9.6Уравнения теплового и материального баланса элементов тепловой схемы турбин АЭС

На основе решения уравнений теплового и материального балансов элементов тепловой схемы турбоустановки определяют расходы пара на них в долях расхода свежего пара на турбину. Первоначально рассчитывают сепаратор-промперегреватель (СПП), используя в качестве определяющей величины долю расхода пара через промежуточные перегреватели αпп :

Отвод влаги из сепаратора

расход греющего пара на промежуточные перегреватели:

αп.0 = hп.п0 −h' с αпп;

hп −hп

αп.с = hп.п −hп'.п0 αпп;

h0 −h0

152

Расчет приводной турбины питательной установки выполняют с учетом установки бустерного насоса, давление питательной воды за насосами принимают pп.н. = (l,2-l,3)∙p0.

Расчет подогревателей высокого давления, деаэратора питательной воды и подогревателей низкого давления ведут обычным способом, учитывая конкретный вид тепловой схемы, наличие смешивающих ПНД, испарителей, расширителей продувки парогенераторов АЭС. В расчете используется составленная на предыдущих этапах таблица параметров пара и воды.

В зависимости от разделительного давления часть уравнений теплового и материального балансов теплообменников тепловой схемы АЭС определяет соответствующие доли расхода пара на них в функции от αпп , что связано с вводом в тепловую схему дренажей из сепаратора и пароперегревателя. После расчета всех подогревателей, питаемых паром из ЦВД, определяют расход пара на сепаратор

где α0 =1, αiцвд – доля i-ro отбора пара из ЦВД турбины; αуцвд – доля протечек пара из уплотнений ЦВД. Из уравнения определяем долю расхода пара αпп .

Расчет смешивающих теплообменных аппаратов (расширителей, смешивающих ПНД и деаэраторов) осуществляется на основе совместного решения уравнений материального:

где с индексами "вх" и "вых" обозначены входящие в аппарат и выходящие из него потоки; ηпод – КПД, учитывающие потери теплоты в теплообменнике

(ηпод ≈ 0,98).

Расчет поверхностных подогревателей производится по уравнению теплового баланса:

153

Gв свр (tв2 −tв1 ) ηпод = ∑n Gвхi (hвхi −hдрi ) ,

tв2, tв1 – температура воды на выходе и на входе в подогреватель соответственно; Gвхi , hвхi – расход и энтальпия i-ых греющих потоков, направляемых в подогреватель; hдрi – энтальпия дренажа на сбросе из подогревателя.

Для подогревателей без охладителей дренажа hдрi равна энтальпии насыщения воды при давлении в подогревателе. При наличии охладителя дренажа он рассчитывается совместно с основной поверхностью, при этом hдр = cp (tв1 −δtод ), где δtод – температурный напор в охладителе дренажа, принимается около 10 °C.

Расчет подогревателей, между которыми производится слив дренажа с помощью насосов, требует совместного решения составленной для них системы уравнений теплового баланса, при этом для уменьшения числа уравнений в такой системе удобно в балансовых уравнениях не учитывать смешения потоков, а разделить их с учетом их подогрева от исходного до конечного состояния.

Если отсутствуют детальные данные по схеме и величине перетечек пара в уплотнениях турбины, то приближенно можно принять, что примерно половина теплоты пара из уплотнений утилизируется в регенеративных подогревателях (αуплпод ≈ 0,0075 ) и деаэраторе, другая половина – в охладителе пара уплотнения и саль-

никовом подогревателе (αуплоу ≈ 0,0075 ), где αупл =αуплпод +αуплоу ≈ 0,015.

Расчет нижнего ПВД должен производиться с учетом нагрева воды в питательном насосе:

∆hпн ≈ vη∆P ,

пн

где v – средний удельный объем питательной воды в процессе сжатия в насосе; ∆P = Pпн −Pд – давление питательной воды на выходе из питательного насоса и на входе в питательный насос соответственно, МПа; ηпн – внутренний относительный КПД насоса, в расчетах принимается равным 0,75-0,85 (большие значения принимают для насосов с большой подачей).

154

Средний удельный объем v определяется по усредненным параметрам состояния воды в процессе сжатия, т.е. по среднему давлению:

туры в питательном насосе; для энергоблоков с начальным давлением 12,75 МПа ∆tпн =3-4 °С, для энергоблоков с начальным давлением 23,54 МПа ∆tпн = 5-6 °С.

Расход пара на приводную турбину главного питательного насоса Gтп определяется из уравнения энергетического баланса:

МПа; pв – давление питательной воды перед питательным насосом, МПа, (принимается равным давлению пара в деаэраторе или, если установлен бустерный насос, pв принимают равным давлению, создаваемому повышающим насосом); ηн – КПД насоса.

9.6.1 Примеры расчета элементов тепловой схемы

Деаэратор питательной воды

Расчетная схема деаэратора питательной воды приведена на рисунке 4.2.

155

Рисунок 4.2 Расчетная схема деаэратора питательной воды Деаэратор питательной воды, как и любой смешивающий подогреватель, рас-

считывается на основе материального и теплового баланса. Уравнение материального баланса:

Gпв +Gвып =Gок +Gд +Gдрпвд +Gупл,

Уравнение теплового баланса:

ПНД смешивающего типа

Расчетная схема ПНД смешивающего типа приведена на рисунке 3.9.

Gj, hj

j

Gв2j, hв2j Gв1j, hв1j

Рисунок 4.3. Расчетная схема ПНД смешивающего типа Уравнение материального баланса:

Gj +Gв1j =Gв2j .

Уравнение теплового баланса:

Gв2j hв2j = Gj hj +Gв1j hв1j ηпнд .

ПНД поверхностного типа с каскадным сбросом дренажа

Расчетная схема ПНД поверхностного типа приведена на рисунке 3.10.

156