 |
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция
Расчет паротурбинного цикла АЭС
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение высшего
профессионального образования
«Ивановский государственный энергетический университет им.
В.И. Ленина»
Кафедра теоретических основ теплотехники
Научно-исследовательская работа студентов
Расчет и анализ двухконтурной АЭС (ВВЭР)
| Выполнили: Студенты группы II – 11х Русаков А.В. Чигарев В.Н. Крестниковский А.Г. |
| Проверил: Доц. Каф. ТОТ. Чухин И.М. |
Иваново 2009
Содержание
1. Задание ……………………………………...................................................... 3
2. Исходные данные для расчета цикла АЭС …................................................ 3
3. Расчет цикла ПТУ …........................................................................................ 4
4. Расчет КПД АЭС методом теплового баланса............................................... 6
5. Увеличение энтропии в элементах АЭС…..................................................... 7
5.1. Увеличение энтропии в реакторе.......…………….................................... 8
5.2. Увеличение энтропии в парогенераторе …………..................................... 9
5.3. Увеличение энтропии в паротурбинной установке.................................. 10
6. Эксергетические потери и эксергетический КПД АЭС …………………. 12
7. Выводы о достоинствах и недостатках АЭС с ВВЭР...…………..……… 13
Список использованной литературы ………………………………………… 14
1. ЗАДАНИЕ:
Двухконтурная схема АЭС (ВВЭР)
| Рис. 1. Схема двухконтурной АЭС на насыщенном водяном паре: ВВЭР – водо-водяной энергетический реактор, ПГ – парогенератор, С – сепаратор, ПП – пароперегреватель, ЧВД – часть высокого давления и ЧНД – низкого давления турбины; П1 – смешивающий регенеративный подогреватель |
| 2-ой контур |
| 1-ый контур |
| ПГ |
| ВВЭР |
| h2, a1 |
| cto’ |
| ctпп’ |
| 1+aпп |
| aпп |
| aс |
| сtпп’ |
| ctпв |
| • |
| • |
| • |
| пп |
| PО, хО |
| • |
| • |
| • |
| • |
| чвд |
| чнд |
| РПП, tПП |
| С |
| П1 |
1. Определить КПД АЭС методом теплового баланса и проанализировать основные потери цикла.
2. Определить энтропийные составляющие DSc, вызванные необратимостью реальных процессов в АЭС и проанализировать основные потери цикла.
3. Определить эксергетический КПД АЭС и проанализировать основные потери эксергии в цикле.
4. Сделать выводы об основных достоинствах и недостатках тепловой экономичности основных элементов данного цикла АЭС.
2. Исходные параметры цикла АЭС:
Ядерный реактор – температура оболочки ТВЭЛ 360 оС, максимально возможная температура ядерного топлива в ТВЭЛах – 2800 оС,
Первый контур – давление Р1к=10-15 МПа, гидравлическое сопротивление реактора и парогенератора 2 МПа.
Парогенератор – средний температурный напор Dtпг=20 оС брать одинаковым на входе и выходе.
Параметры ПТУ – Ро=6 МПа, хо=хс=0,99, Рпп=0,6 МПа, Dtпп=20 оС, Рк=4 кПа, hoiчвд=0,85, hoiчнд=0,9, hн=0,85, tос=20 оС, tохл.воды=15 оС, нагрев циркуляционной воды в конденсаторе Dtцв=5 оС,
Коэффициенты потерь теплоты во всех теплообменниках
(ЯР, П1, ПГ, ПП, К-Р) hто=0,98.
Расчет паротурбинного цикла АЭС
Опишем процессы, происходящие в цикле паротурбинной установки (рис.1)
Таблица 1. Процессы цикла ПТУ
| Процесс | Элемент | Описание процесса |
| 7-1 | Парогенератор | Изобарный подвод теплоты к рабочему телу |
| 1-2 | Часть высокого давления | Адиабатный необратимый процесс расширения пара |
| 2-3 | Сепаратор | Изобарный отвод влаги в подогреватель |
| 3-4 | Пароперегреватель | Изобарный подвод теплоты к рабочему телу |
| 4-5 | Часть низкого давления | Адиабатный необратимый процесс расширения пара |
| 5-6 | Конденсатор | Изобарный отвод теплоты от рабочего тела |
| 6-7 | Подогреватель (П1) | Изобарный подогрев питательной воды |
| Рис. 2. Цикл АЭС на насыщенном паре в h,s - диаграмме |
| хс |
| хКдоп |
| х=1 |
| х=0 |
| tпп |
| toн |
| Pк |
| Pпп |
| Po |
| ctпп’ |
| ctк’ |
| hc |
| hк |
| hкi |
| hпп |
| h2i |
| h2 |
| ho |
| sпп |
| so |
| 7 · |
| · |
| s |
| h |
| К · |
Укажем характеристики точек на Рис.2, расчеты приведены далее.
Таблица 2. Параметры воды в цикле ПТУ
| № | P, бар | t, оС | x | h, кДж/кг | s, кДж/(кг·К) |
| 275,59 | 0,99 | 2768,8 | 5,8614 | ||
| 158,83 | 0,8436 | 2430,1 | 6,0064 | ||
| 158,83 | 0,99 | 2735,2 | 6,7109 | ||
| 255,59 | перегр. пар | 2968,2 | 7,2056 | ||
| 0,04 | 28,96 | 0,8753 | 2241,8 | 7,4690 | |
| 0,04 | 28,96 | 121,4 | 0,4224 | ||
| 158,83 | 670,5 | 1,9311 |
Исходные данные для расчета приведены на стр.3-4
Точка 1. (на выходе из ПГ)
P0=6 МПа, t0=275,59оС; по таблице II свойств воды и водяного пара находим h0=h’+xr=1213,7+0,99·1570,8=2768,8 кДж/кг,
s0=s’+x(s”-s’)=3,0274+0,99·2,8626=5,8614 кДж/(кг·К).
Процесс 1-2 (в ЧВД) – адиабатный s0=s2=5,861 кДж/(кг·К).
Точка 2. (на выходе из ЧВД)
РПП=0,6 МПА,s2=5,861 кДж/кг; по таблицеII свойств воды и водяного пара находим x2,=0,815,
h2=h’+x2r=670,5+0,815·2085,6=2370,3 кДж/кг.
С учетом необратимостей процесса 1-2
h2i=h0 - hoiЧВД(h0 - h2)=2768,8 - 0,85· (2768,8 - 2370,3)=2430,1 кДж/кг.
при Pпп=0,6 МПа, h2i=2430,1 кДж/кг по таблице II свойств воды и водяного пара находим x2i=0,8436
S2i=6,0040 кДж/(кг·К).
Процесс 2-3 Изобарный PПП=0,6 МПа.
Точка 3. (после сепаратора)
РПП=Р3=0,6 МПА, xс=0,99; по таблице II свойств воды и водяного пара находим
hc=h’+xcr=670,5+0,99·2085,6=2735,2 кДж/кг.
sc=s’+xc(s”-s’)=1,9311+0,99·4,8281=6,7109 кДж/(кг·К).
Процесс 3-4 изобарный PПП=0,6 МПа.
Точка 4. (после пароперегревателя)
tпп=t0н - Δtпп=275,6 - 20=255,6 оС
Pпп=0,6 МПа, tпп = 255,6 оС; по таблице III свойств воды и водяного пара находим
hпп=2969,4 кДж/кг,
sпп=7,2056 кДж/(кг·К).
при Ро=6 МПа на выходе из пароперегревателя ct0’=1213,7 кДж/кг.
Процесс 4-5 (в ЧНД) - адиабатный s0=s2=7,203 кДж/(кг·К).
Точка 5. (на выходе из ЧНД)
Рк=4 кПА, sпп=7,203 кДж/кг; таблице II свойств воды и водяного пара находим
хк=0,8425 hк=h’+xr=121,40+0,8425·2432,3=2170,6 кДж/кг.
С учетом необратимости процесса 4-5
hкi=h0 - hoiЧНД(hпп - hк)=2968,2 - 0,9·(2968,2 - 2170,6)=2250,4 кДж/кг.
xki=0,8753
ski= s’+xki(s”-s’)=0,4224+0,8753·8,0510=7,4694 кДж/(кг·К).
Процесс 5-6 изобарный Рк=4кПа.
Точка 6. (после конденсатора)
Рк=4кПа, по таблице II свойств воды и водяного пара находим
ctк’=121,40 кДж/кг.
Точка 7. (после подогревателя)
Рпп=0,6 МПа, по таблице II свойств воды и водяного пара находим
ctпп’=670,5 кДж/кг.
Относительные расходы: αc, αпп, α1 находятся из системы уравнений, составленной для соответствующих элементов:
(1- α1)x2i = (1-α1-αc)xc -для сепаратора
αпп (h0- ct0’)=(1-α1-αc)(hпп-hc) -для пароперегревателя
(1+ αпп) ctпп’= α1h2+ αc ctпп’+ αпп ct0’+(1-α1-αc) ctк’ -для подогревателя
Решая эту систему мы получаем: αc=0,1206; αпп=0,1046; α1=0,1845.
Поиск по сайту: