壓水堆二回路專業(yè)課程設計說明書教材

1、專業(yè)課程設計說明書壓水堆核電廠二回路熱力系統(tǒng)初步設計班級：學號：姓名：指導教師：范廣銘核科學與技術學院2014年6月摘要21設計內容及要求32熱力系統(tǒng)原則方案確定32.1總體要求和已知條件 32.2熱力系統(tǒng)原則方案32.3主要熱力參數(shù)選擇 43熱力系統(tǒng)熱平衡計算83.1熱平衡計算方法 83.2熱平衡計算模型83.3熱平衡計算流程133.4計算結果及分析 144結論14參考文獻15附錄16附表1已知條件和給定參數(shù) 16附表2選定的主要熱力參數(shù)匯總表 17附表3熱平衡計算結果匯總表23附圖1原則性熱力系統(tǒng)圖242摘要核電廠二回路熱力系統(tǒng)主要是由蒸汽發(fā)生器二次側、高壓缸、汽水分離再熱器、低壓缸、冷凝

2、器、凝水泵、給水加熱器、給水泵、除氧器等主要設備以及連 接上述設備的管道、閥門組成。在蒸汽發(fā)生器中，主要通過導熱、對流換熱等方 式將反應堆冷卻劑的熱量傳遞給二回路側工質，產(chǎn)生的濕飽和蒸汽在汽輪機中膨 脹做功后排入冷凝器中。為提高熱效率，采用再熱循環(huán)和回熱循環(huán)，分別對低壓 缸進氣及給水加熱。本設計中參照大亞灣核電站和嶺澳核電站， 采用四級低壓給 水加熱器和兩級高壓給水加熱器，并在低壓給水加熱器與高壓給水加熱器間設置 除氧器，采用熱力除氧以除去給水中的溶解氧。關鍵詞：二回路熱力系統(tǒng)；再熱循環(huán)；回熱循環(huán)；171設計內容及要求本課程設計的主要任務，是根據(jù)設計的要求，擬定壓水堆核電廠二回路熱力 系統(tǒng)原則

3、方案，并完成該方案在滿功率工況下的熱平衡計算。主要內容包括：（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)計算原始資料，進行原則性熱力系統(tǒng)的熱平衡計算，確定計算負荷 工況下各部分汽水流量及其參數(shù)、供熱量及全廠性的熱經(jīng)濟指標；（4）編制課程設計說明書，繪制原則性熱力系統(tǒng)圖。應達到以下要求：（1）了解、學習核電廠熱力系統(tǒng)規(guī)劃、設計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)計算和核電廠熱經(jīng)濟性指標計算的內容和方 法;（3）提高計算機繪圖、制表、數(shù)據(jù)處理的能力；（4）培養(yǎng)學生查閱資料、合理選擇和分析數(shù)據(jù)的能力，掌

4、握工程設計說明書 撰寫的基本原則。2熱力系統(tǒng)原則方案確定2.1總體要求和已知條件總體要求：本課程設計是學生在學習核動力裝置與設備、核電廠運行課程后的一 次綜合訓練，是實踐教學的一個重要環(huán)節(jié)，主要任務是根據(jù)設計的要求，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 的熱平衡計算。該設計設有一個高壓缸，三個低壓缸，兩級再熱，七級回 熱（包括除氧器），汽動給水泵。通過課程設計使學生進一步鞏固、加深所學 的理論知識并有所擴展；學習并掌握壓水堆核電廠二回路熱力系統(tǒng)擬定與熱平衡 計算的方法和基本步驟；鍛煉提高運算、制圖和計算機應用等基本技能；增強工 程概念，培養(yǎng)學生對工程技術問題的嚴

5、肅、認真和負責態(tài)度。已知條件：見附表12.2熱力系統(tǒng)原則方案電站原則性熱力系統(tǒng)表明能量轉換與利用的基本過程，反映了發(fā)電廠 動力循環(huán)中工質的基本流程、能量轉換與利用過程的完善程度。為了提高 熱經(jīng)濟性，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)、回熱循 環(huán)的飽和蒸汽朗肯循環(huán)，其典型的熱力系統(tǒng)組成如附圖所示。（1）汽輪機組該核電廠汽輪機使用運行壓力為 6.5 MPa的蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的低參數(shù) 的飽和蒸汽，汽輪機由一個高壓缸、3個低壓缸組成，高壓缸、低壓缸之間設置外置式汽水分離器和兩級再熱器。（2）蒸汽再熱系統(tǒng)壓水堆核電廠通常在主汽輪機的高、低壓缸之間設置汽水分離-再熱器，高壓缸排汽經(jīng)過分離器除濕、

6、經(jīng)過兩級再熱器加熱，使得進入低壓缸的蒸汽達到過熱狀態(tài)，提高了低壓汽輪機運行的安全性和經(jīng)濟性。汽水分離-再熱器由一級汽水分離器、兩級再熱器組成，第一級再熱 器使用高壓缸的抽汽加熱，第二級再熱器使用蒸汽發(fā)生器的新蒸汽加熱。 汽水分離器的疏水排放到除氧器，第一級、第二級再熱器的疏水分別排放 到第6、第7級高壓給水加熱器。(3 )給水回熱系統(tǒng)本設計的給水回熱系統(tǒng)的回熱級數(shù)為7級，包括四級低壓給水加熱器、一級除氧器和兩級高壓給水加熱器。第1級至第4級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級和第7級高壓給水加熱器的加熱蒸汽來自高壓缸的抽汽。各級加熱器的疏水采用 逐級回流

7、的方式，即第7級加熱器的疏水排到第6級加熱器，第 6級加熱器的疏水排到除氧器，第4級加熱器的疏水排到第3級加熱器，依此類推，第1級加熱器的疏水排到冷凝器熱井。給水的焓升分別在高壓、低壓各級 回熱器中平均分配。本設計中采用熱力除氧器對給水進行除氧，從運行原理來看，除氧器 就是一個混合式加熱器。來自低壓給水加熱器的給水在除氧器中被來自汽 輪機高壓缸的排汽加熱到除氧器運行壓力下的飽和溫度，經(jīng)過除氧的飽和 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。汽動給水泵能夠很好地適應機組變負荷運行，利用蒸汽發(fā)生器的新蒸 汽驅動給水泵汽輪機，具有較好的經(jīng)濟性。給水泵汽輪機排出的乏

8、汽被直 接排送到主汽輪發(fā)電機組的冷凝器。2.3主要熱力參數(shù)選擇2.3 .1 回路冷卻劑的參數(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，但是，工作壓力提高后，相應各主要設備的承 壓要求、材料和加工制造等技術難度都增加了，反過來影響到核電廠的經(jīng)濟性。 綜合考慮，典型壓水堆核電廠主回路系統(tǒng)的工作的壓力一般為1516MPa ,參考大亞灣核電廠及秦山核電廠，本設計中壓水堆核電廠主回路系統(tǒng)的工作壓力選為15.4MPa，對應的飽和溫度為 344.27C。為了確保壓水堆的安全，反應堆在運行過程中必須滿足熱工安全準則， 其中 之一是堆芯不能發(fā)生水力不穩(wěn)

9、定性，一般要求反應堆出口冷卻劑的欠飽和度應至 少大于10C，從反應堆安全性考慮，為保險起見，本設計中反應堆出口冷卻劑 過冷度選為16C，冷卻劑出口溫度為328.27 C,冷卻劑溫升選為35 C，反應堆 進口溫度為293.27 C。大亞灣核電廠冷卻劑進/出口溫度分別為292.4/329.8 C , 冷卻劑溫升為37.4 C。2.3 . 2二回路工質的參數(shù)選擇(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 一對應關系。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，對于提高核電廠經(jīng)濟性起到了重要作用，但是受一次側參數(shù)的嚴

10、格制約，二回路蒸汽初參數(shù)不會再有大幅度的提高。 本設計中取二回路 蒸汽參數(shù)為6.5MPa。蒸汽發(fā)生器一、二次側之間的對數(shù)平均傳熱溫差為(一般情況下，汀m應該在2033C范圍內)：式中，Tco、Tci分別為反應堆出口、進口冷卻劑溫度，c；Ts為蒸汽發(fā)生器二次側飽和蒸汽溫度，C。本設計中汀m =26.12 C。高壓缸進汽為新蒸汽，進汽參數(shù)P =6 . 1M P ax 9 9, 5合水泵汽輪機進汽同樣為新蒸汽，進汽參數(shù)設置為與高壓缸進汽參數(shù)相同。(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，降低汽輪機組排汽壓力有利于提高 循環(huán)熱效率。除了對熱經(jīng)濟性影響之外，蒸汽終參數(shù)對汽輪機低壓缸末級

11、葉片長 度、排汽口尺寸均有重要影響，因此，需要綜合考慮多方面因素選擇蒸汽終參數(shù)。 本設計中取循環(huán)冷卻水溫度為 24C,、循環(huán)冷卻水溫升為7C、冷凝器傳熱端差 為6C、凝結水的溫度為37C。1忽略凝結水的過冷度，則冷凝器的運行壓力等于凝結水溫度對應的飽和壓 力，使用水和蒸汽性質計算軟件可得冷凝器壓力為 6.28kPa,(大亞灣冷凝器額定 工況下的壓力為7.5kPa)。冷凝器的真空對核電站的運行十分重要；首先，冷凝 器的真空影響二回路熱循環(huán)效率，降低冷凝器內壓力，可增加蒸汽在汽輪機內的 可用比焓降，從而提高循環(huán)效率；其次，冷凝器的真空對傳熱有重要影響，當冷 凝器內不可凝汽體分壓提高時，蒸汽的凝結放

12、熱系數(shù)會明顯下降； 此外，冷凝器 中存在空氣，使蒸汽分壓低于汽體總壓，相應的凝結水過冷，導致凝結水含氧量 增加，嶺澳二期核電站冷凝器運行壓力僅為 5.6kPa 3 o低壓缸排氣壓力由冷凝器運行壓力所決定， 考慮低壓缸排汽壓損，低壓缸排 汽壓力為6.6kPa，排汽干度定熵過程結合內效率可求得，為 90.01%。給水泵汽 輪機排汽在設計中同樣設置在主冷凝器， 排汽壓力設計為與高壓缸相同，排汽水 壓力0.8554MPa，定熵過程結合給水泵汽輪機內效率，排汽干度 x =86.15,(3) 蒸汽中間再熱參數(shù)的選擇高壓缸的排汽從位于汽水分離器的下側的入口進入，首先經(jīng)過汽水分離段， 將98%勺水分分離出來，

13、然后分別經(jīng)過抽汽和新蒸汽進行再熱的第一級和第二級 再熱器2。蒸汽通過再熱器和往返管道大約產(chǎn)生 8%12%的壓降，本設計中取 為8%,并認為壓降各部分平均減少。在汽水分離器再熱器中的壓力用以下公式 計算：Psp,i = Phz - 卩巾 / 4 ；Prh1,i 二 PspiPrh /4 ；Prh2,i = Prh1,i- prh /4 ；Prh2,z = prh2,i - - prh /4 ； Prh =0.08* Phz ；式中：丄Prh為再熱蒸汽壓損，MPa;psp i為汽水分離器進口烝汽壓力，MPa;prh1,i為第一級再熱蒸汽進口壓力，MPa;prh2,i為第二級再熱蒸汽進口壓力，MPa

14、;prh2,z為第二級再熱蒸汽出口壓力，MPa。經(jīng)過兩級再熱器加熱后的蒸汽溫度接近新蒸汽溫度， 一般情況下，第二級蒸 汽再熱器出口的熱再熱蒸汽（過熱蒸汽）比用于加熱的新蒸汽溫度要低14C。為便于計算，假設再熱蒸汽在第一級再熱器和第二級再熱器中的焓升相同。蒸汽再熱壓力的選擇應該使高、低壓缸排汽的濕度控制在 14沱內，單位質 量流量的蒸汽在高壓缸內的絕熱焓降約占整個機組的絕熱焓降的 40%最佳分缸 壓力（即高壓缸排氣壓力）約為高壓缸進汽壓力的 12%r14%，本設計中選為了14%，大亞灣為12.8%，高壓缸排汽壓力為0.8554MPa，干度為x =86.15%（4）給水回熱參數(shù)的選擇 給水的焓升初

15、次分配： 采用平均分配法時，每一級加熱器的理論給水焓升為:h fw,OPhs - hcdZ 1hfw,op=hd Z-：hfw,op式中，hs為蒸汽發(fā)生器運行壓力對應的飽和水比焓，kJ/kg；hcd為冷凝器出口凝結水比焓，kJ/kg;Z為給水回熱級數(shù)；hfw,op為蒸汽發(fā)生器的最佳給水比焓。按照蒸汽發(fā)生器運行壓力Psg和最佳給水比焓hfw,op查水和水蒸汽表，可以確定最佳給水溫度Tw,op為253.92 C，取實際給水溫度為理論給水溫度的0.88，即223.45 C,根據(jù)蒸汽發(fā)生器運行壓力psg和實際給水溫度Tfw查水和水蒸汽表，可以確定實際給水比焓hfw以此為依據(jù)，再次通過等焓升分配的方法確

16、定每一級加h fw h cdh fw -熱器內給水的實際焓升，即：Z給水的焓升二次分配：當除氧器的工作壓力選定以后，再分別對高壓給水加熱器和低壓給水加熱器 進行第二次焓升分配： hfw,hh fwhdea,ohhdea,o-h fw,l式中：hdea,o為除氧器出口飽和水焓，kJ/kg ；Zh為高壓給水加熱器的級數(shù);乙為低壓給水加熱器的級數(shù)。本設計中：除氧器工作壓力選為0.8145MPa ；高壓加熱器給水焓升為 也hw,h =118.08kJ/kg ；低壓加熱器給水焓升為Ahfw,l =113.90kJ/ kg ；除氧器工作壓力應略低于高壓缸排汽壓力，參考大亞灣核電站高壓缸排汽與 除氧器間壓差

17、（大亞灣為0.03115MPa）4,本設計中壓降選為了 0.4MPa，除氧 器工作壓力選為0.8145MPa。給水回熱系統(tǒng)中的壓力選擇：除氧器使用高壓缸的排氣加熱，還接收來自第 6級高壓給水加熱器的疏水， 因而除氧器的運行壓力應該略低于高壓缸的排汽壓力，且除氧器出口水溫等于除氧器運行壓力對應的飽和溫度。凝水泵將冷凝器熱井中的凝結水抽出，經(jīng)過四級低壓給水加熱器輸送到除氧 器中，因而凝水泵的出口壓力應該為：式中，Pdea為除氧器運行壓力，MP巾cws為凝水泵出口至除氧器的阻力壓降，MPa取凝水泵出口壓力為除氧器運行壓力的 3.2倍，即為2.61MPa,在低壓給水 加熱器中近似看成平均壓降。給水泵將

18、除氧器中的除氧水抽出, 器中，因而給水泵的出口壓力應該為:經(jīng)過兩級高壓給水加熱器輸送到蒸汽發(fā)生PfWp = Psg 一p fws式中，Psg為蒸汽發(fā)生器二次側蒸汽壓力，MPa中fws為給水泵出口至蒸汽發(fā)生器的阻力壓降，MPa取給水泵出口壓力為蒸汽發(fā)生器二次側蒸汽壓力的1.18倍，即7.67MPa在高壓給水加熱器中近似看成平均壓降。抽汽參數(shù)的選擇：高壓、低壓給水加熱器均為表面式加熱器，加熱蒸汽分別來自主汽輪機高壓 缸、低壓缸的抽汽。給水加熱器蒸汽側出口疏水溫度(飽和溫度)與給水側出口 溫度之差稱為上端差(出口端差)。取高壓給水加熱器出口端差為 3C,取低壓給水加熱器出口端差為 2C,對 于每一級

19、給水加熱器，根據(jù)給水溫度、上端差即可確定加熱用的抽汽的疏水溫度。 疏水為飽和水，可查出其對應的壓強 Pes,i，再考慮壓損可求出抽汽壓強。抽汽壓 損選為4%則計算公式如下：pes,i = Pes,i / 0.96 ；式中，Ples,i為各級抽氣壓強；3熱力系統(tǒng)熱平衡計算3.1熱平衡計算方法能量系統(tǒng)或設備有效利用的能量占外界提供能量的百分比，稱為能量系統(tǒng)或設備的效率。效率法以熱力學第一定律為依據(jù)，用熱效率來定量地表示能量系統(tǒng) 或設備能量利用的有效程度。對電廠熱力系統(tǒng)進行熱平衡分析的效率法又分為定 功率法、定流量法兩種，本設計中采用定功率法。定功率計算法以機組的電功率為定值，通過計算求得所需的蒸汽

20、量，設計、 運行部門應用較為普通。定流量計算法以進入汽輪機的蒸汽量為定值， 計算能發(fā) 出多少電功率，汽輪機制造廠多采用這種計算方法。工程中通常采用的熱平衡計算方法為定功率法，即在已知汽輪機的型式、容量、初終參數(shù)，機組回熱系統(tǒng)的連接方式及各級各抽汽的汽水參數(shù)，高、低壓汽 輪機的相對內效率，冷卻水溫度等條件的情況下，計算額定工況時機組的耗汽量 和各級回熱抽汽量，進而確定機組的經(jīng)濟指標。3.2熱平衡計算模型對壓水堆核電廠熱力系統(tǒng)進行熱平衡計算， 計算過程中需要列出的基本方程 有三類：質量平衡式、各加熱器的熱平衡式以及汽輪機組的功率方程式。3.2.1 模型假設：(1) 忽略主泵對冷卻劑的加熱功率；(2

21、) 各級加熱器間管道對給水壓強無影響， 即給水壓降全部產(chǎn)生在加熱器內 部；(3) 忽略壓力容器及管道的散熱損失；(4) 忽略凝結水泵及給水泵對給水的加熱功率；(5) 二回路補水位置設在冷凝器熱井，為計算方便假定補水的溫度及焓值有凝結水相同。排污水經(jīng)處理后排放，不再返回二回路系統(tǒng) 322熱平衡計算采用簡單迭代法，基本步驟如下：（1）核蒸汽供應系統(tǒng)熱功率計算已知核電廠的輸出電功率為Ne，假設電廠效率為 現(xiàn)血卩,則反應堆熱功率為Nee,NPP蒸汽發(fā)生器的蒸汽產(chǎn)量為QJi他-入）（1 （仇伙）式中，i 一回路能量利用系數(shù)；人巾一一蒸汽發(fā)生器出口新蒸汽比焓，kJ/kg ； hs蒸汽發(fā)生器運行壓力下的飽和

22、水焓，kJ/kg ； hfw 蒸汽發(fā)生器給水比焓，kJ/kg ；d 蒸汽發(fā)生器排污率，通常取為新蒸汽產(chǎn)量的1.05%左右。計算蒸汽發(fā)生器給水量Gfw :Gfw=（1 + J）* Ds（2）二回路系統(tǒng)各設備耗汽量計算，確定對應的新蒸汽耗量Gs根據(jù)前面計算得到的蒸汽發(fā)生器給水量Gfw，進行給水回熱系統(tǒng)熱平衡計算，確定出各級抽汽量Ges,k及冷凝器出口凝結水流量Gcd。冷凝器出口凝結水流量GCd及給水泵汽輪機耗汽量Gsfwp首先給冷凝器出口凝結水流量Gcd假設一個值，初步假設：Gcd =0.6* Gfw計算給水泵汽輪機耗汽量Gs,fwpN1000G fwH fwpN fwp,p _-.fwH fwp

23、 p fwp Psg式中，Gfw給水泵的質量流量，kg / s ；H fwp -給水泵的揚程，MPa ； fw -給水的密度。給水泵汽輪機的理論功率為：N -N fwp,PNfwp,t -fwp, p fwp,ti fwp,tm fwp,tg式中，nfwp,p-汽輪給水泵組的泵效率；fwp,ti, fwp,tm, fwp,tg -分別為給水泵組汽輪機的內效率、機械效率 和減速器效率。給水泵汽輪機的耗汽量為GN fwp,tGfwp,s :H a式中，Ha-給水泵汽輪機中蒸汽的絕熱焓降，kJ / kg。給水泵汽輪機進口為新蒸汽，假定新蒸汽從蒸汽發(fā)生器至給水泵汽輪機為 等焓過程，給水泵汽輪機乏汽直接

24、排放至冷凝器，假定給水泵汽輪機排汽壓力與低壓缸排汽壓力相同，根據(jù)定熵過程可求出給水泵汽輪機中蒸汽的絕熱焓降Ha。汽輪機低壓缸進汽量Gs,lp及各級抽汽量Ges,k冷凝器出口凝結水流量Gcd在數(shù)值上等于汽輪機低壓缸進汽量Gs,ip、給水泵汽輪機耗汽量Gs,fwp以及補水量Gi三者之和，Gcd = Gs,|p Gs,fWp Gi ；Gs,ip = Gcd - Gs,fwp Gi；Gi 仝d*Ds；第4級低壓加熱器耗汽量Ges,4Gcd (h|fwo,4 - hfwi ,4 ).Ges 4 ；, 嘰-hew/h第3級低壓加熱器耗汽量Ges,3Gcd (hlfwo,3 - hfwi ,3 ) - Ge

25、s,4 ( hwA - hew,3).es 3 ；,(hes,3-hewh第2級低壓加熱器耗汽量Ges,2CGcd (hfwo ,2 hlfwi ,2* Ges,3)(hew,3 - dw).3 =嘰-hewjh第1級低壓加熱器耗汽量Ges,1Gcd (hfwo ,1 - ,1)- (G es,4 * Ges,3 + Ges,2)(hew,2 - dw).和=(hes,1-hew,1 幾；式中，hwo,k, hfwi ,k-第k級低壓加熱器給水的出口及進口焓值； 入汀,hew,k -第k級低壓加熱器抽汽焓值及疏水焓值； 第1級汽水分離再熱器耗汽量Gres,1Gs,lp(hrh1,ohrh1,i

26、).res,1 (h_h)；res1,i rew1,o h第2級汽水分離再熱器耗汽量Gres,2Gs,lp(hrh2,o _hrh2,i)5 = (hres2,i -hrew2,o兒式中，hrhj ,i , hg ,o - 第j級再熱蒸汽進出口焓值；(疏水焓值為在hresj ,i , hrewj ,o -第j級加熱蒸汽進口焓值及疏水焓值 對應的抽汽壓力下的飽和水焓值，疏水為飽和水)；第7級高壓加熱器耗汽量Ges7Ges,7GfW (hhfWo,7 hhfwi,7)Ges/hrewhew,7 )；(鶴7 - hew,7 戶 h第6級咼壓加熱器耗汽量Ges6G fw (hhfwo,6 hhfwi

27、,6 ) Gres,1 (hrew,1 hew,6 ) (Ges,7G res,2)(hew,7 hew,6)(lTes,6 - hew,6 ) h式中,Ges,6hhfwo ,k, hhfwi ,k -第k級高壓加熱器給水的出口及進口焓值;hes,k , hew,k -第k級高壓加熱器抽汽焓值及疏水焓值；汽水分離器疏水Gd高壓缸的排汽從位于汽水分離器的下側的入口進入，首先經(jīng)過汽水分離段，將 98%勺水分分離出來，然后分別經(jīng)過抽汽和新蒸汽進行再熱的第一級和第二級再 熱器2，由此可求出汽水分離器疏水 Gd0.98*(1 -帝)Gs lp0.02*(1 -和)M ,p式中，Xh,i -高壓缸排汽干

28、度;高壓缸排汽干度Xh,i可先通過定熵過程求理想焓降，再結合汽輪機內效率求 實際焓降，進而得到排汽實際焓值并利用水和蒸汽熱力性質軟件求出排汽干度, 各抽汽點抽汽干度亦是同理求得。除氧器耗汽量Ges,5 除氧器使用高壓缸排汽來對給水進行熱力除氧；Ges,5G fwhdea,o Gcd hdea,i (Gres,1 Gres,2Ges,6Ges,7)gwQ _ Gd hh ,z(hh,z -hdea,o) h式中,hh,z -汽水分離器疏水焓值；hh,z -高壓缸排汽焓值； hdea,o,hdea,i-除氧器出口及進口給水焓值;低壓缸內功率N|t ,i Gs,|p (h|一 he* )(Gs,lp

29、_ Ges,4 )(hes,_hes,3 )(Gs,lp Ges,4Ges,3)(hes,3 hes2 )(Gs,lp _ Ges,4 _Ges,3 _ Ges；2 )( hes； _ hes,1 )(Gs,lp Ges,4 Ges,3 Ges,2 Ges,1 )(hes,1 hl,z )式中，hl,i,hl,z-分別為低壓缸進出口蒸汽焓值；高壓缸內功率及高壓缸耗汽量Gs,hpK1 1000000 K1Nht,iNlt,i ；m ge式中，m, ge分別為汽輪機組機械效率和發(fā)電機效率； 高壓缸耗汽量Gs,hp可通過高壓缸內功率求得，Nht,iGes,7(hes,7 一 hh,z)Ge6 (he

30、s,6 一 hh ,z)Gys,1 (hes,1 一 hh, z)Gs,hp ：hh,i A ,z式中，hh,i,hh,z-分別為高壓缸進出口蒸汽焓值,確定對應的新蒸汽耗量Gs二 Gs,hpGres,2Gs,fwp確定對應的新的給水量Gfw及新的冷凝器出口凝結水流量Gcd-Gfw - Ges7 - Ges,6 - Ges5 - Gres,1 一 Gres,2 - Gd比較 Gcd 與 Gcd若Gcd-Gcd 蘭，Gcd貝U Gfh 二Gs； 否則：Gcd 二 Gcd；G g返回過程(2)進行計算，直至Gcd -Gcd 1%。Gcd在迭代過程中發(fā)現(xiàn)此小循環(huán)容易發(fā)散，進而采用松弛迭代的方法可避免

31、發(fā)散的問題。即令：Gcd 0.7* Gcd - 0.3*Gcd同樣返回過程(2)進行計算，直至Gcd - GcdGcd1%(3) 核電廠熱效率計算根據(jù)以上步驟計算得到的新蒸汽消耗量，計算反應堆的熱功率Gfh(hfh -hfw)dGfh-hfw)Qr =進而可計算出核電廠效率為Nee,NPP-Qr(3) 計算精度判斷ne,NPP則循環(huán)結束，否則令3.3熱平衡計算流程e,NPPne,NPP現(xiàn)，npp=7,npp，返回過程(1)，進行迭代計算。0.1%開始給定原始數(shù)據(jù)查詢、計算熱力參數(shù)給定裝置效率=e, nppT計算反應堆熱功率Qr、蒸汽發(fā)生器蒸汽產(chǎn)量D S設置冷凝器出口凝結水流量G cd計算給水泵

32、汽輪機耗汽量Gfwp、汽輪機低壓缸進汽量Gs,ip及各級抽汽量Gesk以及高壓缸耗汽量Gs,hp確定對應的新蒸汽耗量 GS及新的冷凝器出口凝結水流量G cd 與低壓缸的總耗汽量G SlpG cd G cd否匚 一_ /Gcd 0.01Gsip -Gsip / Gsip 蘭 0.01計算反應堆熱功率 Qr及裝置效率門e,NPPP e,NPP 一 e,NPP/ e,NPP0.001輸出結果結束3.4計算結果及分析具體計算結果見附錄3;結果分析：設計的計算結果與實際的核電廠相近，效率在30.47 %，計算結果具有一定的可信度，但本設計中的核電廠效率比實際核電廠效率略低，下面從以下幾個方面作簡要分析：

33、（1）蒸汽發(fā)生器所選工作壓力比大亞灣核電站略低，進而其產(chǎn)生的蒸汽參數(shù)也較低，蒸汽發(fā)生器所產(chǎn)生的新蒸汽的參數(shù)是限制核電廠效率的最主要因素，提高新蒸汽參數(shù)可有效提高核電廠效率，本設計中所選參數(shù)稍低可能是影響最后的 效率較低的一個重要原因。（2）在計算過程中，忽略了主泵的熱功率，對其的忽略可能對結果造成較大 偏差。（3） 蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的新蒸汽排放到高壓缸時，由于在流動過程中存在流動 阻力及局部損失，實際過程中新蒸汽的焓值會降低，本設計中未考慮管道損失， 近似看成等焓過程。再者管道損失系數(shù)一般為 0.95-0.98，所以由此帶來的偏差 較小。（4） 本設計中沒有考慮兩級再熱器的熱效率， 對最終結果會

34、有影響，但是由 于再熱器的熱效率較高，影響不會太大。（5）為滿足質量守恒，認為蒸汽發(fā)生器的排污水直接經(jīng)處理后排放到廠外，補水設在冷凝器，補水與冷凝器內飽和水性質相同，實際過程中造水系統(tǒng)為二回 路充水，以補償泄露損失和蒸汽發(fā)生器的排污水損失，補水性質可能與冷凝器內的飽和水性質不一，且補水位置不一定設置在冷凝器，可將補水位置設置在某一 級加熱器的疏水箱，補充由乏汽加熱過的水，以提高熱效率，但是蒸汽發(fā)生器的 排污量僅為新蒸汽產(chǎn)量的1%左右，故此偏差帶來的影響也較小。（6） 在加熱器設計中米用逐級疏水的設計方案， 并忽略了疏水從高一級流向 低一級時的熱量損失及泄露損失，其未考慮疏水的加熱效率與抽汽的加

35、熱效率之 間的差異，對結果會造成一定的偏差。（7） 忽略了給水泵對流經(jīng)其流體的能量的增量，認為給水經(jīng)給水泵為等焓過 程，僅僅壓強升高，用等焓過程計算，給水溫度降低，但實際核電廠中給水泵對 流體熱量會有一定的提高，給水溫度會升高，此過程的簡化處理會造成一定偏差。（8）設計中給水泵汽輪機排汽直接排放至主冷凝器實際核電廠有輔冷凝器以 及乏汽系統(tǒng)，此處設計可能對結果造成一定偏差。4結論本課程設計的核電廠效率為 30.47，符合一般壓水堆的效率范圍，本次課程 設計僅僅是從熱平衡角度進行的一次簡單的設計，在一些地方進行了簡化，如： 在考慮高壓缸出口至第二級再熱器出口的壓力、四級低壓給水加熱器之間、兩級高壓

36、給水加熱器之間時均按平均壓降處理等，這些簡化處理與實際有差異，會造成一定的偏差。本次課程設計僅僅從熱平衡的角度對二回路系統(tǒng)進行了熱力分析， 并未對影 響核電廠效率的因素（如新蒸汽參數(shù)、回熱級數(shù)、冷凝器運行壓力等）進行分析， 若對影響核電廠效率的因素分析可采用火用分析法。另外，在求解冷凝器出口凝結水流量 Gcd時，可通過聯(lián)立熱平衡及質量平衡15方程組直接求得，（在此次課程設計時僅僅列出了方程組，并未計算）使用方程 組求解，直接計算較為方便，若編程則難度較迭代求解提高。參考文獻:11彭敏俊核動力裝置熱力分析哈爾濱：哈爾濱工程大學，2003.【2】 高蕊.壓水堆核電站熱力系統(tǒng)建模分析與研究.上海交通

37、大學，2007.【31蘇耿.嶺澳二期核電站常規(guī)島熱力系統(tǒng)建模分析與分析.上海交通大學,2009.【4】 范文楷.核電二回路經(jīng)濟分析；哈爾濱工程大學，2013.附表1已知條件和給定參數(shù)序號項目符號單位取值氾圍或數(shù)值1核電廠輸出電功率NeMW10002一回路能量利用系數(shù)m0.9953蒸汽發(fā)生器出口蒸汽干度Xfh%99.754蒸汽發(fā)生器排污率td1.05%5高壓缸內效率nh,i%82.076低壓缸內效率%83.597汽輪機組機械效率nm0.988發(fā)電機效率ge0.989新蒸汽壓損 pfhMPa6% Pfh10再熱蒸汽壓損 prhMPa8% Phz11回熱抽汽壓損pe,jMPa4% Pe,jj12低壓

38、缸排汽壓損ApcdkPa5% Pl,z13咼壓給水加熱器出口端差0h,uC314低壓給水加熱器出口端差日l,uC215加熱器效率叫0.9816給水泵效率叮 fWp,p0.5817給水泵汽輪機內效率叮 fWp,ti0.8118給水泵汽輪機機械效率叮 fWp,tm0.9019給水泵汽輪機減速器效率Tfwp,tg0.9820循環(huán)冷卻水進口溫度Tsw,1C24附表2確定的主要熱力參數(shù)匯總表項目符號單位計算公式或來源數(shù)值1反應堆冷 卻劑系統(tǒng) 運行壓力PcMPa選定，151615.42冷卻劑壓 力對應的 飽和溫度Tc,SC查水和水蒸汽表確定344.273反應堆出 口冷卻劑 過冷度ATsubC選定，1520

39、164反應堆出 口冷卻劑溫度T coCT co =T c,s AT sub328.275反應堆進 出口冷卻 劑溫升也T cC選定，3040356反應堆進 口冷卻劑 溫度TciCTci =TcoATc293.277蒸汽發(fā)生 器飽和蒸 汽壓力PsMPa選定，5.07.06.58蒸汽發(fā)生 器飽和蒸 汽溫度TfhCps對應的飽和溫度280.869一、二次側 對數(shù)平均 溫差TmC也 Tm = Tco 一 Tci m ,% - TsInTci - Ts26.1210冷凝器中 循環(huán)冷卻 水溫升 TswC選定，68711冷凝器傳 熱端差打C選定，310612冷凝器凝 結水飽和 溫度T cdCTcd =Tsw,

40、1 + ATsw3713冷凝器的 運行壓力PcdkPaTcd對應的飽和壓力6.2814高壓缸進 口蒸汽壓力ph,iMPaph,i = pfh Apfh6.1115高壓缸進 口蒸汽干度Xh,i%近似看成等焓過程99.5116高壓缸排 汽壓力ph,zMPa% =14%入0.855417高壓缸排 汽干度Xh,z%等熵過程結合內效率86.1518汽水分離 器進口烝 汽壓力Psp,iMPaPsp,i = Phz -心 Prh / 40.838319汽水分離 器進口蒸 汽干度Xsp,i%近似看成等焓過程86.21第一級再 熱器20再熱蒸汽 進口壓力Prh1,iMPaPrh1,i = Pspi 也 Prh

41、/ 40.821221再熱蒸汽 進口干度Xrh1,i%x10.02(1-Xsp,JXrh 1 i 11-0.98(1-Xsp,J99.7122加熱蒸汽 進口壓力prh1,hsMPa選定2.72823加熱蒸汽 進口干度Xrh1,hs%等熵過程結合內效率91.65第二級再 熱器24再熱蒸汽 進口壓力Prh2,iMPaPrh2,i = Prh1,i 山卩巾 /40.804825再熱蒸汽 進口溫度Trh2,iC根據(jù)平均焓升，查表可得209.3226再熱蒸汽 出口壓力Prh2,zMPaPrh2,z = Prh2,i 一 心Prh /40.78727再熱蒸汽 出口溫度T rh2,zC比加熱的新蒸汽低14C

42、266.8628加熱蒸汽 進口壓力prh2,hsMPa選定（考慮7%5損）6.04529加熱蒸汽 進口干度Xrh2,hs%等焓過程99.42低壓缸30進口蒸汽 壓力pi,iMPa近似看成與26項相等0.78731進口蒸汽 溫度TuC近似看成與27項相等266.8632排汽壓力pi,zMPa0.006633排汽干度Xl,z%等熵過程結合內效率90.0134給水泵汽輪機進汽壓力MPa選定(考慮6%壓損)6.11給水泵汽輪機進汽干度%等焓過程99.51給水泵汽輪機排汽壓力MPa選定，略咼于除氧器0.84給水泵汽輪機級內焓降定熵過程709.8735回熱級數(shù)Z選定,參考大亞灣736低壓給水 加熱器級數(shù)Z

43、選定,參考大亞灣437高壓給水 加熱器級數(shù)Zh選定,參考大亞灣238第一次給 水回熱分配AhfwkJ/kghfw hcd嘰=z115.09第二次給水回熱分配39高壓加熱 器給水焓升hw,hkJ/kg.hfw hdea,oAhwh =Zh118.0840除氧器及 低加給水 焓升Ahfw,ikJ/kg占,hdea,o hcd人 hfw,i =乙十1113.941低壓加熱器給水參數(shù)第1級進口 給水比焓hlfwi,1kJ/kghfWi ,1 - Ad155第1級出口 給水比焓hifwo,1kJ/kghlfWo,1 =hlfWi,1 +Ahfw,i268.9第1級進口 給水溫度Tlfwi,1C按(2.6

44、1MPa, hifwi,1 )查水蒸汽表36.55第1級出口 給水溫度Tlfwo,1C按(2.16MPa hifwo,1 ,)查水蒸汽 表63.88第2級進口 給水比焓hlfwi, 2kJ/kghlfWi,2 =hlfWo,1268.9第2級出口 給水比焓hlfWo, 2kJ/kghlfWo,2=hlfWi,2 +Ahfw,l382.8第2級進口 給水溫度Tlfwi, 2CTlfwi, 2=Tlfwo,163.88第2級出口 給水溫度Tlfwo, 2C按(1.71MPa,hlfwo,2)查水蒸汽表91.12第3級進口 給水比焓hlfwi, 3kJ/kghlfWi,3 = hlfwo,2382.

45、8第3級出口 給水比焓hlfwo, 3kJ/kghlfWo,3 = hlfWi,3 + 心 hfW,l469.7第3級進口 給水溫度Tlfwi, 3CTlfwi, 3= Tlfwo, 291.12第3級出口 給水溫度Tlfwo, 3C按(1.26MPa,hlfwo,3)查水蒸汽表111.78第4級進口 給水比焓hlfwi, 4kJ/kghlfwi,4 =hlfwo,3469.7第4級出口 給水比焓hlfwo, 4kJ/kghlfwo,4 = hlfwi,4 +心 hfw,l610.6第4級進口 給水溫度Tlfwi, 4CTlfwi, 4= Tlfwo, 3111.78第4級出口 給水溫度Tlf

46、wo, 4C按(0.82MPa,hlfwo,4)查水蒸汽表144.942除氧器進口給水 比焓hdea,ikJ/kghdea,i = hlfwo,4610.6出口給水 比焓Hdea,okJ/kghdea,o = hdea,i +hfw,l968.28出口給水 溫度T deaChdea,。對應的飽和水溫度171.21運行壓力pdeaMPaTdea對應的飽和壓力0.815443高壓加熱器給水參數(shù)第6級進口 給水比焓hhfwi, 6kJ/kghhfWi,6 = hhfwo,5724.49第6級出口 給水比焓hhfwo, 6kJ/kghhfWo,6 =hhfWi,6 + Ahfw,h839.58第6級進口 給水溫度Thfwi, 6C按(7.67MPa,hhfWi,6)查水蒸汽表170.34第6級出口 給水溫度Thfwo, 6C按(7.14MPa,hhfwo,6) 查水蒸汽表196.59第7級進口 給水比