哈爾濱工程大學(xué)壓水堆核電廠二回路熱力系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、專業(yè)課程設(shè)計(jì)說明書 壓水堆核電廠二回路熱力系統(tǒng)班 級(jí)：學(xué) 號(hào)：姓 名：劉爭(zhēng)知指導(dǎo)教師：劉中坤核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院2013 年 6 月 目 錄摘要 . 1 1 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求 .22 熱力系統(tǒng)原則方案確定 .2 2.1 總體要求和已知條件 .3 2.2 熱力系統(tǒng)原則方案 .3 2.3 主要熱力參數(shù)選擇 .53 熱力系統(tǒng)熱平衡計(jì)算 3.1 熱平衡計(jì)算方法 .7 3.2 熱平衡計(jì)算模型 .8 3.3 熱平衡計(jì)算流程 .93.4 計(jì)算結(jié)果及分析 .174 結(jié)論 .17附錄附表1 已知條件和給定參數(shù) .18附表2 選定的主要熱力參數(shù)匯總表 .19附表3 熱平衡計(jì)算結(jié)果匯總表 .24附圖1 原則性熱力系圖 .

2、25參考文獻(xiàn) . 26 摘要 壓水堆核電廠二回路以郎肯循環(huán)為基礎(chǔ)，由蒸汽發(fā)生器二次側(cè)、汽水分離再熱器、汽輪機(jī)、冷凝器、凝水泵、給水泵、給水加熱器等主要設(shè)備以及連接這些設(shè)備的汽水管道構(gòu)成的熱力循環(huán)，實(shí)現(xiàn)能量的傳遞和轉(zhuǎn)換。本設(shè)計(jì)對(duì)該熱力系統(tǒng)進(jìn)行擬定與熱平衡計(jì)算，通過列出6個(gè)回?zé)崞骱推蛛x再熱器中的2級(jí)再熱器的熱平衡方程以及除氧器中熱平衡方程和質(zhì)量守恒方程和汽水分離中蒸汽總量守恒，由此得到一個(gè)7元一次方程組、一個(gè)4元一次方程組，和汽水分離中的一個(gè)一元一次方程，通過求解這些方程組和方程，可以得到各點(diǎn)的抽氣量和各個(gè)管路中的流量與新蒸汽/產(chǎn)量Ds的數(shù)學(xué)關(guān)系，假定一個(gè)e,npp 并就可以由Ds=(Ne/e

3、,npp）1/( hfh - hs)+(1+d)（hs- hfw）算出Ds ，由于各點(diǎn)的抽氣量和各個(gè)管路中的流量與新蒸汽產(chǎn)量Ds的數(shù)學(xué)關(guān)系以同求解方程組得到進(jìn)一步可以確定二回路總的新蒸汽耗量Gfh，進(jìn)而的一個(gè)新核電廠的效率e,npp =Ne1/ Gfh ( hfh - hfw)+d（hs- hfw）,由此得到e,npp 和e,npp 的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系e,npp =1/（6.708-1.1618/e,npp）。選一個(gè)較為合理的e,npp作為初值進(jìn)行試算，得到一個(gè)e,npp 。把計(jì)算出的核電廠效率e,npp 與初始假設(shè)的e,npp分別代回到Gcd 、Gcd，若不滿足| Gcd - Gcd|/ Gcd

4、1%,則以 (e,npp+）作為初值進(jìn)行再試算，返回e,npp =1/（6.708-1.1618/e,npp）進(jìn)行迭代計(jì)算，直至滿足要求。當(dāng)滿足要| Gcd - Gcd|/ Gcd 0.1%,則以 (e,npp +）作為初值返回e,npp =1/（6.708-1.1618 /e,npp ）從頭再試算校算，直至滿足要求。對(duì)最終效率不滿意時(shí)可合理地調(diào)整各設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，直至求出電廠效率滿意為止。用得到滿足要求的e,npp 去計(jì)算各個(gè)參量，并制作一張熱力系統(tǒng)圖。 1 內(nèi)容設(shè)計(jì)及要求 本課程設(shè)計(jì)的主要任務(wù)，是根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，擬定壓水堆核電廠二回路熱力系統(tǒng)原則方案，并完成該方案在滿功率工況下的熱平衡計(jì)算

5、。 本課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括： （1）確定二回路熱力系統(tǒng)的形式和配置方式； （2）根據(jù)總體需求和熱工約束條件確定熱力系統(tǒng)的主要熱工參數(shù)： （3）依據(jù)計(jì)算原始資料，進(jìn)行原則性熱力系統(tǒng)的熱平衡計(jì)算，確定計(jì)算負(fù)荷工況下各部分汽水流量及其參數(shù)、發(fā)電量、供熱量及全廠性的熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)； （4）編制課程設(shè)計(jì)說明書，繪制原則性熱力系統(tǒng)圖。 通過課程設(shè)計(jì)要達(dá)到以下要求： （1）了解、學(xué)習(xí)核電廠熱力系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)的一般途徑和方案論證、優(yōu)選的原則； （2） 掌握核電廠原則性熱力系統(tǒng)計(jì)算和核電廠熱經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)計(jì)算的內(nèi)容和方法； （3）提高計(jì)算機(jī)繪圖、制表、數(shù)據(jù)處理的能力； （4）培養(yǎng)學(xué)生查閱資料、合理選擇和分析數(shù)據(jù)的能力

6、，掌握工程設(shè)計(jì)說明書撰寫的基本原則。2 熱力系統(tǒng)原則方案確定壓水堆核電廠二回路系統(tǒng)的主要功能是將蒸汽發(fā)生器所產(chǎn)生的蒸汽送往汽輪機(jī)，驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)運(yùn)行，將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能；汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)運(yùn)行，將汽輪機(jī)輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為發(fā)電機(jī)輸出的電能。電站原則性熱力系統(tǒng)表明能量轉(zhuǎn)換與利用的基本過程，反映了發(fā)電廠動(dòng)力循環(huán)中工質(zhì)的基本流程、能量轉(zhuǎn)換與利用過程的完善程度。為了提高熱經(jīng)濟(jì)性，壓水堆核電廠二回路熱力系統(tǒng)普遍采用包含再熱循環(huán)、回?zé)嵫h(huán)的飽和蒸汽朗肯循環(huán)。 2.1 總體要求和已知條件壓水堆核電廠采用立式自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器，采用給水回?zé)嵫h(huán)、蒸汽再熱循環(huán)的熱力循環(huán)方式,額定電功率為1000MW。汽輪機(jī)分為高

7、壓缸和低壓缸，高壓缸、低壓缸之間設(shè)置外置式汽水分離再熱器。給水回?zé)嵯到y(tǒng)的回?zé)峒?jí)數(shù)為7級(jí)，包括四級(jí)低壓給水加熱器、一級(jí)除氧器和兩級(jí)高壓給水加熱器。第1級(jí)至第4級(jí)低壓給水加熱器的加熱蒸汽來自低壓缸的抽汽，除氧器使用高壓缸的排汽加熱，第6級(jí)和第7級(jí)高壓給水加熱器的加熱蒸汽來自高壓缸的抽汽。各級(jí)加熱器的疏水采用逐級(jí)回流的方式，即第7級(jí)加熱器的疏水排到第6級(jí)加熱器，第6級(jí)加熱器的疏水排到除氧器，第4級(jí)加熱器的疏水排到第3級(jí)加熱器，依此類推，第1級(jí)加熱器的疏水排到冷凝器熱井。汽水分離再熱器包括中間分離器、第一級(jí)蒸汽再熱器和第二級(jí)蒸汽再熱器，中間分離器的疏水排放到除氧器；第一級(jí)再熱器使用高壓缸的抽汽加熱，疏

8、水排放到第6級(jí)高壓給水加熱器；第二級(jí)再熱器使用蒸汽發(fā)生器的新蒸汽加熱，疏水排放到第7級(jí)高壓給水加熱器。主給水泵采用汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)，使用來自主蒸汽管道的新蒸汽，汽輪機(jī)的乏汽直接排入主汽輪發(fā)電機(jī)組的冷凝器，即給水泵汽輪機(jī)與主發(fā)電汽輪機(jī)共用冷凝器。凝水泵和循環(huán)冷卻水泵均使用三相交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，正常運(yùn)行時(shí)由廠用電系統(tǒng)供電。 2.2 熱力系統(tǒng)原則方案 2.2.1 汽輪機(jī)組 壓水堆核電廠汽輪機(jī)一般使用低參數(shù)的飽和蒸汽，汽輪機(jī)由一個(gè)高壓缸、2-3個(gè)低壓缸組成，高壓缸、低壓缸之間設(shè)置外置式汽水分離器。 單位質(zhì)量流量的蒸汽在高壓缸內(nèi)的絕熱焓降約占整個(gè)機(jī)組絕熱焓降的40%，最佳分缸壓力（即高壓缸排汽壓力）約為高壓缸進(jìn)汽

9、壓力的12%-14%。 2.2.2蒸汽再熱系統(tǒng) 壓水堆核電廠通常在主汽輪機(jī)的高、低壓缸之間設(shè)置汽水分離-再熱器，對(duì)高壓缸排汽進(jìn)行除濕和加熱，使得進(jìn)入低壓缸的蒸汽達(dá)到過熱狀態(tài)，從而提高低壓汽輪機(jī)運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。 汽水分離-再熱器由一級(jí)分離器、兩級(jí)再熱器組成，第一級(jí)再熱器使用高壓缸的抽氣加熱，第二級(jí)再熱器使用蒸汽發(fā)生器的新蒸汽加熱。中間分離器的疏水排放到除氧器，第一級(jí)、第二級(jí)再熱器的疏水分別排放到不同的高壓給水加熱器。 2.2.3給水回?zé)嵯到y(tǒng) 給水回?zé)嵯到y(tǒng)由回?zé)峒訜崞?、回?zé)岢槠艿馈⒛o水管道、疏水管道等組成。回?zé)峒訜崞靼凑掌橘|(zhì)傳熱方式不同分為混合式加熱器和表面式加熱器，其中高壓、低壓給

10、水加熱器普遍采用表面式換熱器，除氧器為混合式加熱器。 高壓給水加熱器采用主汽輪機(jī)高壓缸的抽汽進(jìn)行加熱，除氧器采用高壓缸的排汽進(jìn)行加熱，低壓給水加熱器采用主汽輪機(jī)低壓缸的抽汽進(jìn)行加熱。高壓給水加熱器的疏水可采用逐級(jí)回流的方式，最終送入除氧器；低壓給水加熱器的疏水可以全部采用逐級(jí)回流的方式，最終送入冷凝器。給水回?zé)嵯到y(tǒng)的三個(gè)基本參數(shù)是給水回?zé)峒?jí)數(shù)、給水溫度以及各級(jí)中的焓升分配。選擇給水回?zé)峒?jí)數(shù)時(shí)，應(yīng)考慮到每增加一級(jí)加熱器就要增加設(shè)備投資費(fèi)用，所增加的費(fèi)用應(yīng)該能夠從核電廠熱經(jīng)濟(jì)性提高的收益中得到補(bǔ)償；同時(shí)，還要盡量避免熱力系統(tǒng)過于復(fù)雜，以保證核電廠運(yùn)行的可靠性。因此，小型機(jī)組的回?zé)峒?jí)數(shù)一般取為1-3

11、級(jí)，大型機(jī)組的回?zé)峒?jí)數(shù)一般取為7-9級(jí)。壓水堆核電廠中普遍使用熱力除氧器對(duì)給水進(jìn)行除氧，從其運(yùn)行原理來看，除氧器就是一個(gè)混合式加熱器。來自低壓給水加熱器的給水在除氧器中被來自汽輪機(jī)高壓缸的排汽加熱到除氧器運(yùn)行壓力下的飽和溫度，除過氧的飽和水再由給水泵輸送到高壓給水加熱器，被加熱到規(guī)定的給水溫度后再送入蒸汽發(fā)生器。大型核電機(jī)組一般采用汽動(dòng)給水泵，能夠很好地適應(yīng)機(jī)組變負(fù)荷運(yùn)行，可以利用蒸汽發(fā)生器的新蒸汽、汽輪機(jī)高壓缸的抽汽或者汽水分離再熱器出口的熱再熱蒸汽驅(qū)動(dòng)給水泵汽輪機(jī)，因而具有較好的經(jīng)濟(jì)性。給水泵汽輪機(jī)排出的乏汽被直接排送到主汽輪發(fā)電機(jī)組的冷凝器。 2.3 主要熱力參數(shù)選擇 2.3.1一回路冷

12、卻劑的參數(shù)選擇從提高核電廠熱效率的角度來看，提高一回路主系統(tǒng)中冷卻劑的工作壓力是有利的。但是，工作壓力提高后，相應(yīng)各主要設(shè)備的承壓要求、材料和加工制造等技術(shù)難度都增加了，反過來影響到核電廠的經(jīng)濟(jì)性。綜合考慮，設(shè)計(jì)時(shí)壓水堆核電廠主回路系統(tǒng)的工作壓力為15.5MPa，對(duì)應(yīng)的飽和溫度為344.76。為了確保壓水堆的安全，反應(yīng)堆在運(yùn)行過程中必須滿足熱工安全準(zhǔn)則，其中之一是堆芯不能發(fā)生水力不穩(wěn)定性，所以反應(yīng)堆出口冷卻劑的欠飽和度選為16。 2.3.2二回路工質(zhì)的參數(shù)選擇二回路系統(tǒng)的參數(shù)包括蒸汽發(fā)生器出口蒸汽的溫度與壓力（蒸汽初參數(shù)）、冷凝器運(yùn)行壓力（蒸汽終參數(shù)）、蒸汽再熱溫度、給水溫度和焓升分配等。 (

13、1) 蒸汽初參數(shù)的選擇 壓水堆核電廠的二回路系統(tǒng)一般采用飽和蒸汽，蒸汽初溫與蒸汽初壓為一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。根據(jù)朗肯循環(huán)的基本原理，在其它條件相同的情況下，提高蒸汽初溫可以提高循環(huán)熱效率。目前二回路蒸汽參數(shù)已經(jīng)提高到5.0-7.0Mp，為了提高核電廠經(jīng)濟(jì)性并保證安全，二回路蒸汽參數(shù)選為6.0MPa。 (2) 蒸汽終參數(shù)的選擇 在熱力循環(huán)及蒸汽初參數(shù)確定的情況下，降低汽輪機(jī)組排汽壓力有利于提高循環(huán)熱效率。但是，降低蒸汽終參數(shù)受到循環(huán)冷卻水溫度Tsw,1、循環(huán)冷卻水溫升Tsw以及冷凝器端差t 的限制。除了對(duì)熱經(jīng)濟(jì)性影響之外，蒸汽終參數(shù)對(duì)汽輪機(jī)低壓缸末級(jí)葉片長(zhǎng)度、排汽口尺寸均有重要影響，因此，綜合考慮多方面

14、因素，并選取南方地區(qū)循環(huán)冷卻水溫度為24，取凝結(jié)水的溫度為36。 當(dāng)凝結(jié)水的溫度選為36，忽略了凝結(jié)水的過冷度，則冷凝器的運(yùn)行壓力等于凝結(jié)水溫度對(duì)應(yīng)的飽和壓力。（3）中間再熱參數(shù)的選擇蒸汽再熱循環(huán)的最佳再熱壓力取決于蒸汽初終參數(shù)、中間再熱前后的汽輪機(jī)內(nèi)效率、中間再熱后的溫度與中間再熱加熱蒸汽的壓力和給水回?zé)峒訜釡囟鹊取?選擇高壓缸排氣壓力為高壓缸進(jìn)氣壓力的13%。高壓缸的排汽進(jìn)入汽水分離器，經(jīng)過分離器除濕后，再依次進(jìn)入第一級(jí)再熱器和第二級(jí)再熱器加熱，在汽水分離器再熱器中的總壓降為高壓缸排汽壓力的7%。經(jīng)過兩級(jí)再熱器加熱后的蒸汽溫度接近新蒸汽溫度，一般情況下，第二級(jí)蒸汽再熱器出口的熱再熱蒸汽（過

15、熱蒸汽）比用于加熱的新蒸汽溫度要低1315左右，可取14。為便于計(jì)算，假設(shè)再熱蒸汽在第一級(jí)再熱器和第二級(jí)再熱器中的焓升相同。再求得各級(jí)進(jìn)出口壓力及溫度。蒸汽再熱壓力的選擇應(yīng)該使高、低壓缸排汽的濕度控制在14%之內(nèi)，可據(jù)此選擇中間分離器的進(jìn)口壓力（相當(dāng)于高壓缸排汽壓力）和低壓缸排氣壓力。 (4) 給水回?zé)釁?shù)的選擇給水的焓升分配：多級(jí)回?zé)岱峙洳捎昧似啓C(jī)設(shè)計(jì)時(shí)普遍使用的平均分配法，即每一級(jí)給水加熱器內(nèi)給水的焓升相等。每一級(jí)加熱器的給水焓升為107.978kj/kg。采用平均分配法時(shí)，先確定每一級(jí)加熱器的理論給水焓升為132.863kj/kg，得到蒸汽發(fā)生器的最佳給水比焓1080.866kj/kg

16、。按照蒸汽發(fā)生器運(yùn)行壓力和最佳給水比焓確定最佳給水溫度，按一定關(guān)系定出實(shí)際給水溫度。再次通過等焓升分配的方法確定每一級(jí)加熱器內(nèi)給水的實(shí)際焓升為107.978kj/kg。 選定除氧器的工作壓力，除氧器的運(yùn)行壓力應(yīng)該略低于高壓缸的排汽壓力。再分別對(duì)高壓給水加熱器和低壓給水加熱器進(jìn)行第二次焓升分配。 對(duì)于高壓給水加熱器，每一級(jí)的給水焓升為108.103/kg。對(duì)于低壓給水加熱器（包括除氧器），每一級(jí)的給水焓升為107.49kj/kg。給水回?zé)嵯到y(tǒng)中的壓力選擇：除氧器的運(yùn)行壓力應(yīng)該略低于高壓缸的排汽壓力，除氧器出口水溫等于除氧器運(yùn)行壓力對(duì)應(yīng)的飽和溫度。一般情況下，取凝水泵出口壓力為除氧器運(yùn)行壓力的3-

17、3.2倍，取3.1。一般情況下，取給水泵出口壓力為蒸汽發(fā)生器二次側(cè)蒸汽壓力的1.15-1.25倍，取1.2。抽汽參數(shù)的選擇： 給水加熱器蒸汽側(cè)出口疏水溫度（飽和溫度）與給水側(cè)出口溫度之差稱上端差（出口端差）。高壓給水加熱器出口端差取3，低壓給水加熱器出口端差取2。對(duì)于每一級(jí)給水加熱器，根據(jù)給水溫度、出口端差即可確定加熱用的抽汽溫度。由于抽氣一般是飽和蒸汽，由抽汽溫度可以確定抽汽壓力（考慮回?zé)岢闅鈮簱p）。3 熱力系統(tǒng)熱平衡計(jì)算 3.1 熱平衡計(jì)算方法 進(jìn)行機(jī)組原則性熱力系統(tǒng)計(jì)算采用常規(guī)計(jì)算法中的串聯(lián)法，對(duì)凝汽式機(jī)組采用“由高至低”的計(jì)算次序，即從抽汽壓力最高的加熱器開始計(jì)算，依次逐個(gè)計(jì)算至抽汽壓

18、力最低的加熱器。這樣計(jì)算的好處是每個(gè)方程式中只出現(xiàn)一個(gè)未知數(shù)Ds，適合手工計(jì)算，并且易于編程。熱力計(jì)算過程使用的基本公式是熱量平衡方程、質(zhì)量平衡方程和汽輪機(jī)功率方程。 3.2 熱平衡計(jì)算模型 熱力計(jì)算的一般流程如下：3.3 熱平衡計(jì)算流程第一步：計(jì)算給水泵汽輪機(jī)的耗汽量：給水泵汽輪機(jī)汽為新蒸汽，排汽參數(shù)等于高壓缸排汽；給水泵有效輸出功率Nfwp=1000Gfw Hfwp /fw kW 給水泵有理論功率fwp,t= Nfwp/fwp,pfwp,tifwp,tmfwp,tg給水泵的揚(yáng)程Hfwp=6.4434MPa則其耗汽量Gs,fwp=Nfwp/fwp,pfwp,tifwp,tmfwp,tgHa，

19、 fwp,p 汽輪給水泵組的泵效率，取0.58；fwp,ti，fwp,tm，fwp,tg分別給水泵組汽輪機(jī)的內(nèi)效率、機(jī)械效率和減速器效率，分別取0.80，0.90和0.98；Ha為高壓缸進(jìn)出口焓降，為297.01/kg 代入數(shù)值得Gfwp,s=0.Ds 第二步：對(duì)汽水分離器列蒸汽守恒方程：G0=Gd(Xrh1,i-Xh,z)/ Xrh1,iGdXh,z=(Gd-G0)Xrh1,i .1*求得G0=Gd(Xrh1,i-Xh,z)/ Xrh1,i ，把Xrh1,i =0.995 、 Xh,z =0.8632 代入可得 G0 =0.13246Gd 對(duì)7級(jí)回?zé)崞髁袩崞胶夥匠蹋篏es,7(hes,7-h

20、ew,7)+Ga(ha-hew,7)h=(1+d)Dshfw . 2*對(duì)6級(jí)回?zé)崞髁袩崞胶夥匠蹋篏es,6(hes,7-hew,6)+Gb(hb-hew,6)+Ges,7(hew,7-hew,6)h=(1+d)Dshfw .3*對(duì)除氧器列熱平衡方程 ：(Ges,7+Ges,6+Ga+Gb)hew,6+Gcd+hlfwi+G0hGo+Gchc=(1+d)Ds hlfwi,5 .4*對(duì)除氧器列質(zhì)量守恒衡方程：Gcd+Ga+Gb+GC+G0+Ges,7+Ges,6=(1+d)Ds .5*對(duì)汽水分離再熱器中第一級(jí)再熱器列熱平衡方程(Gd-G0) h=Gb(hb-hb)h .6* 對(duì)汽水分離再熱器中第一

21、級(jí)再熱器列熱平衡方程(Gd-G0)h=Ga(ha-ha)h .7*新蒸汽產(chǎn)量等于總耗氣量：Ds=Ges,7+Ges,6+Ga+Gb+GC+Gd+Gfwp,s .8*其中：ha為第二級(jí)再熱器加熱蒸汽的疏水比焓；Ga新蒸汽中用于再熱的質(zhì)量流量 ，kg/sGb從高壓缸抽取用于再熱的蒸汽質(zhì)量，kg/sGc高壓缸排氣中排到除氧器的質(zhì)量流量，kg/s Gd從高壓缸排氣進(jìn)入到低壓缸的質(zhì)量流量，kg/sG0為汽水分離器中分離出來的質(zhì)量流量，kg/shb為第一級(jí)再熱器加熱蒸汽的疏水比焓，kJ/kgha為第二級(jí)再熱器加熱蒸汽的疏水比焓 ，kJ/kghG0為汽水分離器中分離水的比焓，kJ/kghc,hd均為高壓缸排

22、氣比焓，kJ/kgh為再熱器平均焓值升，kJ/kg聯(lián)立上述7個(gè)方程并代入相關(guān)數(shù)值，求得：Ga=0.0448Ds ；Gb=0.0429Ds ；Gc=0.0273Ds ；Gd=0.7125Ds ；Ges,6=0.0556Ds ；Ges,7=0.0577Ds ；Gcd=0.6878Ds 第三步：Ges,3 (hes,3-hew,3)+ Ges,4(hew,4-hew,3)h=Gcdhfwh=Gcdhfw對(duì)4級(jí)回?zé)崞髁袩崞胶夥匠蹋篏es,4(hes,4-hew,4)h=Gcdhfw .9*對(duì)3級(jí)回?zé)崞髁袩崞胶夥匠蹋?Ges,3 (hes,3-hew,3)+ Ges,4(hew,4-hew,3)h=Gc

23、dhfw .10*對(duì)2級(jí)回?zé)崞髁袩崞胶夥匠蹋篏es,2 (hes,2-hew,2)+(Ges,4+Ges,3)(hew,3-hew,2)h=Gcdhfw .11*對(duì)1級(jí)回?zé)崞髁袩崞胶夥匠蹋篏es,1 (hes,1-hew,1)+(Ges,1+Ges,2+Ges,3+Ges,4)(hew,2-hew,1)h=Gcdhfw .12*聯(lián)立9*12*方程并代入相關(guān)數(shù)值，求得：Ges,1=0.0428 Gcd ；Ges,2=0.0445 Gcd ; Ges,3=0.0463 Gcd ; Ges,4=0.0501 Gcd Gcd =0.6878Ds Ges,1 =0.02944Ds ； Ges,2 =0.

24、03061Ds ；Ges,3 =0.03185Ds；Ges,4 =0.03446Ds第四步：計(jì)算汽輪發(fā)電機(jī)組耗汽量：根據(jù) Nt,i=Gt,s(h0-hes,1)+(Gt,s+Ges,1)(hes,1-hes,2)+(Gt,s-)(hes,z-hz) .13* 可得：Nt,i=Gt,s(h0-hb)+(Gt,s-Gb)(hb-hes,7)+(Gt,s-Gb-Ges,7) (hb-hes,7)+(Gt,s-Gb-Ges,7-Ges,6) (hew,6-hh,z)+Gd(hh,z-hes,4)+(Gd-Ges,4)(hes,4-hes,3)+(Gd-Ges,4-Ges,3)(hes,3-hes,2)

25、+(Gd-Ges,4-Ges,3-Ges,2)(hes,2 -hes,1)+(Gd-Ges,4-Ges,3-Ges,2-Ges,1)(hes,1hz).14*又有 Nt,i=Ne/mge .15*其中： h0 、hz分別為汽輪機(jī)進(jìn)、出口處蒸汽比焓，kJ/kg ; hes,i汽輪機(jī)第i級(jí)抽汽點(diǎn)的蒸汽比焓，kJ/kg;Ges,i 汽輪機(jī)第i級(jí)抽汽點(diǎn)的抽汽量，kg/s；Gt,s 汽輪機(jī)總的耗汽量，kg/s;聯(lián)立14*、15*式并代入數(shù)值得 :Gt,s =3555.552-1.26585Ds .16*第五步：確定二回路系統(tǒng)總的新蒸汽耗量:Gfh= = Ga+Gt,s+Gfwp,s把Ga、Gt,s、Gf

26、wp,s代入上式Gfh=3555.552-1.1618Ds .17*第六步：核電廠熱效率計(jì)算根據(jù)第五步計(jì)算得到的新蒸汽耗量，計(jì)算反應(yīng)堆的熱功率,把 Gfh代入下式：QR=Gfh(hfh-hfw)+ d Gfh(hs-hfw)/1可以得到：QR=1886.627(3555.552-1.1618Ds) .18*進(jìn)而可以計(jì)算出核電廠效率為：e,npp =Ne/ QR =106/1886.627(3555.552-1.1618 Ds)把Ds=QR1/( hfh - hs)+(1+d)（hs- hfw） =530.05/e,npp代入e,npp得到：e,npp =1/（6.708-1.1618/e,np

27、p） .19* 將計(jì)算出的核電廠效率e,npp與初始假設(shè)的e,npp分別代回到Ds 、Ds Gcd=0.6878Ds =364.568/e,npp ； .20* Gcd=0.6878 Ds =364.568/e,npp .21* 再比較Gcd和Gcd，若| Gcd-Gcd|/Gcd1% ,以（e,npp +0.0005）算初始值返回19*式進(jìn)行迭代計(jì)直至滿|Gcd-Gcd|/Gcd 1% .22* 當(dāng)達(dá)到要求|Gcd-Gcd|/Gcd 0.1%, 則以（e,npp+0.0005）作為初始值返回19*式進(jìn)行計(jì)算，依次通過19*式、20*式、21*式 、22*式計(jì)算，并滿足22*式、23*式后到得

28、的e,npp才是最終核電廠效率。若對(duì)最終核電廠效率不滿意時(shí)可調(diào)整合理調(diào)整各設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，再?gòu)牡谝徊綇男掠?jì)算直至求出電廠效率滿意為止。 3.4 計(jì)算結(jié)果及分析 程序: #include#includeint main()using namespace std;double npp1,npp2,Qr,Gshp,Gslp,Gsrh2,Gsrh1,Gsdea,Gd,Gfw,Ds,rate1,rate2,Ges1,Ges2,Ges3,Ges4,Ges6,Ges7,Gsfwp,Gcd,Gcd2,Ga,Gb,Gc;npp1=0.3;dodonpp1=npp1+0.0005;npp2=1/(6.708-1.

29、1618/npp1);Ds=530.05/npp1; Gsrh2=0.0448*Ds; Gsrh1=0.0429*Ds;Gsfwp=0.05924*Ds;Qr=/npp1;Gshp=0.896*Ds;Gslp=0.7125*Ds;Gsdea=0.0273*Ds;Gd=0.7125*Ds;Gcd=0.6878*Ds;Gcd2=364.568/npp1;Gfw=1.0105*Ds;Ges1=0.02944*Ds;Ges2=0.03061*Ds;Ges3=0.03185*Ds;Ges4=0.03446*Ds;Ges6=0.0556*Ds;Ges7=0.0577*Ds;Ds=532.71/npp1;

30、Ga=0.0448*Ds; Gb=0.0429*Ds;Gc=0.0273*Ds;rate2=fabs(Gcd-Gcd2)/Gcd);rate1=fabs(npp2-npp1);while(rate20.01); rate1=fabs(npp2-npp1); coutnpp1:npp1endl npp2:npp2endl Ga:GaendlGb:GbendlGc:GcendlGd:GdendlGes6:Ges6endlGes7:Ges7endlGcd:GcdendlDs:DsendlGes1:Ges1endlGes2:Ges2endlGes3:Ges3endlGes4:Ges4endlQrQre

31、ndlDsDsendlGshp:GshpendlGslp:Gslpendl Gsrh1:Gsrh1endl Gsrh2:Gsrh2endl Gsdea:GsdeaendlGsfwp:GsfwpendlGfw:Gfw0.001);return 0;運(yùn)行結(jié)果如下：npp1=0.Qr=3105.59Ds=1646.38Gshp=1474.92Gslp=1172.86 Gsrh1=70.6185Gsrh2 =73.7461 Gsdea=44.939Gsfwp=97.516Gfw=1663.4Ges1=48.4617 Ges2=50.3877 Ges3=52.4289Ges4=56.7252Ges6=9

32、1.5242Ges7=94.981結(jié)果分析:本次設(shè)計(jì)中的參數(shù)按照實(shí)際要求選擇，接近于壓水堆核電廠的真實(shí)參數(shù)，通過合理地列寫和求解各個(gè)設(shè)備的熱平衡方程和流量守恒方程得所設(shè)計(jì)的壓水堆核電廠二回路的熱效率為32.22588%，與在役核電廠的效率相接近。此外本次設(shè)計(jì)方案采用的是單變量循環(huán)，因此本方案提供的算法如論是依靠編程序還是依靠簡(jiǎn)單的計(jì)算器來計(jì)算的能夠算出，而且工作量不算太大。4 結(jié)論 本次課程設(shè)計(jì)是在學(xué)習(xí)完核動(dòng)力裝置與設(shè)備 、電廠汽輪機(jī)等課程后的一次綜合訓(xùn)練，是實(shí)踐教學(xué)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。在課設(shè)過程中，我遇到了許多問題，如過程取值、熱力計(jì)算、編程、制圖等等問題，但在指導(dǎo)老師的幫助和與同學(xué)的交流下最終

33、完成了課設(shè)。通過這次課程設(shè)計(jì)使我進(jìn)一步鞏固、加深所學(xué)的理論知識(shí)并有所擴(kuò)展；讓我學(xué)習(xí)并掌握了壓水堆核電廠二回路熱力系統(tǒng)擬定與熱平衡計(jì)算的方法和基本步驟；鍛煉并提高了我的運(yùn)算、CAD制圖和計(jì)算機(jī)應(yīng)用，如C語言程序編程、MATLAB求解多元方程等基本技能；增強(qiáng)了我的工程概念；培養(yǎng)了我對(duì)工程技術(shù)問題的嚴(yán)肅、認(rèn)真和負(fù)責(zé)態(tài)度。十分感謝指導(dǎo)老師及各位同學(xué)的幫助，這次課設(shè)讓我各方面都得到了鍛煉和提高，對(duì)自己將來參與工程活動(dòng)有重要的指導(dǎo)意義。 附表1 已知條件和給定參數(shù)序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位取值范圍或數(shù)值1核電廠輸出電功率N eMW給定，10002一回路能量利用系數(shù)h10.9953蒸汽發(fā)生器出口蒸汽干度xfh%給定，

34、0.254蒸汽發(fā)生器排污率x d 1.05%5高壓缸內(nèi)效率h h,i% 82.076低壓缸內(nèi)效率hl,i% 83.597汽輪機(jī)組機(jī)械效率h m0.9858發(fā)電機(jī)效率hge0.9859新蒸汽壓損DpfhMPaDpfh = 5%pfh10再熱蒸汽壓損DprhMPa Dprh=（3%+2%+2%）phz11回?zé)岢槠麎簱pDpe, jMPaDpe, j = 3.5%pe, j12低壓缸排汽壓損DpcdkPa5%13高壓給水加熱器出口端差q h,u314低壓給水加熱器出口端差q l,u 215加熱器效率h h 0.9816給水泵效率hfwp,p0.5817給水泵汽輪機(jī)內(nèi)效率hfwp,ti 0.8018給水

35、泵汽輪機(jī)機(jī)械效率hfwp,tm0.9019給水泵汽輪機(jī)減速器效率hfwp,tg0.9820循環(huán)冷卻水進(jìn)口溫度Tsw,124 附表2 確定的主要熱力參數(shù)匯總表序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位計(jì)算公式或來源數(shù)值1反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)運(yùn)行壓力pcMPa選定，1516 15.52冷卻劑壓力對(duì)應(yīng)的飽和溫度Tc,s查水和水蒸汽表確定 344.7643反應(yīng)堆出口冷卻劑過冷度DTsub選定，1520 164反應(yīng)堆出口冷卻劑溫度TcoTco = Tc,s - DTsub 328.7645反應(yīng)堆進(jìn)出口冷卻劑溫升DTc選定，3040 356反應(yīng)堆進(jìn)口冷卻劑溫度TciTci = Tco - DTc 295.7647蒸汽發(fā)生器飽和蒸汽壓力

36、psMPa選定，5.07.0 6.08蒸汽發(fā)生器飽和蒸汽溫度Tfhps 對(duì)應(yīng)的飽和溫度 275.599一、二次側(cè)對(duì)數(shù)平均溫差DTmTco - TciDTm =Tco - TslnTci - Ts 32.610冷凝器中循環(huán)冷卻水溫升DTsw選定，68 711冷凝器傳熱端差dT選定，310 512冷凝器凝結(jié)水飽和溫度TcdTcd = Tsw,1 + DTsw + dT 3613冷凝器的運(yùn)行壓力pcdkPaTcd對(duì)應(yīng)的飽和壓力 5.9474714高壓缸進(jìn)口蒸汽壓力ph,iMPa ph,i = pfh - Dpfh新蒸汽壓損5% 5.715高壓缸進(jìn)口蒸汽干度xh,i% 壓力變化造成干度下降 99.55

37、416高壓缸排汽壓力ph,zMPa 取進(jìn)口蒸汽壓力的13% 0.74117高壓缸排汽干度xh,z% 由內(nèi)效率等計(jì)算 86.3218汽水分離器進(jìn)口蒸汽壓力psp,iMPa 等于高壓缸排氣壓力 0.74119汽水分離器進(jìn)口蒸汽干度xsp,i% 等于高壓缸排氣干度 86.32第一級(jí)再熱器20再熱蒸汽進(jìn)口壓力prh1,iMPa 考慮3%的壓損 0.7187721再熱蒸汽進(jìn)口干度xrh1,i%選定 99.522加熱蒸汽進(jìn)口壓力prh1,hsMPa選定 2.7523加熱蒸汽進(jìn)口干度xrh1,hs% 由內(nèi)效率等計(jì)算 91.20第二級(jí)再熱器24再熱蒸汽進(jìn)口壓力prh2,iMPa 考慮2.0%的壓損 0.703

38、9525再熱蒸汽進(jìn)口溫度Trh2,i 平均焓升計(jì)算 209.526再熱蒸汽出口壓力prh2,zMPa 考慮2.0%的壓損 0.6891327再熱蒸汽出口溫度Trh2,z 275.55-14=261.5 261.528加熱蒸汽進(jìn)口壓力prh2,hsMPa 考慮新蒸汽5%的壓損 5.729加熱蒸汽進(jìn)口干度xrh2,hs% 由(P，H) 查水蒸氣表 99.55低壓缸30進(jìn)口蒸汽壓力pl,iMPa第二級(jí)再熱器再熱蒸汽出口壓力 0.6891331進(jìn)口蒸汽溫度Tl,i第二級(jí)再熱器再熱蒸汽出口溫度 261.532排汽壓力pl,zMPa 冷凝器壓力與排汽壓損之和 0.0062633排汽干度xl,z%根據(jù)低壓缸

39、內(nèi)效率等計(jì)算 90.4134回?zé)峒?jí)數(shù)Z選定 735低壓給水加熱器級(jí)數(shù)Z l選擇 436高壓給水加熱器級(jí)數(shù)Z h選擇 237第一次給水回?zé)岱峙銬hfwkJ/kghfw - hcdDhfw =Z 107.978第二次給水回?zé)岱峙?8高壓加熱器給水焓升Dhfw, hkJ/kghfw - hdea,oDhfw, h =Z h 108.10339除氧器及低加給水焓升Dhfw, lkJ/kghdea,o - hcdDhfw, l =Z l + 1 107.49240低壓加熱器給水參數(shù)第 1 級(jí)進(jìn)口給水比焓hlfwi, 1kJ/kg 冷凝器中的飽和水焓 150.82第 2 級(jí)進(jìn)口給水比焓hlfwi, 2kJ

40、/kghlfwi, 2 = hlfwo, 1 258.798第 3 級(jí)進(jìn)口給水比焓hlfwi, 3kJ/kghlfwi, 3 = hlfwo, 2 366.776第 4 級(jí)進(jìn)口給水比焓hlfwi, 4kJ/kghlfwi, 4 = hlfwo, 3 474.754第 1 級(jí)出口給水比焓hlfwo, 1kJ/kghlfwo, 1 = hlfwi, 1 + Dhfw, l 258.798第 2 級(jí)出口給水比焓hlfwo, 2kJ/kghlfwo, 2 = hlfwi, 2 + Dhfw, l 366.776第 3 級(jí)出口給水比焓hlfwo, 3kJ/kghlfwo, 3 = hlfwi, 3 +

41、Dhfw, l 474.754第 4 級(jí)出口給水比焓hlfwo, 4kJ/kghlfwo, 4 = hlfwi, 4 + Dhfw, l 582.732第 1 級(jí)進(jìn)口給水溫度Tlfwi, 1按 (pcwp , hlfwi, j )查水蒸汽表 36第 2 級(jí)進(jìn)口給水溫度Tlfwi, 2pcwp取除氧中壓力的3.1倍 61.41第 3 級(jí)進(jìn)口給水溫度Tlfwi, 3 87.20第 4 級(jí)進(jìn)口給水溫度Tlfwi, 4 112.83第 1 級(jí)出口給水溫度Tlfwo, 1按 (pcwp , hlfwo, j )查水蒸汽表 61.41第 2 級(jí)出口給水溫度Tlfwo, 2 87.20第 3 級(jí)出口給水溫度Tlfwo, 3 112.83第 4 級(jí)出口給水溫度Tlfwo, 4 138.73除氧器41進(jìn)口給水比焓hdea,ikJ/kghdea,i = hlfwo,Z l 582.73242出口給水比焓hdea,okJ/kghdea,o = hdea,i + Dhfw 690.7