38. Термодинамические основы регенеративного подогрева питательной воды на тэс

Тепло отбираемого пара используется сперва в турбине, где он совершает работу, а затем передается воде, с которой возвращается в парогенератор. Технические особенности системы регенерации

(Рис.2) (Рис 3) Схема турбинной установки с 3х ступенчатым регенеративным подогревом.

Где: 1 - котел; 2 - турбина; 3 - конденсатор; 4,5 и 6 - смешивающие подогреватели; 7 - конденсатный насос; 8 и 9 - перекачивающие насосы; 10 - питательный насос.

Регенеративный подогрев основного конденсата и питательной воды является одним из важнейших методов повышения экономичности современных ТЭС. Регенеративный подогрев осуществляется паром, отработавшим в турбине. Греющий пар, совершив работу в турбине, и конденсируется в подогревателях.

39. Излучение — процесс испускания и распространения энергии в виде волн и частиц.

Закон Стефана-Больцмана. Этот закон утверждает, что энергетическая светимость абсолютно черного тела пропорциональна четвертой степени его абсолютной температуры, то есть   . Закон планка: iзлучение испускается в виде отдельных порций энергии (квантов), величина которых связана с частотой излучения: Спектральная плотность потока излучения а.ч.т.: I_­0λ=c₁λ^-5/(e^c2/λT-1).

Закон Вина говорит что длина волны уменьшается с ростом температуры.

Кирхгоф сказал что Е/А=const (Е-энергия. А-коэф. поглощ.)

40.

И зотермический (T=const) - pV=const -> p2/p1=V1/V2, L=RT*ln(p1/p2) ΔU=0 -> Q=L

Адиабатный (dQ=0 s=0) - ΔU+pΔV=0 -> ΔU=-L

41. Потери в реальной турбине можно разделить на две группы: а) потери внутренние, т. е. потери, непосредственно влияющие на изменение состояния пара; б) потери внешние, т. е. те потери, которые не влияют на изменение состояния пара. К первой группе потерь можно отнести: а) потерю в регулирующих клапанах; б) потерю в соплах (направляющих лопатках); в) потерю на рабочих лопатках; г) потерю с выходной скоростью; д) потери на трение диска в паре и вентиляционную; е) потерю через внутренние зазоры; ж) потерю от влажности пара; з) потерю в выхлопном патрубке.

Ко второй группе потерь относятся: а) механические потери; б) потеря от утечек пара через концевые уплотнения

43. Ненадо

44. Процесс горения топлива. В процессе сгорания происходят несколько химических реакций. Одни соединения разрушаются, а новые соединения образуются. Для процесса сгорания требуются три элемента: 1.Воздух. 2. Топливо 3.  Искра зажигания. Полное сгорание - НС + О2 = Н2 О + СО2

Водород, углерод и сера – основные элементы горючего. Твердым видам топлива соответствует наибольше содержание углерода. Жидким – водорода.

С^p+H^p+S^p+O^p+N^p+A^p+W^p=100%

А – зольность топлива. W – влажность топлива

Основной эл-т в топливе это С, А и W – балласт.

A^p – твердый негорючий осадок и FeО, извести

Чем меньше A^p и W^p тем больше цена на уголь.

Кроме влажности и зольности так же важной характеристикой является выход летучих. При нагревании топлива без доступа воздуха топливо разлагается.

Q_H^p=338C^p+1249H^P-108.5(O^p-S_Л^Р)

45. Ступени давления и ступени скорости в паровых турбинах.

Ступень – сочетание сопла и лопатки. В сопле потенциальная Е переходит в кинетическую, а в лопатке из кинетической в механическую.

Ступени давления - ряд подвижных изолированных специальными диафрагмами дисков с лопатками, в которых струя пара, получив за счет снижения давления в соплах, встроенных в диафрагмы, скорость, производит работу на подвижных лопатках. Затем путем дальнейшего снижения давления в соплах следующей диафрагмы восстанавливает величину скорости и производит работу в следующей С. Д. и т. д. до понижения давления пара до противодавления атмосферы или конденсатора.

Ступени скорости - ряды подвижных лопаток колеса турбины, на которых струя пара по выходе из сопла с большой скоростью, сохраняя в последующем постоянное давление и произведя работу на первом венце, обладает еще достаточной скоростью, чтобы производить работу на втором венце, затем на третьем, уменьшая скорость до практически допустимого предела. Для направления пара от венца к венцу между ними устанавливаются направляющие аппараты (направляющие лопатки); при венцах, вращающихся в разные стороны, направляющих лопаток не требуется. Больше трех С. С. практически не применяют, т. к. мощность, отдаваемая последними венцами, очень незначительна, а длины лопаток и механические потери сильно возрастают. Применение С. С. позволяет уменьшить число последующих ступеней и, следовательно, размеры и стоимость турбины.

4 6. При изохорном процессе выполняется условие v=const. Из ур-я сост. И.г. следует: p/T=R/v. Количество теплоты подведенное к рабочему телу: q=c _v(T2-T1), Δu=q

Изобарный процесс – процесс происходящий при постоянном давлении. P=const. v/T=R/p=const. l=R(T2-T1). q=c _p(T2-T1),

49. Теплоемкость – количество теплоты которое нужно подвести к единице в-ва что бы увеличить его Т на 1 градус.

Молярная теплоёмкость идеального газа с i степенями свободы при постоянном V равна: (изохорная С) R- постоянная.

При постоянном давлении (изобарная С)

Ср/Сv=k – показатель адиабаты (зависит от к-ва атомов в газе)

Уравнение Майера вытекает из первого начала термодинамики, примененного к изобарическому процессу в идеальном газе: . в рассматриваемом случае:

.Уравнение Майера показывает, что различие теплоёмкостей газа равно работе, совершаемой одним молем идеального газа при изменении его температуры на 1 K.

50. Тепловой баланс парового котла заключается в установлении равенства между поступившим в агрегат при сжигании топлива количеством теплоты, называемой располагаемой теплотой Q_p^p и суммой использованной теплоты Q₁ и тепловых потерь. На основе теплового баланса находят КПД и расход топлива. При установившемся режиме работы агрегата для 1 кг(1м³) Q_p^p = Q₁+Q₂+Q₃+Q₄+Q₅+Q₆

Q_p^p-располаг.теплота, приводящаяся на 1 кг твердого(1 м³ газообр.)топлива, Q₁-использован.теплота,Q₂-потери теплоты с уходящими из агрегата газами,Q₃-потери теплоты от химической неполноты сгорания топлива,Q₄-потери теплоты от механич.неполноты сгорания,Q₅-потери теплоты в окружающую среду через внешн.ограждение котла,Q₆-потери теплоты с физической теплотой шлака

Обычно в расчетах используется уравнение, выраженной в процентах по отношению к Q_p^p,взятой за 100%

Располаг.теплота: Q_p^p= Q_н^p+Q_ф.т+Q_в.вн+Q_ф

Q_ф.т –Физическая теплота топлива, Q_в.вн-теплота воздуха,полученная им при подогреве вне котла, Q_ф-теплота,вносимая в топку с распыливающим форсуночным паром

51. (РИС 13)Основной характеристикой теплофикационной турбины является диаграмма режимов, представляющая графическую зависимость мощности турбины от расхода пара, поступающего в конденсатор и в отбор.

1. Линия конденсационного режима.

2. Линия противодавления.

3. Линия постоянных минимальных расходов пара в конденсатор

min

Gк = const.

4. Линии постоянных отборов Gот = const.

5. Линии постоянных расходов пара в конденсатор Gк = const.

52. Уравнение Менделеева-Клапейрона (уравнение состояния идеального газа) Устанавливает зависимость между V,T,p: pV=(m/M)RT

При постоянной массе, можно записать так pV/T=const

Политропный процесс — термодинамический процесс, во время которого удельная теплоёмкость c газа остаётся неизменной. Предельными частными явлениями политропного процесса являются изотермический процесс и адиабатный процесс. В случае идеального газа изобарный процесс и изохорный процесс также являются политропическими.

Для идеального газа уравнение политропы может быть записано в виде:

pVⁿ = const (n – показатель политропы)

53. (РИС 14) Кипение воды хар-ся образованием новых свободных поверх-тей раздела жидкой и паровой фаз внутри жидкости, нагретой выше Т насыщения. Механизм парообразования и интенсивность теплообмена определ-ся разностью темеператур стенки и жидкости Δt=t_c-t_ж (температурн.напором).

При Δt<5 интенсивн-ть теплообмена опред-ся свободным движением жидкости – конвективный режим кипения (на рис.зона естеств.конвекции). При больших Δt идет интенсивный рост пузырьков,значит, перемешивание жидкости – пузырьковое кипение. При определ.величине Δt пузырьки соед-ся, образ-ся пленка, уменьш.коэффициент теплоотдачи – пленочное кипение. Величины Δt,α,q крит. соответствуют моменту перехода от пузырьков.кипения к пленочн.

Конденсация – переход вещества из газообразного состояния в жидкое, имеет пленочный или капельный характер(возможно и смешан.). Пленочный обладает меньшим коэфф.теплообмена и для его(коээф.) увеличения необходимо уменьшать толщину пленки путем особого расположения труб в конденсаторе

54. Применяются слоевой, вихревой, циклонный и факельный процессы сжигании.

Сущность слоевого процесса сжигания твердого топлива заключается в том, что воздух непрерывно продувается через слой горящего кускового топлива, взаимодействует с ним, в результате чего получаются нагретые до высокой температуры топочные газы, зола и шлак.

Вихревой процесс сжигания твердого топлива заключается в том, что внутри объема топки создается устойчивое вихревое вращательное движение газовоздушной смеси и частиц топлива, которые движутся по круговым или петлевым траекториям, находясь во взвешенном состоянии и сгорая при движении в газовом объеме.

Циклонный процесс сжигания аналогичен вихревому процессу и отличается тем, что объему топочного пространства придается цилиндрическая форма, а подвод воздуха осуществляется по касательной к цилиндрической поверхности внутреннего объема топки.

Факельный процесс сжигания пылевидного топлива состоит в том, что пылевоздушная смесь подается через горелку в топочное пространство и сгорает во взвешенном состоянии, образуя факел ярко светящегося пламени.

55. Первый закон ТД: термодинамическая система может совершать работу только за счёт своей внутренней энергии или каких-либо внешних источников энергии. Первое начало термодинамики часто формулируют как невозможность существования вечного двигателя первого рода, который совершал бы работу, не черпая энергию из какого-либо источника.

Формулировка: Количество теплоты, полученное системой, идёт на изменение её внутренней энергии и совершение работы против внешних сил (Q= ΔU+L)

Работа расширения (сжатия) неподвижного тела проявляется в изменении V под действием p. Если рассматривать каждую частицу тела, то она перемещается по координате в направлении с нормалью в точке, где находится это частица. Если рассматривать все тело, то все его частицы одновременно движутся каждая оп своей нормали, и тело расширяется (сжимается). Работа при этом L=p ΔV

56.

(РИС 15. РИС 16)

На всех этих диаграммах 1—2 представляет процесс обратимого адиабатного расширения пара в турбине, являющийся в этом случае, согласно уравнению (2.18), процессом изоэнтропным. Линия 2—2′ соответствует изобарному (а в двухфазной области он является и изотермическим) процессу отвода теплоты q2 при конденсации влажного пара. Обратимый адиабатный (т.е. тоже изоэнтропный) процесс сжатия воды в насосе представлен линией 2′— 3, а все последующие стадии подвода теплоты q1 для получения перегретого пара в котле (нагрев воды до кипения, парообразование, перегрев) изображаются различными участками изобары 3—1. Цикл, состоящий из двух адиабат и двух изобар, назы вается циклом Ренкина.

полезная работа за цикл равна разности подведенного и отведенного тепла l_ц^пол=q1-q2=l_а^т-l_а^н

термодинам.КПД η_t=(q1-q2)/q1=( l_а^т-l_а^н)/q1

5 7.

Если преобразование потенциальной энергии пара в кинетическую происходит только в сопловых решетках, то такой принцип работы пара в турбине называют активным. Если же преобразование потенциальное Е пара происходит не только в сопловых, но и во вращающихся рабочих решетках, то такой принцип действия пара – реактивный.

1 – сопло, 2 – лопатки, 3 – диск. 4 – вал

58. (РИС 17)

59. аналогичный 55

61. Схема АЭС может быть одноконтурной, двухконтурной, трехконтурной, а также она зависит от типа реактора.

Для реактора ВВЭР представлена двухконтурная схема, ниже

(РИС 18)Принципиальная технологическая схема АЭС с реактором типа ВВЭР: 1 - реактор; 2 – парогенератор; 3 - турбина; 4 - генератор; 5 - трансформатор; 6-конденсатор турбины; 7 - конденсатный (питательный) насос; 8- главный циркуляционный насос

(РИС 19)Трехконтурная для реактора БН. Принципиальная технологическая схема АЭС с реактором типа БН: а - принцип выполнения активной зоны реактора; б - технологическая схема: 1-7- аналогичны указанным на рис. 1.6; 8 - теплообменник натриевых контуров; 9 - насос нерадиоактивного натрия; 10 - насос радиоактивного натрия.