |
|
|
|
300 |
d |
|
b |
|
тепла вода в конденсаторе-испари- |
|
|
|
||
|
|
|
|
||
теле нагревается до кипения и ис- |
|
c |
5 |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
6 |
|
паряется. Сухой насыщенный пар |
|
|
|
|
|
(водяной) из конденсатора-испари- |
|
4 |
Âîäà |
|
|
100 |
|
|
|
||
|
|
|
|
||
теля направляется в пароперегрева- |
|
3 |
|
|
2 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
тель 1, размещаемый обычно в га- |
0 |
2 |
4 |
6 |
S |
|
|||||
зоходе ртутного котла. Перегретый |
|
|
|
|
|
водяной пар при давлении PÂ ïî- |
|
|
Ðèñ. 14.6.2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
ступает в паровую турбину 2, соединенную с электрогенератором. |
|||||
Отработавший водяной пар с давлением PÂ |
конденсируется в кон- |
||||
|
2 |
|
|
|
|
денсаторе 3, затем насос 4 подает воду в конденсатор-испаритель. |
|||||
Теплота парообразования ртути при давлении 0,1 бар (rpò = |
|||||
= 299 кДж/кг), а разность энтальпий сухого насыщенного водяного |
|||||
пара и воды при температуре 28,6°С на изобаре 33,3 бар составляет |
|||||
2680 кДж/кг. Отсюда видно, что для того, чтобы в конденсаторе-ис- |
|||||
парителе довести до кипения и затем испарить 1 кг воды, необходи- |
|||||
мо отвести тепло от 2680/299 = 8,95 кг конденсирующегося ртутно- |
|||||
го пара. Таким образом, расход рабочего тела в ртутном контуре дол- |
|||||
жен быть в 8,95 раза больше расхода в пароводяном контуре. |
|
||||
В общем случае соотношение расходов ртути и воды (кратность |
|||||
расхода ртути по отношению к расходу воды) m определяется из |
|||||
|
|
|
p |
|
|
выражения |
|
|
|
|
|
228 |
225 |
227 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
3 |
h |
4 |
h |
|
) |
6 |
h |
4 |
m(h |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
â |
â |
|
ã |
ã |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
водяногоподогревателя |
|||
Кратностьmопределяетсяизуравнениятепловогобалансагазо- |
||||||||||||||||||||||
.) |
1 |
|
2 |
|
|
|
4 |
|
|
3 |
|
|
|
l |
||||||||
ã |
h |
ã |
)(h |
ã |
h |
ã |
m(h |
ã |
||||||||||||||
|
|
Полезнаяработагазовогоциклаопределяетсякак |
||||||||||||||||||||
.) |
2χ |
|
|
|
3 |
|
|
|
|
2 |
|
|
1 |
lâ |
||||||||
hâ |
hâ)(hâ |
(hâ |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
Полезнаяработапароводяногоцикла |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и.газового |
||
Термодинамическийциклсостоитиздвухциклов–пароводяного |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
вапитательной.воды |
||
турбину,аизпоследней–вгазоводянойподогревательдляподогре- |
||||||||||||||||||||||
напарообразованиедоприемлемойвеличины,подаютсявгазовую |
||||||||||||||||||||||
тысгорания,температуракоторыхсниженазасчетотдачитеплоты |
||||||||||||||||||||||
поступаетвпароперегревательизатемвпаровую.турбинуПродук- |
||||||||||||||||||||||
стоянном.давленииОбразующийсявпарогенератореводянойпар |
||||||||||||||||||||||
рогенератора,работающегонагазовомилижидкомтопливеприпо- |
||||||||||||||||||||||
Воздух,сжатыйвкомпрессоре,подаетсявкамерусгоранияпа- |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
.1.7.14 |
мииеециклпредставленынарис. |
||||||||||||||||
Принципиальнаясхемапарогазовойустановкисдвумятурбина- |
||||||||||||||||||||||
|
|
а)схемасдвумятурбинами;б)теоретическийцикл |
||||||||||||||||||||
|
|
Рис..1.7.14Парогазоваяустановка: |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
$ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
S |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ãã |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
âä |
2 |
2 |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
â |
|
|
â |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ã |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
6 |
|
|
|
! |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
â |
|
|
ã |
|
|
|
|
â3 |
" |
"4 |
ухВозд |
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
ã |
4 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
â |
|
â |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ã |
|
â |
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
â |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
5 |
ã |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
â |
â |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ã |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ãä |
|
|
|
|
ãä |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
ã |
2 |
|
|
|
|
|
|
â |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
‘â |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ã |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
! |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3ã |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
ã |
Топливо |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
â |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
â |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
1 |
|
|
|
|
â |
|
|
||
|
â |
|
|
||
|
Ò |
|
|
|
|
á) |
à) |
||||
226
|
|
ответственновгазовуюипаровую.турбины |
||||||||||||||||||||||||||||||||
–рабочиевеществанесмешиваются,араздельнонаправляютсясо- |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
варительносмешиваютсяизатемпоступаютвтурбину,авдругих |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
вещества(газообразныепродуктысгоранияиводяныепары)пред- |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
газовой.установкойВоднихпарогазовыхустановкахобарабочих |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
газообразныепродуктысгоранияиводяныепары,называютпаро- |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
Газотурбиннуюустановку,вкоторойрабочимвеществомслужат |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
.7.14Циклыпарогазовыхустановок |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
20000кВтбылосооруженов30–20.ггXX.в |
||||||||||||||||||||||||||||||||
водяныхбинарныхустановокединичноймощностьюот1800до |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
кимитрудностямисооружениятаких.установокНесколькортутно- |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
лучили.распространенияЭтосвязано,главнымобразом,стехничес- |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
Следуетотметить,чтортутно-водяныебинарныециклынепо- |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
ственноповышаеттермическийд.п.к..цикла |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
Применениертутнойнадстройкинадпароводянымцикломсуще- |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
.33 |
| |
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
| |
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|0,37;Κ |
|
|
|
0,66;Κ |
Κ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
ðò |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
 |
|
|
|
|
|
|
áèí |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
паром: |
||||
ствляютсязасчеттепла,отдаваемогоконденсирующимсяртутным |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
6 |
h |
1 |
h |
|
|
1 |
||
.к.тнагревводыдокипенияииспарениеводыосуще- |
|
|
|
 |
q |
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
–этотепло,затрачиваемоенаперегревводяногопара,.е.т |
q |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
нойипароводянойчастяхцикла.соответственноВбинарномцикле |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
–количествотепла,подводимоговртут- |
q |
qpò, |
нойчастяхцикла,а |
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
–величиныработы,произведеннойвртутнойипароводя- |
B |
l |
, |
|
ãäål |
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
pò |
|
|
||
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
1 |
|
p |
m |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
.6.(142) |
|
 |
q |
ðò |
q |
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
p |
|
|
|
|
|
|
|
Κ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
l |
|
|
|
l |
m |
|
|
|
|
|
áèí |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
 |
pò |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Термический.д.п.кбинарногоциклаопределяетсявыражением |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
веденанарис..2.6.14 |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
êè |
|
|
|
|
–.д.п.кконденсатора-.испарителяTS-диаграммациклапри- |
|
|
ãäåh |
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
êè |
|
|
|
|
|
|
|
r |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
Κ |
|
|
ðò |
|
|
|
|
p |
m |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
.6.(141) |
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
1 |
|
|
|
4 |
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
 |
h |
|
 |
h |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
|
7 |
6 |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 14.8.4. Принципиальная схема двухконтурной ЯЭУ:
1 – реакторная установка; 2 – парогенератор; 3 – турбина; 4 – электрогенератор; 5 – конденсатор; 6 – конденсатный насос (КН); 7 – теплообменник;
8 – питательный насос (ПН); 9 – главный циркуляционный насос (ГЦН)
Уровень Pb на входе |
Верхний уровень |
Pb |
|
||
|
|
11750 |
|
Нижний уровень Pb |
|
|
|
|
|
|
|
13 |
+14,75 |
||||
|
|
|
|
|
|
11 |
|
|
|
|
|
|
+11,0 |
||||
+10,0 |
|
|
|
|
|
|
+9,0 |
||||
10 |
12 |
||||
|
|
|
|
|
|
9 |
14 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
+5,0 |
||||
8 |
1 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
5500 |
||||
|
2 |
||||
1100 |
0,00 |
||||
|
3 |
||||
7 |
|
|
|
|
|
|
4 |
||||
5 |
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
–5,00 |
Рис. 14.8.5. Общий вид ЯЭУ БРЕСТ-ОД-300 с жидкометаллическим теплоносителем эвтектика свинец-висмут: 1 – насос; 2 – корпус; 3 – теплоизоляция; 4 – СУЗ; 5 – активная зона; 6 – опорные стояки; 7 – разделительная обечайка; 8 – хранилище ТВС; 9 – парогенератор; 10 – бетонная шахта; 11 – поворотные пробки;
12 – аварийный сброс паровой смеси; 13 – перегрузочная машина; 14 – опоры
h 
0
T 
T
í1
T
í2
0
T 
0
|
|
Q |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a |
||
|
|
p |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q |
|
|
|
||
b |
4 |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
P |
|||
|
4χ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1χ 1 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1σ |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
P |
||
|
|
|
|
2 |
|
|
0 |
||||||||
|
|
|
3 |
|
|
2 |
|
|
|||||||
|
|
|
|
Q |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
T
Qâûõ
p
Q
T |
|
|
ïã |
|||
âõ
P
01
P
02
Q
k
a
Q
p
|
Na aχ |
b |
Q |
Na |
|
|
1 |
bχ |
|
Q
2
à)
S
â)
S
ä)
S
h |
á) |
|
Qa
p
Q
b |
4 |
|
|
|
1 |
|
1χ |
|
|||||
4χ |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 P |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
2χ |
0 |
||||
Q
2
0 
S
T
ã)
Q |
|
T |
|
âûõ |
|
p |
|
|
Q |
|
P |
|
ïã |
0 |
T |
|
|
âõ |
|
P |
|
|
|
|
|
ïï |
|
|
Q |
|
|
|
|
k |
|
|
0 |
|
|
|
S |
T |
Q |
a |
|
|
p |
å) |
|||
|
|
|
||
|
Na |
|
aχ |
|
b |
Q |
Na |
|
|
1 |
bχ |
|
|
T |
|
k |
Q |
|
2 |
|
0 
S
T |
Q |
a |
æ) |
|
p |
|
|||
|
|
|
|
|
|
Na |
|
aχ |
|
|
b |
Q |
|
Рис. 14.8.1. Теоретический цикл |
|
|
|
||
|
1 |
|
|
|
|
Na |
|
|
ßÝÓ: |
|
bχ |
|
|
а) – б) с реакторами, охлаждаемыми |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
водой; |
|
|
|
|
в) – г) с газоохлаждаемыми |
|
|
|
|
реакторами; |
|
Q |
|
|
д) – ж) с реакторами–размножителя- |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
ми, охлаждаемыми жидкими металла- |
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
S |
ìè |
232 |
229 |
231
.3.8.14ГидравлическаясхемапервогоконтурареактораВВЭР-1500 |
Ðèñ. |
||||||
|
|
|
|||||
|
ЕмкостьСБВБ |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Реактор |
|
|
|
||
Парогенератор |
|||||||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ÃÖÍ |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|||
|
ÃÖÒ |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ÑÀÎÇ |
|
|
ÑÀÎÇ |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|||
|
Трубопроводы |
|
|
Емкость |
|||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Компенсатордавления |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
кимтеплоносителемБРЕСТ-ОД0-300(быстрыйреакторсосвинцо- .тановкахОбщийвидперспективногореакторасжидкометалличес- Этотдиапазонзначительнобольше,чемвобычныхкотельныхусловаямощностьреактораможетизменятьсявшироких.пределах ивоздухавциркуляционныйконтурсповышенной.радиациейТепполностьюисключаетсявозможностьпроникновенияводяныхпаров качестветеплоносителяприменяютсяжидкие.металлыПриэтом контурнаятепловаясхемаосуществляетсявтехслучаях,когдав Трехконтурныеядерныеэнергетическиеустановки.Трехприведенанарис..4.8.14 приведенанарис..3.8.14ПринципиальнаясхемадвухконтурнойЯЭУ ПринципиальнаясхемасреакторомтипаВВЭР-1500(проект448) проходитконденсаторинасосомвозвращаетсяв.парогенератор тура(какправило,водянойпар)совершаетработувтурбине,затем насосомвновьвозвращаетсяв.реакторРабочеетеловторогоконтор,гдеотдаеттеплотурабочемуагентувторогоконтура,аизнего схеметеплоносительизядерногореакторапоступаетвпарогенераственнонеконтактирующихмеждусобой.теплоносителейВтакой
|
|
|
|
|
|
|
230 |
|
|
|
|
|
|
(ÃÖÍ) |
|
дятспомощьюдвух,непосред- |
7–главныйциркуляционныйнасос |
||||||
|
|||||||
внешнемупотребителюпроисхо- |
|
|
|
6–теплообменник; |
|||
теплотыизреактораипередачаее |
|
|
5–конденсатныйнасос(КН); |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
двухконтурные,вкоторыхотвод |
|
|
|
|
4–конденсатор; |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2–турбина;3–электрогенератор; |
||||||
одноконтурнойсхемыприменяют |
|
|
1–реакторнаяустановка; |
||||
|
|
|
|||||
устраненияуказанногонедостатка |
одноконтурнойЯЭУ: |
||||||
энергетическиеустановки.Для |
Рис..2.8.14Принципиальнаясхема |
||||||
Двухконтурныеядерные |
5 |
6 |
7 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
телявокружающую.среду |
|
|
|
|
|
|
|
даниярадиоактивноготеплоноси- |
|
|
|
|
|
|
|
турныхЯЭУ–возможностьпопа- |
|
|
|
|
|
|
|
Основнойнедостатокоднокон- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
" |
|
|
|
|
|
технологического.канала) |
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
порядка1,5метровотвыходаиз |
|
|
|
|
|
|
|
вверхнейчастиТВС(навысоте |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
РБМКгенерацияпарапроисходит |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
нарис..2.8.14Вреакторахтипа |
3 |
|
|
|
|
|
|
маодноконтурнойЯЭУпоказана |
|
|
|
|
|
|
|
.служиванииПринципиальнаясхе- |
|
|
|
|
|
|
|
среакторомРБМК-1000сравнительнопростойвэксплуатациииоб- |
|||||||
дернизированныепослеавариинаЧернобыльскойАЭС)делаютЯЭУ |
|||||||
тельнонадежныесистемыуправленияизащиты(значительномо- |
|||||||
трическоймощностью1000.МВт)Простотаконструкции,относи- |
|||||||
рытипаРБМК-1000(реакторбольшоймощностиканальныйсэлек- |
|||||||
мышленнымиЯЭУтакоготипаявляютсяуран-графитовыереакто- |
|||||||
ботыпроизводятсяоднимитемжерабочим.теломВРоссиипро- |
|||||||
одноконтурная,вкоторойотбортеплотывреактореиполучениера- |
|||||||
болеепростойсхемойядернойэнергетическойустановкиявляется |
|||||||
Одноконтурныеядерныеэнергетическиеустановки.Наи- |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
2 |
гдеT–температураокружающей.среды |
|||||||
ð2
,T/ T 1 Κ
среднейтемпературерабочеготелаопределяетсякак ТермическийКПДтеплосиловойчастиЯЭУприоптимальной нарис..1.8.14 .установкиТеоретическиециклыпаросиловойустановкиприведены намическогоцикла,которыйаналогиченциклуобычнойпаросиловой рабан-сепаратор,азатемпередаетсятамрабочемутелутермоди-
кую к исходным параметрам острого пара в энергоблоке с ВВЭР210. Как уже указывалось, дальнейшее ведение процесса возможно в двух вариантах. К последующему рассмотрению принят второй вариант с вторичным перегревом пара до 480°С при давлении 1,2 МПа за счет пара отбора и острого пара. К расчету принята тепловая схема турбины с восемью ступенями регенеративного подогрева питательной воды, включая деаэратор (см. рис. 14.8.7). При расчете полезной внутренней работы 1 кг пара, поступающего от ге-
нератора ВВЭР, внутренний к.п.д. процесса расширения (Κ ) îò ñî-
0i
стояния острого пара до состояния, при котором пар выводится из турбины на вторичный перегрев (|1,3 МПа, сухость пара 95,5%), принят равным 0,8; внутренний к.п.д. процесса расширения от состояния вторичного перегрева (1.1 МПа, 480°С) до конечного в конденсаторе (0,004 МПа, сухость 94,5%) принят равным 0,9.
Подогрев по ступеням регенеративного подогрева принимался примерно равномерным (температура по ступеням приведена на
3 4 5
1 |
2 |
2 |
|
|
2 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6
10
7
12 |
9 |
|
8
11
Рис. 14.8.7. Принципиальная схема энергоблока ВВЭР с закритическими параметрами рабочего тела: 1 – реактор; 2 – турбина; 3 – сепаратор; 4 – промежуточный пароперегреватель отборным паром; 5 – промежуточный пароперегреватель острым паром; б – конденсатор; 7 – конденсатные насосы; 8 – насосы конденсата отборного пара ПНД; 9 – регенеративные подогреватели низкого давления;
10 – деаэратор; 11 – питательные насосы; 12 – регенеративные подогреватели высокого давления (поток пара: первая цифра – доля 1 кг острого пара, вторая – энтальпия пара, третья – давление, четвертая – температура)
1 |
|
5 |
|
3 |
|
|
2 |
|
|
! |
4
"
6
$
11 10
9 8 7
Рис. 14.8.6. Принципиальная схема трехконтурной ЯЭУ:
1 – реакторная установка; 2 – теплообменник второго контура; 3 – парогенератор; 4 – турбина; 5 – электрогенератор; 6 – конденсатор;
7 – конденсатный насос (КН); 8 – теплообменник; 9 – питательный насос (ПН); 10 – насос второго контура; 11 – главный циркуляционный насос (ГЦН)
вым теплоносителем – образцовый демонстрационный с электрической мощностью 300 МВт) приведен на рис. 14.8.5. Принципиальная схема трехконтурной ЯЭУ показана на рис. 14.8.6.
14.8.2. Пути увеличения к.п.д. ЯЭУ. Установки на сверхкритических параметрах
Известный недостаток энергоблоков на основе двухконтурных реакторных установок ВВЭР – низкий к.п.д. Путей радикального повышения эффективности использования «атомного тепла» два: использование ВВЭР в схемах с комбинированной выработкой электроэнергии и теплоты и существенное повышение к.п.д. термодинамического цикла, особенно для энергоблоков, работающих в конденсационном режиме.
Для увеличения термодинамического к.п.д. цикла необходимо значительно повысить среднюю температуру подвода теплоты к рабочему теплу. Используя двухконтурную схему ВВЭР, добиться выполнения этого требования сложнее, чем при одноконтурной схеме ЯЭУ. В связи с этим в России и за рубежом приступили к изуче- нию одноконтурных ЯЭУ с реакторами ВВЭР на закритических параметрах теплоносителя.
Упрощает переход на закритические параметры теплоносителя в ядерной энергетике возможность частичного использования тур-
236 |
233 |
235 |
|
|
дитнапограничнуюкривуюх=1при3–2,8МПа,.е.твточку,близ- |
||
ширенияпаравтурбиненаhS-диаграмме,какуказывалось,выхо- |
||
ление24МПа,температура.500°СПриэтомреальныйпроцессрас- |
||
циальном(изоцененных)сочетаниипараметровострогопара–дав- |
||
модинамическуюэффективностьэнергоблокаприсамомнизкопотен- |
||
параметрамитеплоносителя–рабочеготела.Рассмотримтер- |
||
.д.п.КбруттодляэнергоблокасВВЭРсзакритическими |
||
|
|
.6%–5 |
ностьнавыходеизтурбиныпридавлениивконденсаторе0,004МПа |
||
гопара,промежуточнойперегревпараможетдостигать480°С,влаж- |
||
гревпараосуществляетсязасчетпараотбораизтурбиныиостро- |
||
сепараторвлагиивторичныйпароперегреватель,вторичныйпере- |
||
1,5–1,3МПаивлажности5%,–4далеевыводитсявпромежуточный |
||
.12%)Второйвариант–паррасширяетсявтурбине,например,до |
||
метрыпара–давлениевконденсаторе0,004МПа,влажность–11,5 |
||
подаетсявтурбинудлядальнейшегорасширения(конечныепара- |
||
ныйсепараторвлаги,влажностьснижаетсядо.1%Осушенныйпар |
||
ния3.0МПаивлажности10%,далееонвыводитсявпромежуточ- |
||
.вариантахПервыйвариант–паррасширяетсявтурбинедодавле- |
||
.210)Дальнейшаячастьпроцессаможетбытьреализованавдвух |
||
3МПа(исходныепараметрыострогопарадлятурбинблокасВВЭР- |
||
ренияпаравтурбинекривойнасыщениях=1достигаетпри–2,8 |
||
сочетаниипараметровострогопара24МПа,500°Спроцессрасши- |
||
влажности(влажностьвконцепроцессарасширения–12.13%)При |
||
турбинебезнеобходимостиеговыводаизтурбиныдляустранения |
||
припоследнемсочетаниипараметроввозможнорасширениепарав |
||
|
0 |
0 |
=500°С;24МПа,580°Си24МПа,650°С),тотолько |
(P=24ÌÏà,t |
|
диаграммедляперечисленныхсочетанийпараметровострогопара |
||
hS |
Еслирассматриватьпроцессырасширенияпаравтурбинена |
|
- |
||
|
гревзасчетпараотбораиострого.пара) |
|
теегоперегреваможетстатьосновной(включаявторичныйпере- |
||
четанияхпараметровострогопараобластьрасширенияпаравмес- |
||
|
i |
|
житвсеберезервповышенияhвсвязистем,чтоприпринятыхсо- |
||
|
0i |
|
вобластиперегретогопарадоh=.0,9Этообстоятельствосодер- |
||
сперегревомпарасущественноповышаетвнутренний.д.п.ктурбин |
||
шенногопаразасчетпараотбораиострого.параПереходнациклы |
||
либосепарациявлагиипоследующийпромежуточныйперегревосу- |
||
зуетсялибопромежуточнаясепарациявлагиизработающегопара, |
||
Дляуменьшениявлажностипаравпроточнойчаститурбинисполь- |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
234 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
272.1 |
|
|
|
6.56 |
|
|
249.1 |
|
6.55 |
225.1 |
|
5.54 |
30 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
26.1 |
|
|
|
2.56 |
|
|
24.1 |
|
3.55 |
22.1 |
|
2.54 |
27 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
25.1 |
|
|
|
8.55 |
|
|
23.1 |
|
8.54 |
21.1 |
|
8.53 |
24 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
ÂÂÝÐ |
|
|
|
|
Κ,% |
|
ÂÂÝÐ |
|
Κ,% |
ÂÂÝÐ |
|
Κ,% |
|
||
|
|
Κ/Κ |
|
|
|
|
Κ/Κ |
|
Κ/Κ |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
650 |
|
|
580 |
|
500 |
|
Ð,ÌÏà |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0Ñ |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
,θ |
T |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Расчетный.д.п.кидеальныхгазов |
|
|
||||||
Таблица1.8.14 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
0i |
t |
|
i |
Κ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
). |
ΚΚ |
= |
|
ветственно.д.п.креальноготермодинамическогоцикла |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
0i |
|
|
|
|
|
|
|
|
до0,75–0,7исоот- |
|
Κ |
нийотносительный.д.п.кпроцессавтурбине |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
обратимостипроцессрасширенияпаравтурбине(снижаетвнутрен- |
||||||||||||||||
.стиВлажностьпараухудшаетсточкизрениятермодинамической |
||||||||||||||||
нолибополностьювовлажнойобласти,либовзначительнойееча- |
||||||||||||||||
Прицикленасыщенногопарарасширениепаравтурбиневозмож- |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ловнеменее,чемна21%. |
|||
ностьэнергоблоковсВВЭРзасчет.д.п.ктермодинамическихцик- |
||||||||||||||||
переходназакритическиепараметрыпозволитповыситьэкономич- |
||||||||||||||||
ретурбины0,004МПа(см..табл8.14..1)Сравнениепоказывает,что |
||||||||||||||||
паратемпературапитательнойводы280°С,давлениевконденсато- |
||||||||||||||||
580и650°С,привсехсочетанияхдавленияитемпературыострого |
||||||||||||||||
ление24,27и30МПа,температураисходногоперегретогопара500, |
||||||||||||||||
смотрениюможнопринятьследующиесочетанияпараметров:дав- |
||||||||||||||||
Применительнокзакритическимпараметрамострогопаракрас- |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
.уровней |
ниедавлениявпервомконтуредокритическогоизакритического |
||||||||||||||||
лотывовторомконтурехотябына50°С,–30необходимоповыше- |
||||||||||||||||
денсаторе004.0.МПа)Чтобыувеличитьтемпературуподводатеп- |
||||||||||||||||
пара6МПа,температурепитательнойводы220°С,давлениивкон- |
||||||||||||||||
ческогоцикласоставляет44,5%(придавлениисухогонасыщенного |
||||||||||||||||
ДляэнергоблокасВВЭР-1000.д.п.кидеальноготермодинами- |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
источника–.парогенератора |
|||
киециклысвторичнымперегревомпаразасчетпервичноготепло- |
||||||||||||||||
тикенаорганическомтопливе,гдеприменяютсятермодинамичес- |
||||||||||||||||
бинногооборудования,разработанногоиосвоенноговтеплоэнерге- |
||||||||||||||||
15.2. Цикл воздушной холодильной установки |
|||||
Воздушная холодильная установка (рис. 15.2.1) была одним из |
|||||
первых типов холодильных установок, примененных на практике. |
|||||
Хладагент (воздух) расширяется в детандере 1 от давления P |
|||||
|
|
|
|
|
1 |
до давления P , совершая работу. Воздух, охлажденный в результа- |
|||||
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
те адиабатного расширения |
|
P T |
|
|
P T |
в детандере от температу- |
|
1 |
1 |
|
1 |
4 |
|
|
|
4 |
|
ры T до температуры T , |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
1 |
2 |
|
1 |
|
3 |
поступает в охлаждаемый |
|
|
|
|
|||
|
|
2 |
|
объем 2, из которого отбира- |
|
|
P T |
P T |
|
|
|
|
2 2 |
|
ет тепло при постоянном |
||
|
|
2 3 |
|
||
|
|
|
|
давлении P . По выходе из |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
охлаждаемого объема воз- |
|
|
Ðèñ. 15.2.1 |
|
дух направляется в компрес- |
||
|
|
|
|
||
|
|
|
|
сор 3 (турбокомпрессор), где |
|
P |
|
|
|
его давление повышается до |
|
|
|
|
|
||
|
1 |
4 |
|
P , при этом его температу- |
|
|
|
|
|
1 |
|
m |
|
|
|
ра повышается от T |
äî T . |
|
|
|
|
||
|
P |
|
|
3 |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
Сжатый компрессором воз- |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
дух поступает в охладитель |
|
|
|
|
|
4. Цикл воздушной установ- |
|
|
P |
|
|
ки в Pv-координатах изобра- |
|
|
2 |
|
|
|
|
n |
|
|
|
æåí íà ðèñ. 15.2.2. |
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
2 |
v |
|
|
|
|
|
|
Здесь 1-2 – адиабатное |
|
|
Ðèñ. 15.2.2 |
|
расширение воздуха в де- |
||
|
|
|
|
||
|
|
|
|
тандере; 2-3 – изобарный |
|
процесс отвода тепла из охлаждаемого объема; 3-4 – процесс сжа- |
|||||
тия в компрессоре; 4-1 – изобарный процесс охлаждения воздуха в |
|||||
охладителе. |
|
|
|
|
|
Процесс в компрессоре может осуществляться либо по адиаба- |
|||||
те, либо по изотерме, либо по политропе с показателем 1 < n < k. |
|||||
Если в компрессоре сжатие осуществляется адиабатно, то |
|||||
Η T2
T1 T2
или поскольку
рис. 14.8.7). Напор между температурой насыщения отборного пара и температурой подогреваемой воды на выходе из регенеративного теплообменника принимался равным 20–25°С. В соответствии с этими условиями определяли давление в каждом отборе (приведены на рис 14.8.7). В результате составления уравнений теплового баланса для каждого регенеративного подогревателя, а также для пароперегревателя и расчета по ним определяются отборы пара из тур-
бины ( ) в долях от 1 кг пара, подаваемого в голову турбины. По
i
результатам расчета количественных параметров тепловой схемы турбины появляется возможность определения внутренней работы 1 кг пара, поступающего к турбине. Для рассматриваемой схемы и
параметров пара эта работа равна AL = 879 кДж/кг. Термодинами-
i
ческий к.п.д. реального цикла может быть определен по соотношению
Κ |
|
ALi |
, |
i |
h |
h |
|
|
|||
|
0 |
ï.â |
|
где h = 3187 кДж/кг – энтальпия острого пара; h = 1230°ÑêÄæ/êã –
0 |
ï.â. |
энтальпия питательной воды; Κ = Κ Κ |
= 0.449. |
i i |
0i |
К.п.д. брутто энергоблока может быть оценен по соотношению
Κ = Κ Κ (1 – [ )Κ Κ ,
á i 0i ïð ì ýã
ãäå [ – доля протечек пара мимо проточной части турбин (по ана-
ïð
логии с турбинами насыщенного пара можно принять [ |0,01); Κ –
ïð ì
механический к.п.д. турбины (по аналогии с турбинами на насыщен-
ном паре принимается равным 0,98); Κ – к.п.д. электрогенератора
ýã
(принимается по аналогии с блоками ВВЭР° -1000 равным 0.98). При
этих условиях Κ составит 0,427 – наименьшее значение к.п.д. брут-
á
то энергоблока при принятых сочетаниях° параметров острого пара. Таким образом, рост термодинамической экономичности энергоблоков с ВВЭР при переходе от циклов насыщенного пара к циклам на закритических параметрах теплоносителя составляет не менее [(0,427/0,33) – 1)]100 = 29%. В этом случае энергоблоки с ВВЭР по экономичности сравниваются с энергоблоками на основе реакторов
с жидкометаллическим теплоносителем.
240 |
237 |
239
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
различных.веществ |
||||
•паровые,вкоторыхвкачествехладагентовиспользуютсяпары |
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
•газовые(вчастности,воздушные); |
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
новныегруппы: |
||
Холодильныеустановкиповидухладагентовделятсянадвеос- |
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
.1.(155) |
|
|
|
|
|
|
. |
|
T |
T |
|
Η |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
T |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
ДляобратимогохолодильногоциклаКарно |
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
.1.(154) |
|
|
|
|
|
|
1. |
|
|
Κ |
|
|
Η |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
получаем |
||
|
t |
2 |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
1 |
|
ö |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
–1, |
Κ |
|
q |
q |
ав2,.1.(15а)вместо |
, |
Κ |
q |
l |
ставляяв.1.(152)вместо |
||||||||||||||||||||||
|
|
/ |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
,характеризующимобратныйтепловой.циклПод- |
Η |
коэффициентом |
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ющийсяхарактеристикойпрямоготепловогоцикла,схолодильным |
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
,ÿâëÿ- |
Κ |
Найдемсоотношение,связывающеетермический.д.п.к |
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
тожеколичествотеплаq. |
||||||||||
чтобыотвестиотохлаждаемоготела(холодныйисточник)однои |
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
ö |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Η |
|
|
|
|
|
|
|
темменьшуюработуlнужнозатратить, |
, |
установки:чемвыше |
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
темболееэффективенциклхолодильной |
, |
Η |
Чемвышезначение |
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ïîä |
|
|
îòâ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ñð |
T |
|
ñð |
T |
|
Η |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
.1.(153) |
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
ïîä |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Tñð |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2,.1.(15а)можнопредставитьввиде |
|||||||||||||||||||||
крайнимиточками.циклаСучетомэтихсоотношенийуравнение |
||||||||||||||||||||||||||||||||
S–изменениеэнтропиимежду |
|
|
хладагентакгорячемуисточнику; |
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
îòâ |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
–средняятемператураотводатеплаот |
|
Tñð |
лодногоисточника; |
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ïîä |
|
–средняятемператураподводатеплакхладагентуотхо- |
Tñð |
ãäå |
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
îòâ |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
ïîä |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
S |
ñð |
T |
|
|
q |
|
S |
ñð |
T |
|
|
|
q |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
теплавцикле,можнозаписать |
||||||||||||
Воспользовавшисьсреднимитемпературамиподводаиотвода |
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
238 |
|
|
|
|
|
2 |
|
1 |
|
|
|
2,.1.(15à) |
|
. |
q |
q |
Η |
|
|
|||
|
2 |
q |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
илисучетом.1.(151) |
||
|
|
|
|
|
ö |
|
|
|
|
|
.1.(152) |
|
|
l |
Η |
|
|
|
|||
|
|
2 |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
q |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
определяемыйследующимобразом: |
|||||
, |
Η |
киприменяетсятакназываемыйхолодильныйкоэффициент |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Дляхарактеристикиэффективностициклахолодильнойустанов- |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ö |
|
|
лаl,эквивалентногоподводимойвцикле.работе |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
равноесумметеплаq,отбираемогоотхолодногоисточника,итеп- |
||||||||||
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
.е.тгорячемуисточникувобратномпроцессепередаетсятеплоq, |
||||||||||
|
|
|
|
, |
ö |
2 |
|
1 |
|
|
.1.(151) |
|
|
|
|
|
|||||
|
l |
q |
q |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
ö |
|
|
|
|
|
|
|
|
телаl,q,q.)Очевидно,что |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ö |
L–работа,подводимаявцикле(соответственнона1кграбочего |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
холодногоисточника,Q–теплоотдаваемоегорячемуисточнику, |
||||||||||
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
–тепло,отбираемоеот |
чения,чтоидлятепловыхдвигателей:Q |
|||||||||
|
|
.Ðèñ1.1.15 |
|
Условимсяприменятьтежеобозна- |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
.(ðèñ1.15..1) |
||
|
v |
|
|
отхолодногоисточникакгорячему |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
подведеннойработытеплопередается |
||||||
|
|
2 |
|
вышаетработурасширения,изасчет |
||||||
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
сяцикл,вкоторомработасжатияпре- |
||||||
|
|
|
|
Напомним,чтообратнымназывает- |
||||||
|
|
1 |
|
|
|
|
|
холодильных.установок |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
щейсреды,осуществляетсяспомощью |
||||||
|
|
|
|
лежащейнижетемпературыокружаю- |
||||||
|
|
|
P |
Охлаждениетелдотемпературы, |
||||||
|
|
|
|
|||||||
|
|
Холодильныеустановки |
|
|
||||||
.1.15Обратныетепловыециклыи.процессы
ХОЛОДИЛЬНЫЕЦИКЛЫ
Глава15