哈工程核學(xué)院二回路課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、 專業(yè)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)壓水堆核電廠二回路熱力系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)班 級(jí):20111514學(xué) 號(hào)：姓 名：指導(dǎo)老師：丁 銘核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院2014 年 6 月 目 錄摘 要11.設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求21.1設(shè)計(jì)內(nèi)容21.2設(shè)計(jì)要求22.熱力系統(tǒng)原則方案確定32.1總體要求與已知條件32.2熱力系統(tǒng)原則方案42.3主要熱力參數(shù)選擇43.熱力系統(tǒng)熱平衡計(jì)算103.1熱平衡計(jì)算方法103.2熱平衡計(jì)算流程103.3熱平衡計(jì)算結(jié)果與分析164.結(jié)論16附錄18附表一:已知條件和給定參數(shù)18附表二：確定的主要熱力參數(shù)匯總表19附表三：熱平衡計(jì)算結(jié)果匯總表25附圖一：原則性熱力系統(tǒng)圖26參考文獻(xiàn)：27摘 要 該課程設(shè)計(jì)說(shuō)明

2、書(shū)為輸出功率為1000MW的核電廠的二回路熱力系統(tǒng)設(shè)計(jì)，內(nèi)容主要包括二回路熱力系統(tǒng)原則方案，二回路系統(tǒng)主要熱力參數(shù)。從中可了解核電廠二回路熱力系統(tǒng)方案確定的原則和步驟及熱力系統(tǒng)各參數(shù)選定的依據(jù)和計(jì)算的過(guò)程。壓水堆二回路系統(tǒng)是核電站系統(tǒng)中重要組成部分，它主要功能是通過(guò)蒸汽發(fā)生器將一回路的熱量導(dǎo)出產(chǎn)生蒸汽，進(jìn)而推動(dòng)汽輪機(jī)做工，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。同時(shí)冷凝器將汽輪機(jī)的排氣進(jìn)行冷卻，通過(guò)水泵進(jìn)行加壓，再熱器加熱，除氧器除氧最終再次流入蒸汽發(fā)生器，開(kāi)始下一次循環(huán)。二回路熱力系統(tǒng)由于諸多條件的限制，采用朗肯循環(huán)，同時(shí)系統(tǒng)中有布置有回?zé)嵯到y(tǒng)及再熱系統(tǒng)，這是二回路系統(tǒng)更加復(fù)雜，也使二回路系統(tǒng)中參數(shù)受多方面限制

3、。在熱力設(shè)計(jì)過(guò)程中，參數(shù)選定后，假設(shè)核電廠效率，同時(shí)使系統(tǒng)中各參數(shù)滿足質(zhì)量守恒與能量守恒，進(jìn)而再次求出電廠效率，比較電廠效率精度。通過(guò)多次迭代得出在選定參數(shù)下的核電廠效率。11.設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求1.1設(shè)計(jì)內(nèi)容（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)、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(shuō)明書(shū)，繪制原則性熱力系統(tǒng)圖。1.2設(shè)計(jì)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

4、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，掌握工程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)撰寫(xiě)的基本原則。22.熱力系統(tǒng)原則方案確定2.1總體要求與已知條件 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1000 MW。汽輪機(jī)分為高壓缸和低壓缸，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(lái)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

5、第7級(jí)高壓給水加熱器的加熱蒸汽來(lái)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(lèi)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(lái)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

6、。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。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。3電站原則性熱力系統(tǒng)表明能量轉(zhuǎn)換與利用的基本過(guò)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(guò)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)。2.2熱力系統(tǒng)原則方案（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、三個(gè)低壓缸組成，高壓缸、低壓缸之間設(shè)

7、置外置式汽水分離器，對(duì)蒸汽進(jìn)行汽水分離。（2）蒸汽再熱系統(tǒng)主汽輪機(jī)的高、低壓缸之間設(shè)有一個(gè)汽水分離-再熱器，對(duì)高壓缸排汽進(jìn)行除濕和加熱，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汽加熱，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一級(jí)和二級(jí)高壓給水加熱器。（3）給水回?zé)嵯到y(tǒng)給水回?zé)嵯到y(tǒng)由回?zé)峒訜崞鳌⒒責(zé)岢槠艿?、凝給水管道、疏水管道等組成。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采用逐級(jí)回流的方式

8、，最終送入除氧器；低壓給水加熱器的疏水全部采用逐級(jí)回流的方式，最終送入冷凝器。回?zé)峒?jí)數(shù)選定為七，即兩級(jí)高壓回?zé)幔募?jí)低壓回?zé)峒耙患?jí)除氧器。除氧器采用熱力除氧對(duì)給水進(jìn)行除氧。來(lái)自低壓給水加熱器的給水在除氧器中被來(lái)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(guò)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。給水泵采用汽動(dòng)給水泵，利用蒸汽發(fā)生器的新蒸汽，排出的乏汽被直接排送到主汽輪發(fā)電機(jī)組的冷凝器。具體熱力系統(tǒng)原則方案見(jiàn)附圖一。2.3主要熱力參數(shù)選擇42.3.1一回路冷卻劑的參數(shù) 壓水堆核電廠主回路系統(tǒng)的工作壓力選定為15.5MPa，對(duì)應(yīng)的飽和溫度為3

9、44.76。反應(yīng)堆出口冷卻劑欠飽和度大于選定為17，則反應(yīng)堆出口冷卻劑溫度為327,76，冷卻劑在反應(yīng)堆中溫升選定為35，則反應(yīng)堆進(jìn)口冷卻劑溫度為292.76。3.2.2 二回路工質(zhì)的參數(shù)選擇二回路系統(tǒng)需要確定的參數(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。（1）蒸汽初參數(shù)二回路蒸汽參數(shù)選定為6MPa，其他參數(shù)可通過(guò)水蒸氣表查得。一二次側(cè)對(duì)數(shù)平均溫差為T(mén)=Tco-TcilnTco-TfhTci-Tfh =327.76-292.76ln327.76-275.54292.76-275.54=31.54 T=31.54,在20

10、33范圍內(nèi)。（2）蒸汽終參數(shù)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,1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，需要綜合考慮多方面因素選擇蒸汽終參數(shù)。凝結(jié)水的溫度為T(mén)cd=Tsw,1+Tsw+T=5+7+24=36式中，Tsw,1循環(huán)冷卻水溫度，取24；5Tsw 循環(huán)冷卻水溫升，取7；T 冷凝器傳熱端差，取5。忽略凝結(jié)水的過(guò)冷度，則冷凝器的運(yùn)行壓力等于凝結(jié)水溫度36對(duì)應(yīng)的飽和壓力為5.94kPa，其他參數(shù)可由水蒸

11、氣表查出。（3）高壓缸參數(shù) 高壓缸進(jìn)氣壓力phi=phi-pfh=6-65%=5.82 從蒸汽發(fā)生器出口到高壓桿入口近似為焓相等過(guò)程，則高壓缸進(jìn)口焓值與蒸汽發(fā)生器出口焓值相等，即hh,i=hfh=2770.54KJ/kg由熱力學(xué)知識(shí)知，高壓缸進(jìn)口干度滿足hlh,i+xh,ihgh,i-hlh,i=hh,iihlh,i高壓缸進(jìn)口壓力下飽和水焓，為1203.99KJ/kghgh,i高壓缸進(jìn)口壓力下飽和水焓，為2786.85 KJ/kg選定高壓缸最佳分缸比為14，則高壓缸出口壓力為ph,z=14ph,z=145.82=0.81MP由高壓缸進(jìn)口干度查水蒸氣表已知，高壓缸進(jìn)口熵值為 Sh,i=slh,i

12、+xh,isgh,i-slh,i=3.01+5.90-3.010.9896=5.88KJ/(kg)6islh,i高壓缸進(jìn)口壓力下飽和水熵，為3.01 KJ/(kg)sgh,i高壓缸進(jìn)口壓力下飽和蒸氣熵，為5.90 KJ/(kg)理想狀態(tài)下高壓缸出口熵值等于進(jìn)口熵值，同時(shí)查水蒸氣表易得理想狀態(tài)下出口干度，由理想狀態(tài)下干度查水蒸氣表易得理想狀態(tài)下出口焓值，然后可得理想狀態(tài)下從高壓缸進(jìn)口至高壓缸出口過(guò)程中的理想焓降，過(guò)程如下理想高壓缸出口熵為sih,i=sh,i=slh,z+xih,zsgh,z-slh,z得理想干度xih,z=0.83理想高壓缸出口焓為hlh,o=hlh,o+xlh,ohgh,o-

13、hlh,o=2419.14KJ/kg 已知高壓缸效率h.i=0.8207則高壓缸出口真實(shí)焓為hh,o=hh,i-hh,i-hlh,oh.i=2770.54-2770.54-2419.140.8207=2482.14KJ/kg 則高壓缸實(shí)際出口干度為xh,i=hh,0-hlh,ohgh,o-hlh,o=2482.14-720.842767.36-720.84=0.8606（4）蒸汽中間再熱參數(shù)已知分離再熱器進(jìn)口壓力即高壓缸出口壓力為psp,i=0.815MP選定蒸汽在汽水分離器再熱器中的總壓降為高壓缸排汽壓力的3%，平均分配分離器和兩級(jí)再熱器的壓降，分別為高壓缸排氣壓力的1%.則分離器出口壓力為

14、0.807MP，一級(jí)再熱出口壓力為0.799MP,二級(jí)再熱出口壓力為0.790MP已知各級(jí)出口壓力由水蒸氣表可查出焓值，假設(shè)兩級(jí)再熱器的焓升相同，則易得一級(jí)再熱出口比焓為2866.52 KJ/kg。則已知一級(jí)再熱進(jìn)口干度為0.997，二級(jí)再熱進(jìn)口干度為1。7（5）蒸汽中間再熱抽氣參數(shù)一級(jí)再熱器從高壓缸抽氣，根據(jù)高壓缸進(jìn)口蒸汽參數(shù)及（3）中等熵過(guò)程的方法易得抽氣參數(shù)。同時(shí)由近似焓相等過(guò)程可得加熱蒸汽進(jìn)口參數(shù)。具體參數(shù)見(jiàn)表二。二級(jí)加熱器加熱蒸汽為新蒸汽，進(jìn)口參數(shù)與高壓缸進(jìn)口蒸汽參數(shù)相同。具體參數(shù)見(jiàn)表二。（6）低壓缸參數(shù) 低壓缸出口壓力可由冷凝器運(yùn)行壓力求得pl,z=pcd+5%pcd=0.0062

15、MP 已知低壓缸進(jìn)口蒸汽參數(shù)，利用（3）高壓缸蒸汽參數(shù)選擇中所用的等熵過(guò)程的方法可得，低壓缸出口蒸汽干度為0.8927（7）給水回?zé)嵯到y(tǒng)的焓升分配回?zé)嵯到y(tǒng)采用七級(jí)回?zé)?，分別為四級(jí)低壓回?zé)崞鳎瑑杉?jí)高壓回?zé)崞骱鸵患?jí)除氧器。采用平均分配法時(shí)，每一級(jí)加熱器的理論給水焓升為hfw,op=hs-hcdZ+1=1214.63-150.857+1=132.97KJ/kg則蒸汽發(fā)生器的最佳給水比焓為hfw,op=hcd+Zhfw,op=150.84+7132.97=1081.66KJ/kg8按照蒸汽發(fā)生器運(yùn)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Tfw,op =248.9

16、5。最佳給水溫度可使回?zé)嵫h(huán)汽輪機(jī)絕對(duì)內(nèi)效率達(dá)到最大值，但是實(shí)際給水溫度Tfw 往往低于理論上的最佳給水溫度Tfw,op Tfw=0.88Tfw.op=0.88 248.95=219.08根據(jù)蒸汽發(fā)生器運(yùn)行壓力 psg 和實(shí)際給水溫度Tfw 查水和水蒸汽表，可以確定實(shí)際給水比焓hfw ，以此為依據(jù)，再次通過(guò)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，即hfw=hfw-hcdZ=112.92KJ/kg由于除氧器壓力稍低于高壓缸排氣壓力0.81MP，選定除氧器運(yùn)行壓力為0.8MP。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hfw，h=hf

17、w-hdea,oZh=941.30-721.142=110.08KJ/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hfw，l=hdea,o-hcdZl+1=721.14-150.845=114.06KJ/kg 由上易得各級(jí)回?zé)崞鞒隹陟手担唧w數(shù)值見(jiàn)附表二。（8）給水回?zé)嵯到y(tǒng)中的壓力分配取除氧器壓力略低于高壓缸排氣壓力，為0.8MP，且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3.1倍，即pcwp=3.1pdea=3.10.8=2.48MP9同時(shí)取給水泵出口壓力為蒸汽發(fā)生器二次側(cè)蒸汽壓力的1.2倍，即pfwp=1.2ps=1.26=

18、7.2MPpfw，h=pcwp-psZh=7.2-62=0.6MP取除氧器和各級(jí)低壓回?zé)崞鲏航迪嗤?，得每?jí)壓升為pfw，l=pfwp-pdea,oZl+1=2.48-0.85=0.34MP由上易得各級(jí)回?zé)崞鞒隹趬毫Γ唧w數(shù)值見(jiàn)附表二。（9）給水回?zé)嵯到y(tǒng)中抽氣參數(shù) 由上易知各級(jí)回?zé)崞骷訜釟怏w進(jìn)氣壓力pes,j已知，則各級(jí)抽氣壓力為pesc,j=pes,j1+0.05則各級(jí)抽氣壓力容易確定，同時(shí)根據(jù)高低壓缸進(jìn)氣參數(shù)及（3）中等熵過(guò)程可得各級(jí)抽氣參數(shù)，具體數(shù)值見(jiàn)附表二。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

19、，即從抽汽壓力最高的加熱器開(kāi)始計(jì)算，依次逐個(gè)計(jì)算至抽汽壓力最低的加熱器。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)，適合手工計(jì)算。假設(shè)一個(gè)核電廠效率，得出新蒸汽產(chǎn)量與給水量，對(duì)電廠進(jìn)行能量與質(zhì)量分析，從而的出系統(tǒng)中其他各流量，最終得出一個(gè)新的電廠效率，計(jì)算精度，若精度滿足0.1則完成，若不滿足則繼續(xù)迭代，直至滿足精度要求為止。3.2熱平衡計(jì)算流程10（1）核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)熱蒸汽計(jì)算 已知核電廠輸出功率Ne=1000MW，假設(shè)電廠效率e,NPP=30,則反應(yīng)堆熱功率為QR=Nee,NPP=100030% =3333.33MW（1） 蒸汽發(fā)生器的蒸汽產(chǎn)量為 Ds=QR1hth-hs,+1+dhs,

20、-hfw =3333.330.9910002781.08-1214.63+1+0.01051214.63-941.30 =1790.90kg/s 蒸汽發(fā)生器的給水量為Gfw=Ds1+d =1790.901+1.05%=1809.71kg/s（2） 汽動(dòng)給水泵揚(yáng)程是Hfwp=pfwp-pdea=7.2-0.8=6.4MP給水泵有效輸出功率為Nfwp,p=1000GfwHfwpfw=1809.7010006.40.00135=15726.9KW 給水泵汽輪機(jī)有效功率為11Nfwp,t=Nfwp,pfwp,pfwp,tifwp,tmfwp,tg=15726.90.580.90.980.8=38429

21、KW 給水泵汽輪機(jī)耗氣量為Gfwp,s=Nfwp,tHa=384292770.54-2482.14=133.35kg/s（3） 汽水分離再熱器各級(jí)耗氣量 分離器輸水量為Gfwo=Gslhrhl,i-hh,zhh,z-hfwo=Gsl2761.66-2482.142482.14-724.65=0.16Gsl 一級(jí)再熱器耗氣量為Gz1=Gslhrh2,i-hrh1,ihihhrh1,hs-hfw,1=Gsl2866.55-2761.662654.87-972.660.99=0.06289Gsl 二級(jí)再熱器耗氣量為Gz2=Gslhrh2,z-hrh2,ihihrh,i-hfw,2=Gsl2971.4

22、4-2866.552770.54-1203.990.99=0.06763Gsl（4） 高壓缸耗氣量為Gsh=Gfw-Gfwp,s-Gz2=1809.71-133.35-0.06763Gsl=1657.65-0.06763Gsl（5） 高壓缸抽氣量12 高壓缸一級(jí)抽氣量為Ghes,1=Gfwch1Thfwo,1-Thfwi,1h,ihhes,1-hheso,1=1809.705.31194.68-171.240.992573.09-842.10=131.7kg/s高壓缸二級(jí)抽氣量為Ghes,2=Gfwch2Thfwo,2-Thfwi,2h,ihhes,2-hheso,2=1809.705.222

23、19.1-194.680.992643.58-953.98=138.08kg/s（6） 從高壓缸排至除氧器的量為Gcyg=Gsh-Ghes,1-Ghes,2-Gfw-Gz1+Gsl=1657.65-0.06763Gsl-131.7-138.08-0.16Gsl-0.06298-Gsl=1387.87-1.29Gsl（7） 以低壓缸為研究對(duì)象，列質(zhì)量守恒方程式為 Gsl=Glz+Ghes,1+Ghes,2+Ghes,3+Ghes,4（8） 以冷凝器為研究對(duì)象，列質(zhì)量守恒方程式為 Gcd=Glz+Ghes,1+Ghes,2+Ghes,3+Ghes,4+Gfwp,s+1.05%Ds =Gsl+133

24、.25+1.05%1790.90化簡(jiǎn)后為 Gcd-Gsl=152.06 （9） 以除氧器為研究對(duì)象，列能量守恒方程式為Gfwhdea,o=Gcyghh,z+Gfwohfwo+Gcd+Ghes,1+Ghes,2+Ghes,3+Ghes,4hdea,i 化簡(jiǎn)后得607.08Gcd-3121.83Gsl=-2303607.81（10） 聯(lián)立（9）（10）所得質(zhì)量守恒與能量守恒得13Gcd=1104.8kg/sGsl=952.75kg/s（11） 低壓缸各級(jí)抽氣量為 低壓缸一級(jí)抽氣量為Gles,1=Gcdcl1Tlfwo,1-Tlfwi,1l,ihles,1-hlew,1=1104.804.5862.

25、85-36.090.992470.49304630735-271.53=62.25kg/s 低壓缸二,三,四級(jí)抽氣量為Gles,2=62.11kg/sGles,3=61.39kg/sGles,4=62.26kg/s（12） 低壓缸理論功率為（13）Ntl=(Gls (hli-hl,z )-Gles,1 (hles,1-hl,z )-Gles,2 (hles,2-hl,z )-Gles,3 (hles,3-hl,z )-Gles,4 (hles,4-hl,z )/1000=(1104.80(2971.44-2306.42)-62.24(2470.49-2306.42)-62.11(2608.59

26、-2306.42)-61.39(2707.1-2306.42)-62.25(2743.37-2306.42)/1000 =653.94MW（14） 高壓缸理論功率為Nht=Nehimge-Ntll,ih,i=10000.82070.990.99-653.940.83590.8207=577MW14（15） 高壓缸耗氣量為Gsh=1000Nht+Ghes,1 (hhes,1-hh,z )+Ghes,2 hhes,2-hh,z +Ghes,1 (hzl-hh,z )/(hh.i-hh,z )=(577.161000+131.70(2573.09-2482.14)+138.08(2643.58405

27、470741-2482.14)+60.007346788526(2654.87-2482.14)/(2770.54-2482.14) =2156kg/s（16） 新蒸汽產(chǎn)量為Gfh=Gsh+Gfwp,s+Gz2=2156.06+133.25+64.43=2353.75kgsQR=Gfhhth-hfw+Gfhdhs-hfw10001=2353.752781.08-1214.63+2353.750.01051214.63-941.300.991000=3731.08MW（17） 核電廠效率為e,NPP=NeQR=10003731.08=26.80%（18） 計(jì)算精度判斷=e,NPP-e,NPPe,

28、NPP=26.80%-30%30%=10.66%0.1%則此次假設(shè)值30%不符合條件15（19） 取假設(shè)值e,NPP與結(jié)果值e,NPP的平均值作為下一次迭代的假設(shè)值開(kāi) 始下一次迭代，共迭代三次，具體迭代數(shù)據(jù)見(jiàn)附表3，最終得出的核電廠效率為28.25,且誤差精度為幾乎為0，符合條件。 3.3熱平衡計(jì)算結(jié)果與分析熱平衡分析最終得到核電廠效率為28.25，反應(yīng)堆熱功率為3539.35MW,新蒸汽產(chǎn)量為1901.58kg/s。給水量為1921.55kg/s，同時(shí)輸出電功率滿足100MW的要求。整體來(lái)說(shuō)本次熱平衡計(jì)算的結(jié)果基本符合要求，同時(shí)也存在幾點(diǎn)值得分析和思考：（1） 核電廠最終效率為28.25，而

29、目前大型壓水堆的效率一般為30-33本次計(jì)算的效率略低，推測(cè)一個(gè)很重要的原因?yàn)檎羝l(fā)生器壓力選定為6MP，略低，而同樣輸出1000MW電功率的大亞灣核電站蒸汽發(fā)生器的壓力為6.7MP;（2） 考慮到熱平衡計(jì)算中未啟用MATLAB等程序進(jìn)行迭代，而是運(yùn)用Excel進(jìn)行計(jì)算，若同時(shí)迭代兩個(gè)量很難達(dá)到收斂。于是本次熱平衡計(jì)算未按照指導(dǎo)書(shū)上所載的同時(shí)迭代凝水量和核電廠效率，而是選擇通過(guò)對(duì)二回路的能量與質(zhì)量守恒計(jì)算得出凝水量，使在每一個(gè)假設(shè)的電廠效率都有唯一的凝水量與之相對(duì)應(yīng)，從而只需迭代電廠效率，大大簡(jiǎn)化計(jì)算。（3） 在數(shù)次迭代中，發(fā)現(xiàn)盡管根據(jù)（2）中的原理，每一個(gè)假設(shè)的電廠效率都有唯一的給水量與之相

30、對(duì)應(yīng)，然而后面得出的凝水量Gcd和Gcd仍然存在小于0.3的誤差，推斷是由水蒸氣查詢軟件誤差和計(jì)算過(guò)程中的計(jì)算誤差造成的；（4） 在計(jì)算過(guò)程中未考慮工質(zhì)質(zhì)量由于閥門(mén)，接口等的密封不嚴(yán)所引起的質(zhì)量的減少。4.結(jié)論該設(shè)計(jì)書(shū)的電廠效率為28.25，相對(duì)于大型壓水堆核電廠30-33偏小，但總體來(lái)說(shuō)符合核電廠二回路設(shè)計(jì)的原則和步驟。同時(shí)高壓缸理論功率為536MW，低壓缸實(shí)際功率為684MW,高壓缸功率約占總功率43.56，基本符合設(shè)計(jì)書(shū)中所說(shuō)高壓缸焓降約占總焓降的40，同時(shí)各項(xiàng)壓力，溫度參數(shù)基本符合設(shè)計(jì)書(shū)要求。16同時(shí)下面列舉了二回路熱力設(shè)計(jì)后的一些總結(jié)與收獲:（1） 核電廠二回路熱力系統(tǒng)中采用包含在熱

31、循環(huán)和回?zé)嵫h(huán)的飽和蒸汽朗肯循環(huán)，在熱力系統(tǒng)中充分利用排氣的熱量，大大提高了二回路系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性；（2） 在二回路熱力系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，出于對(duì)設(shè)備材料，反應(yīng)功率，電站安全等的考慮，熱力設(shè)計(jì)并非隨意設(shè)計(jì)，相反熱力設(shè)計(jì)必須遵循一些基本的設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，比如汽輪機(jī)進(jìn)氣干度必須保持在一定范圍以保護(hù)汽輪機(jī)設(shè)備這一設(shè)計(jì)原則，和大型核電機(jī)組的回?zé)峒?jí)數(shù)一般取7-9級(jí)這一設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)；（3） 在二回路熱力系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，由于壓水堆核電廠一二回路工質(zhì)的運(yùn)行參數(shù)的二回路各參數(shù)之間存在相互制約，相互影響的關(guān)系，在設(shè)計(jì)中切忌糾結(jié)于一點(diǎn)不放，應(yīng)以系統(tǒng)的眼光來(lái)看待問(wèn)題，應(yīng)將所研究問(wèn)題放入系統(tǒng)之中，這樣才可以快速準(zhǔn)確的得出各參數(shù)；（4）

32、 在二回路熱力系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，多次應(yīng)用近似焓相等過(guò)程，等熵過(guò)程等熱力學(xué)知識(shí)，對(duì)熱力學(xué)要求較高；（5） 在最后熱平衡計(jì)算中，大多數(shù)人用到對(duì)于兩個(gè)參量的迭代運(yùn)算，若采用單純的人力計(jì)算，則任務(wù)量繁重，即使應(yīng)用Excel進(jìn)行計(jì)算也顯得力不從心。大多數(shù)同學(xué)選擇采用編程軟件MATLAB，Visual studio等進(jìn)行迭代運(yùn)算；（6） 在功率迭代運(yùn)算時(shí)，將迭代的出的結(jié)果繼續(xù)迭代（7） 在真實(shí)的核電站運(yùn)行中，蒸汽發(fā)生器排污水的處理有:減壓、擴(kuò)容、冷卻和凈化等過(guò)程。根據(jù)不同的熱量回收方式，蒸汽發(fā)生器排污系統(tǒng)有兩種不同的處理工藝流程:排污水經(jīng)減壓進(jìn)人擴(kuò)容器，擴(kuò)容后產(chǎn)生的蒸汽排到二回路除氧器復(fù)用;分離出的水 被冷卻和

33、離子交換凈化后送二回路的凝汽器復(fù)用。 排污水經(jīng)再生式熱交換器，由二回路凝水冷卻后被減壓，然后在非再生式熱交換器內(nèi)被設(shè)備冷卻水冷至 5左右，最后經(jīng)樹(shù)脂床凈化后作為二回路系統(tǒng)的復(fù)用水。17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NeMW1000.002一回路能量利用系數(shù)10.993蒸汽發(fā)生器出口蒸汽干度xfh%99.754蒸汽發(fā)生器排污率d1.05%5高壓缸內(nèi)效率h,i%82.076低壓缸內(nèi)效率l,i%83.597汽輪機(jī)組機(jī)械效率m0.998發(fā)電機(jī)效率ge0.999新蒸汽壓損PfhMPaD3%Pfh10再熱蒸汽壓損PrhMPa5%Prh11回?zé)岢槠麎簱pPe,jMPaD5%Pe,j12低壓缸

34、排汽壓損PcdkPa5%Pcd13高壓給水加熱器出口端差h,u3.0014低壓給水加熱器出口端差l,u2.0015加熱器效率h,i0.9916給水泵效率fwp,p0.5817給水泵汽輪機(jī)內(nèi)效率fwp,ti0.8018給水泵汽輪機(jī)機(jī)械效率fwp,tm0.9019給水泵汽輪機(jī)減速器效率fwp,tg0.9820循環(huán)冷卻水進(jìn)口溫度Tsw,124.00附錄 附表一:已知條件和給定參數(shù)1819附表二：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(lái)源數(shù)值1反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)運(yùn)行壓力pcMPa選定，15-1615.50002冷卻劑壓力對(duì)應(yīng)的飽和溫度Tc,s按pc查水蒸汽表344.76413反應(yīng)堆出口冷卻劑

35、過(guò)冷度Tsub選定，15-2017.00004反應(yīng)堆出口冷卻劑溫度TcoTco=Tc,s-Tsub327.76415反應(yīng)堆進(jìn)出口冷卻劑溫升Tc選定，30-4035.00006反應(yīng)堆進(jìn)口冷卻劑溫度TciTci=Tco-Tc292.76417蒸汽發(fā)生器飽和蒸汽壓力psMPa選定，5.0-7.06.00008蒸汽發(fā)生器飽和蒸汽溫度Tfh按ps查水蒸汽表275.54969蒸汽發(fā)生器出口蒸汽比焓hfhkJ/kg按（ps,xfh）查水蒸汽表2781.082310蒸汽發(fā)生器給水壓力pfwMPapfw=ps+0.16.100011蒸汽發(fā)生器給水比焓hfwkJ/kghfw=hfwo,2941.304412一、二

36、次側(cè)對(duì)數(shù)平均溫差TmT=Tco-TcilnTco-TfhTci-Tfh 31.542713冷凝器中循環(huán)冷卻水溫升Tsw選定 6-87.000014冷凝器傳熱端差T選定，3-105.000015冷凝器凝結(jié)水飽和溫度TcdTcd=Tsw,1+Tsw+T36.000016冷凝器的運(yùn)行壓力pcdkPa按Tcd查水蒸汽表5.939917冷凝器出口凝結(jié)水比焓hcdkJ/kg按Tcd查水蒸汽表150.841818高壓缸高壓缸進(jìn)口蒸汽壓力ph,iMPaph,i =pfh-pfh5.8200高壓缸進(jìn)口蒸汽比焓hh,ikJ/kg近似焓相等過(guò)程，hf,i=hfh2770.5406高壓缸進(jìn)口蒸汽干度xh,i%按(ph

37、，i，hf，i)查水蒸氣表98.9697高壓缸出口排汽壓力ph,zMPa選定分壓比14%0.8148高壓缸出口排汽比焓hh,zkJ/kg等熵過(guò)程計(jì)算2482.1442高壓缸出口排汽干度xh,z% 等熵過(guò)程計(jì)算86.063319汽水分離器汽水分離器進(jìn)口蒸汽壓力psp,iMPapsp,i=ph,z0.8148汽水分離器進(jìn)口蒸汽干度xsp,i%xsp,i=xh,z86.0633汽水分離器出口疏水比焓hfwokJ/kg按(psp，i，xsp，i)查水蒸氣表724.652120第一級(jí)再熱器再熱蒸汽進(jìn)口壓力prhl,iMPaprh1=psp,i-1%psp,i0.8067再熱蒸汽進(jìn)口干度xrh1,i%選定

38、99.7000再熱蒸汽進(jìn)口比焓hrh1,ikJ/kg按(prh1,i，xrh1,i)查水蒸氣表2761.6632加熱蒸汽抽氣壓力pz1MPapz1=prh1,hs-5%prh1,hs2.7424加熱蒸汽抽氣干度xz1%等熵過(guò)程計(jì)算91.9072加熱蒸汽進(jìn)口溫度Trh1,hs選定，Trh1,hs=Trh2,i+14226.1461加熱蒸汽進(jìn)口壓力prh1,hsMPa按Trh1,hs查水蒸氣表2.6053加熱蒸汽進(jìn)口比焓hrh1,hskJ/kg近似焓相等過(guò)程，hrn1,hs=hz12654.8743加熱蒸汽進(jìn)口干度xrh1,hs%按(prh1,hs，hrh1,hs)查水蒸氣表91.9864再熱器疏

39、水比焓hfw1kJ/kg按prh1,hs查水蒸氣表972.662821第二級(jí)再熱器再熱蒸汽進(jìn)口壓力prh2,iMPaprh2=psp,i-2%psp,i0.7985再熱蒸汽進(jìn)口溫度Trh2,i按prh2,i查水蒸氣表212.1461再熱蒸汽進(jìn)口比焓hrh2,ikJ/kghrh2,i=(hrh1,i+hh2,z)/22866.5554再熱蒸汽出口壓力prh2,zMPaprh2,z=psp,i-3%psp,i0.7904再熱蒸汽出口溫度Trh2,zTrh2,z=Trh2，hs-14259.5701再熱蒸汽出口比焓hrh2,zkJ/kg按(prh2,z，hrh2,z)查水蒸氣表2971.4475再熱

40、蒸汽出口干度xrh2,z%過(guò)熱蒸汽100.0000加熱蒸汽進(jìn)口壓力prh2,hsMPaprh2,hs=ph,i5.8200加熱蒸汽進(jìn)口干度xrh2,hs%xrh2,hs=xh,i98.9697加熱蒸汽進(jìn)口溫度Trh2，hs按(prh2,hs，hrh2,hs)查水蒸氣表273.5701再熱器疏水比焓hfw2kJ/kg按prh2,hs查水蒸氣表1203.990622低壓缸進(jìn)口蒸汽壓力pl,iMPapl,i=prh2,z0.7904進(jìn)口蒸汽干度xl,i%xl,i=xrh2,z100.0000進(jìn)口蒸汽溫度Tl,iTl,i=Trh2,z259.5701出口排汽壓力pl,zMPapl,z=pcd+5%pc

41、d0.0062出口排汽干度20xl,z%等熵過(guò)程計(jì)算89.272323回?zé)峒?jí)數(shù)Z選定7.000024低壓給水加熱器級(jí)數(shù)Zl選擇4.000025高壓給水加熱器級(jí)數(shù)Zh選擇2.000026最佳給水焓升hfw，opkJ/kghfw，op =(hs-hcd)/(Z+1)132.974627最佳給水焓值hfw，opkJ/kghfw，op= hcd +Zhfw，op1081.664228最佳給水溫度Tfw，op按（pfh、hfw，op）查水蒸汽表248.951129實(shí)際給水溫度Tfw選定，Tfw =0.88Tfw，op219.077030實(shí)際給水焓值hfwkJ/kg按（Pfh，Tfw)查水蒸氣表941.3

42、04431第一次給水回?zé)岱峙鋒fwkJ/kghfw=hfw-hcdZ112.9232第二次給水回?zé)岱峙涓邏焊准訜崞鹘o水焓升hfw,hkJ/kghfw，h=hfw-hdea,oZh110.8000除氧器及低加給水焓升hfw,lkJ/kghfw，l=hdea,o-hcdZl+1114.060033凝水泵出口壓力pcwpMPapcwp=3.1*pdea2.480034給水泵出口壓力pfwpMPapfwp=1.2*ps7.200035高壓加熱器壓降pfw,hMPapfw,h=(pcwp-pfw)/Zh0.600036除氧器及低加壓降pfw,lMPapfw,h=(pfwp-pdea,o)/(Zl+1)0

43、.336037除氧器進(jìn)口給水比焓hdea,ikJ/kghdea,i=h1fwo,4607.0819出口給水比焓hdea,okJ/kghdea,o=hdea,i+hfw,l721.1419出口給水溫度Tdea7.00170.3769設(shè)備運(yùn)行壓力pdeaMPa選定0.800038低壓加熱器給水參數(shù)第1級(jí)進(jìn)口給水比焓h1fwi,1kJ/kg凝水泵中過(guò)程為等熵過(guò)程，查表153.4000第1級(jí)出口給水比焓h1fwo,1kJ/kgh1fwo,1=h1fwi,1+hfw,l264.9018第1級(jí)進(jìn)口給水壓力p1fwi,1MPap1fwi,1=pcwp2.4800第1級(jí)出口給水壓力p1fwo,1MPapifw

44、o,1=p1fwi,1-pfw,l2.144021第1級(jí)進(jìn)口給水溫度T1fwi,1按(p1fwi,1,h1fwi,1)查水蒸汽表36.0900第1級(jí)出口給水溫度T1fwo,1按(pifwo,1,h1fwo,1)查水蒸汽表62.8538第2級(jí)進(jìn)口給水比焓h1fwi,2kJ/kgh1fwi,2=h1fwo,1264.9018第2級(jí)出口給水比焓h1fwo,2kJ/kgh1fwo,2=h1fwi,2+hfw,l378.9618第2級(jí)進(jìn)口給水壓力p1fwi,2MPap1fwi，2=p1fwo,12.1440第2級(jí)出口給水壓力p1fwo,2MPapifwo,2=p1fwi,2-pfw,11.8080第2級(jí)

45、進(jìn)口給水溫度T1fwi,2按(p1fwi,2,h1fwi,2)查水蒸汽表62.8538第2級(jí)出口給水溫度T1fwo,2按(pifwo,2,h1fwo,2)查水蒸汽表90.1321第3級(jí)進(jìn)口給水比焓h1fwi,3kJ/kgh1fwi,3=h1fwo,2378.9618第3級(jí)出口給水比焓h1fwo,3kJ/kgh1fwo,3=h1fwi,3+hfw,l493.0219第3級(jí)進(jìn)口給水壓力p1fwi,3MPap1fwi，3=p1fwo,21.8080第3級(jí)出口給水壓力p1fwo,3MPapifwo,3=p1fwi,3-pfw,11.4720第3級(jí)進(jìn)口給水溫度T1fwi,3按(p1fwi,3,h1fwi

46、,3)查水蒸汽表90.1321第3級(jí)出口給水溫度T1fwo,3按(pifwo,3,h1fwo,3)查水蒸汽表117.2121第4級(jí)進(jìn)口給水比焓h1fwi,4kJ/kgh1fwi,4=h1fwo,3493.0219第4級(jí)出口給水比焓h1fwo,4kJ/kgh1fwo,4=h1fwi,4+hfw,l607.0819第4級(jí)進(jìn)口給水壓力p1fwi,4MPap1fwi，4=p1fwo,31.4720第4級(jí)出口給水壓力p1fwo,4MPapifwo,4=p1fwi,4-pfw,11.1360第4級(jí)進(jìn)口給水溫度T1fwi,4按(p1fwi,4,h1fwi,4)查水蒸汽表117.2121第4級(jí)出口給水溫度T1

47、fwo,4按(pifwo,4,h1fwo,4)查水蒸汽表144.019039高壓加熱器給水參數(shù)第1級(jí)進(jìn)口給水比焓hhfwi,1kJ/kg給水泵加壓為等熵過(guò)程，查表728.1400第1級(jí)出口給水比焓hhfwo,1kJ/kghhfwo,1=hhfwi,1+hfw,h831.2232第1級(jí)進(jìn)口給水壓力phfwi，1MPaphfwi，1= pfwp7.2000第1級(jí)出口給水壓力phfwo，1MPaphfwo,1=phfwi,1-pfw,h6.6000第1級(jí)進(jìn)口給水溫度Thfwi,1按(phfwi，1,hhfwi,1)查水蒸汽表171.2400第1級(jí)出口給水溫度Thfwo,1按(phfwo,1,hhfw

48、o,1)查水蒸汽表194.684622第2級(jí)進(jìn)口給水比焓hhfwi,2kJ/kghfwi,2=hhfwo,1831.2232第2級(jí)出口給水比焓hhfwo,2kJ/kghhfwo,2=hhfwi,2+hfw，h941.3044第2級(jí)進(jìn)口給水壓力phfwi，2MPaphfw，2= phfo，16.6000第2級(jí)出口給水壓力phfwo，2MPaphfo,2=phfw,2-pfw,h6.0000第2級(jí)進(jìn)口給水溫度Thfwi,2按(phfwi，2,hhfwi,2)查水蒸汽表194.6846第2級(jí)出口給水溫度Thfwo,2按(phfwo,2,hhfwo,2)查水蒸汽表219.100040高壓缸抽汽第1級(jí)汽

49、側(cè)溫度Tesh,1Tesh,1=Thfwo,1+h,u197.6846第1級(jí)汽側(cè)壓力pesh,1MPaThes,1對(duì)應(yīng)的飽和壓力1.4810第1級(jí)抽汽壓力phes，1MPaphes，1=pesh,1/（1-0.05）1.5589第1級(jí)抽汽焓值hhes，1kJ/kg等熵過(guò)程計(jì)算2573.0941第1級(jí)抽汽干度xhes,1%等熵過(guò)程計(jì)算88.7533第1級(jí)疏水溫度Theso,1氣側(cè)壓力下的飽和水溫度197.6846第1級(jí)疏水比焓hheso，1kJ/kg氣側(cè)壓力下的飽和水比焓842.1056第2級(jí)汽側(cè)溫度Tesh,2Tesh,2=Thfwo,2+h,u222.1000第2級(jí)汽側(cè)壓力pesh,2MPaTesh,2對(duì)應(yīng)的飽和壓力2.4145第2級(jí)抽汽壓力phes,2MPaphes，2=pesh,2/（1-0.05）2.5416第2級(jí)抽汽焓值hhes，2kJ/kg等熵過(guò)程計(jì)算2643.5841第2級(jí)抽汽干度xhes,2%等熵過(guò)程計(jì)算91.4120第2級(jí)疏水溫度Theso,2氣側(cè)壓力下的飽