壓水堆二回路專業(yè)課程設(shè)計說明書

1、 專業(yè)課程設(shè)計說明書壓水堆核電廠二回路熱力系統(tǒng)初步設(shè)計 班 級： 學(xué) 號： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 范廣銘核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院2014 年6 月1目錄24摘要.21 設(shè)計內(nèi)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(jié)果及分析.144 結(jié)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(jié)果匯總表.23附圖 1 原則性熱力系統(tǒng)圖

2、.24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(cè)、高壓缸、汽水分離再熱器、低壓缸、冷凝器、凝水泵、給水加熱器、給水泵、除氧器等主要設(shè)備以及連接上述設(shè)備的管道、閥門組成。在蒸汽發(fā)生器中，主要通過導(dǎo)熱、對流換熱等方式將反應(yīng)堆冷卻劑的熱量傳遞給二回路側(cè)工質(zhì)，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(shè)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(shè)置除氧器，采用熱力除氧以除去給水中的溶解氧。關(guān)鍵詞：二回路熱力系統(tǒng)；再熱循環(huán)；回熱循環(huán)；1設(shè)計內(nèi)容及要求本

3、課程設(shè)計的主要任務(wù)，是根據(jù)設(shè)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。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(shè)計說明書，繪制原則性熱力系統(tǒng)圖。應(yīng)達到以下要求：（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(nèi)容和方法；（3）提高計算機繪圖、制表、數(shù)

4、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(shè)計是學(xué)生在學(xué)習(xí)核動力裝置與設(shè)備、核電廠運行課程后的一次綜合訓(xùn)練，是實踐教學(xué)的一個重要環(huán)節(jié)，主要任務(wù)是根據(jù)設(shè)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(shè)計設(shè)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(shè)計使學(xué)生進一步鞏固、加深所學(xué)的理論知識并有所擴展；學(xué)習(xí)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(yīng)

5、用等基本技能；增強工程概念，培養(yǎng)學(xué)生對工程技術(shù)問題的嚴肅、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(zhuǎn)換與利用的基本過程，反映了發(fā)電廠動力循環(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(shè)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(shè)置汽

6、水分離-再熱器，高壓缸排汽經(jīng)過分離器除濕、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(shè)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

7、抽汽。各級加熱器的疏水采用逐級回流的方式，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(shè)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(yīng)機組變負荷運行，利用蒸汽發(fā)生器的新蒸汽驅(qū)動給水泵汽輪機，具有較好的經(jīng)濟性。

8、給水泵汽輪機排出的乏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2.31 一回路冷卻劑的參數(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(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,參考大亞灣核電廠及秦山核電廠，本設(shè)計中壓水堆核電廠主回路系統(tǒng)的工作壓力選為，對應(yīng)的飽和溫度為。為了確保壓水堆的安全，反應(yīng)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)定性，一般要求反應(yīng)堆出口冷卻劑的欠飽和

9、度應(yīng)至少大于10，從反應(yīng)堆安全性考慮，為保險起見，本設(shè)計中反應(yīng)堆出口冷卻劑過冷度選為16，冷卻劑出口溫度為328.27，冷卻劑溫升選為35，反應(yīng)堆進口溫度為293.27。大亞灣核電廠冷卻劑進/出口溫度分別為292.4/329.8,冷卻劑溫升為37.4。2.32二回路工質(zhì)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(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，對于提高核電廠經(jīng)濟性起到了重要作用，但是受一次側(cè)參數(shù)的嚴格制約，二回路蒸汽初參數(shù)不會再有大幅度的提高。本設(shè)計中取二回路蒸汽參數(shù)為。蒸汽發(fā)生器

10、一、二次側(cè)之間的對數(shù)平均傳熱溫差為（一般情況下，應(yīng)該在2033范圍內(nèi)）： 式中，、分別為反應(yīng)堆出口、進口冷卻劑溫度，；為蒸汽發(fā)生器二次側(cè)飽和蒸汽溫度，。本設(shè)計中=26.12。高壓缸進汽為新蒸汽，進汽參數(shù)，給水泵汽輪機進汽同樣為新蒸汽，進汽參數(shù)設(shè)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(shè)計中取循環(huán)冷卻水溫度為24,、循環(huán)冷卻水溫升為7、冷凝器傳熱端差為6、凝結(jié)水的溫度為37。忽略凝

11、結(jié)水的過冷度，則冷凝器的運行壓力等于凝結(jié)水溫度對應(yīng)的飽和壓力，使用水和蒸汽性質(zhì)計算軟件可得冷凝器壓力為,(大亞灣冷凝器額定工況下的壓力為)。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(nèi)壓力，可增加蒸汽在汽輪機內(nèi)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(nèi)不可凝汽體分壓提高時，蒸汽的凝結(jié)放熱系數(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(yīng)的凝結(jié)水過冷，導(dǎo)致凝結(jié)水含氧量增加，嶺澳二期核電站冷凝器運行壓力僅為。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，排汽干度定熵過程結(jié)

12、合內(nèi)效率可求得，為90.01%。給水泵汽輪機排汽在設(shè)計中同樣設(shè)置在主冷凝器，排汽壓力設(shè)計為與高壓缸相同，排汽水壓力，定熵過程結(jié)合給水泵汽輪機內(nèi)效率，排汽干度，（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(cè)的入口進入，首先經(jīng)過汽水分離段，將98%的水分分離出來，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。蒸汽通過再熱器和往返管道大約產(chǎn)生8%12%的壓降，本設(shè)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： ； ；式中：為再熱蒸汽壓損，MPa；為汽水分離器進口蒸汽壓力，MPa； 為第一級再熱蒸汽進口壓力，MPa； 為第二級再熱蒸汽進口壓

13、力，MPa； 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14。為便于計算，假設(shè)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(yīng)該使高、低壓缸排汽的濕度控制在14%之內(nèi)，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%14%，本設(shè)計中選為了14%，大亞灣為12.8%,高壓缸排汽壓力為，干度為。（4）給水回熱參數(shù)的選擇 給水的焓升初次分配：采用平均分配法時，每一級加熱器的理論給水

14、焓升為：式中，為蒸汽發(fā)生器運行壓力對應(yīng)的飽和水比焓，kJ/kg；為冷凝器出口凝結(jié)水比焓，kJ/kg；Z為給水回熱級數(shù)；為蒸汽發(fā)生器的最佳給水比焓。 按照蒸汽發(fā)生器運行壓力和最佳給水比焓查水和水蒸汽表，可以確定最佳給水溫度為253.92，取實際給水溫度為理論給水溫度的0.88，即223.45，根據(jù)蒸汽發(fā)生器運行壓力和實際給水溫度查水和水蒸汽表，可以確定實際給水比焓以此為依據(jù)，再次通過等焓升分配的方法確定每一級加熱器內(nèi)給水的實際焓升，即：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：式中：為除氧器出口飽和水焓，kJ/kg；為高壓給水加熱器

15、的級數(shù)；為低壓給水加熱器的級數(shù)。本設(shè)計中：除氧器工作壓力選為；高壓加熱器給水焓升為； 低壓加熱器給水焓升為；除氧器工作壓力應(yīng)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（大亞灣為）,本設(shè)計中壓降選為了，除氧器工作壓力選為。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(yīng)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(yīng)的飽和溫度。凝水泵將冷凝器熱井中的凝結(jié)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(yīng)該為：式中，為除氧器運行壓力，MPa；為凝水泵出口至除氧器的阻力壓降，MPa

16、。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。給水泵將除氧器中的除氧水抽出，經(jīng)過兩級高壓給水加熱器輸送到蒸汽發(fā)生器中，因而給水泵的出口壓力應(yīng)該為：式中，為蒸汽發(fā)生器二次側(cè)蒸汽壓力，MPa；D 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(cè)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(cè)出口疏水溫度（飽和溫度）與給水側(cè)出口溫度之差稱為上端差（出口端差）。取高壓給水加熱

17、器出口端差為3，取低壓給水加熱器出口端差為2，對于每一級給水加熱器，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(yīng)的壓強，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：；式中， 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(shè)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(shè)備的效率。效率法以熱力學(xué)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(shè)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(shè)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量，設(shè)

18、計、運行部門應(yīng)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(nèi)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(zhì)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(shè)： （1）忽略主泵對冷卻劑的加熱功率；（2）各級加熱器間

19、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(nèi)部；（3）忽略壓力容器及管道的散熱損失； （4）忽略凝結(jié)水泵及給水泵對給水的加熱功率； （5）二回路補水位置設(shè)在冷凝器熱井，為計算方便假定補水的溫度及焓值有凝結(jié)水相同。排污水經(jīng)處理后排放，不再返回二回路系統(tǒng)。 3.2.2熱平衡計算采用簡單迭代法，基本步驟如下：（1）核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)熱功率計算已知核電廠的輸出電功率為，假設(shè)電廠效率為 ,則反應(yīng)堆熱功率為蒸汽發(fā)生器的蒸汽產(chǎn)量為xh式中， 一回路能量利用系數(shù)； 蒸汽發(fā)生器出口新蒸汽比焓，kJ/kg；¢ 蒸汽發(fā)生器運行壓力下的飽和水焓，kJ/kg； 蒸汽發(fā)生器給水比焓，kJ/kg； x蒸汽發(fā)生器

20、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：（2）二回路系統(tǒng)各設(shè)備耗汽量計算，確定對應(yīng)的新蒸汽耗量 根據(jù)前面計算得到的蒸汽發(fā)生器給水量，進行給水回熱系統(tǒng)熱平衡計算，確定出各級抽汽量及冷凝器出口凝結(jié)水流量。 冷凝器出口凝結(jié)水流量及給水泵汽輪機耗汽量 首先給冷凝器出口凝結(jié)水流量假設(shè)一個值，初步假設(shè)：計算給水泵汽輪機耗汽量式中， -給水泵的質(zhì)量流量，；-給水泵的揚程，； -給水的密度。 給水泵汽輪機的理論功率為： 式中， -汽輪給水泵組的泵效率； -分別為給水泵組汽輪機的內(nèi)效率、機械效率和減速器效率。 給水泵汽輪機的耗汽量為 式中，-給水泵汽輪機中蒸汽的絕熱焓降，。 給水泵汽輪

21、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。 汽輪機低壓缸進汽量及各級抽汽量 冷凝器出口凝結(jié)水流量在數(shù)值上等于汽輪機低壓缸進汽量、給水泵汽輪機耗汽量以及補水量三者之和， 第4級低壓加熱器耗汽量； 第3級低壓加熱器耗汽量； 第2級低壓加熱器耗汽量； 第1級低壓加熱器耗汽量； 式中，-第級低壓加熱器給水的出口及進口焓值； -第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； 第2級汽水分離再熱器耗汽量； 式中，-第級再熱蒸汽進出口焓值； -

22、第級加熱蒸汽進口焓值及疏水焓值（疏水焓值為在對應(yīng)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；第6級高壓加熱器耗汽量 式中，-第級高壓加熱器給水的出口及進口焓值； -第級高壓加熱器抽汽焓值及疏水焓值；汽水分離器疏水 高壓缸的排汽從位于汽水分離器的下側(cè)的入口進入，首先經(jīng)過汽水分離段，將98%的水分分離出來，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，由此可求出汽水分離器疏水 式中，-高壓缸排汽干度； 高壓缸排汽干度可先通過定熵過程求理想焓降，再結(jié)合汽輪機內(nèi)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(zhì)軟件求出排汽干度，各抽汽點抽汽干度亦是同理求得。除

23、氧器耗汽量除氧器使用高壓缸排汽來對給水進行熱力除氧；式中，-汽水分離器疏水焓值； -高壓缸排汽焓值； -除氧器出口及進口給水焓值；低壓缸內(nèi)功率 式中，-分別為低壓缸進出口蒸汽焓值；高壓缸內(nèi)功率及高壓缸耗汽量；式中，-分別為汽輪機組機械效率和發(fā)電機效率；高壓缸耗汽量可通過高壓缸內(nèi)功率求得，式中，-分別為高壓缸進出口蒸汽焓值，確定對應(yīng)的新蒸汽耗量 ； 確定對應(yīng)的新的給水量及新的冷凝器出口凝結(jié)水流量 比較若 ， 則 ; 否則：;返回過程（2）進行計算，直至。 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發(fā)散的問題。即令： 同樣返回過程（2）進行計算，直至 （3）核電廠熱效率計算 根

24、據(jù)以上步驟計算得到的新蒸汽消耗量，計算反應(yīng)堆的熱功率 進而可計算出核電廠效率為（3） 計算精度判斷若 則循環(huán)結(jié)束，否則令，返回過程（1），進行迭代計算。3.3 熱平衡計算流程給定原始數(shù)據(jù)結(jié)束輸出結(jié)果計算反應(yīng)堆熱功率及裝置效率確定對應(yīng)的新蒸汽耗量及新的冷凝器出口凝結(jié)水流量與低壓缸的總耗汽量計算給水泵汽輪機耗汽量、汽輪機低壓缸進汽量及各級抽汽量以及高壓缸耗汽量設(shè)置冷凝器出口凝結(jié)水流量計算反應(yīng)堆熱功率、蒸汽發(fā)生器蒸汽產(chǎn)量給定裝置效率查詢、計算熱力參數(shù)開始 否 否3.4 計算結(jié)果及分析 具體計算結(jié)果見附錄3；結(jié)果分析：設(shè)計的計算結(jié)果與實際的核電廠相近，效率在30.47%，計算結(jié)果具有一定的可信度，但本

25、設(shè)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：(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(shè)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(jié)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(shè)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。（

26、4）本設(shè)計中沒有考慮兩級再熱器的熱效率，對最終結(jié)果會有影響，但是由于再熱器的熱效率較高，影響不會太大。（5）為滿足質(zhì)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(shè)在冷凝器，補水與冷凝器內(nèi)飽和水性質(zhì)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(zhì)可能與冷凝器內(nèi)的飽和水性質(zhì)不一，且補水位置不一定設(shè)置在冷凝器，可將補水位置設(shè)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(shè)計中采用逐級疏水的設(shè)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

27、損失，其未考慮疏水的加熱效率與抽汽的加熱效率之間的差異，對結(jié)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(shè)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(shè)計可能對結(jié)果造成一定偏差。4 結(jié)論本課程設(shè)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(shè)計僅僅是從熱平衡角度進行的一次簡單的設(shè)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

28、低壓給水加熱器之間、兩級高壓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(shè)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(jié)水流量時，可通過聯(lián)立熱平衡及質(zhì)量平衡方程組直接求得，（在此次課程設(shè)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：【1】 彭敏俊核動力裝置熱力分析哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)，2003【2】 高蕊. 壓水堆核電站熱力系統(tǒng)建模分析與研

29、究.上海交通大學(xué)，2007.【3】 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(xué)，2009.【4】 范文楷.核電二回路經(jīng)濟分析；哈爾濱工程大學(xué)，2013.附表 1已知條件和給定參數(shù)序號項目符號單位取值范圍或數(shù)值1核電廠輸出電功率N eMW10002一回路能量利用系數(shù)h10.9953蒸汽發(fā)生器出口蒸汽干度xfh%99.754蒸汽發(fā)生器排污率x d1.05%5高壓缸內(nèi)效率hh,i%82.076低壓缸內(nèi)效率hl,i%83.597汽輪機組機械效率hm0.988發(fā)電機效率hge0.989新蒸汽壓損DpfhMPa6%10再熱蒸汽壓損DprhMPa8% 11回熱抽汽壓損Dpe, jMPa

30、4 %j12低壓缸排汽壓損DpcdkPa5%13高壓給水加熱器出口端差qh,u314低壓給水加熱器出口端差ql,u215加熱器效率hh0.9816給水泵效率hfwp,p0.5817給水泵汽輪機內(nèi)效率hfwp,ti0.8118給水泵汽輪機機械效率hfwp,tm0.9019給水泵汽輪機減速器效率hfwp,tg0.9820循環(huán)冷卻水進口溫度Tsw,124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(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)運行壓力PcMPa選定，151615.42冷卻劑壓力對應(yīng)的飽和溫度Tc,s查水和水蒸汽表確定344.273反應(yīng)堆出口冷卻劑過冷度DTsub選定，1520164反應(yīng)堆出口冷

31、卻劑溫度TcoTco = Tc,s - DTsub328.275反應(yīng)堆進出口冷卻劑溫升DTc選定，3040356反應(yīng)堆進口冷卻劑溫度TciTci = Tco - DTc293.277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Tfh ps 對應(yīng)的飽和溫度280.869一、二次側(cè)對數(shù)平均溫差DTm26.1210冷凝器中循環(huán)冷卻水溫升DTsw選定，68711冷凝器傳熱端差dT選定，310612冷凝器凝結(jié)水飽和溫度TcdTcd = Tsw,1 + DTsw + dT3713冷凝器的運行壓力pcdkPaTcd 對應(yīng)的飽和壓力6.2814高壓缸進口蒸汽壓力ph,iMP

32、ap h,i = pfh - Dpfh6.1115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,zMPa0.855417高壓缸排汽干度xh,z%等熵過程結(jié)合內(nèi)效率86.1518汽水分離器進口蒸汽壓力Psp,iMPa0.838319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,iMPa 0.821221再熱蒸汽進口干度Xrh1,i%99.7122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(jié)合內(nèi)效率91.65第二級再熱器24再熱蒸汽進口壓力Prh2,iMPa0

33、.804825再熱蒸汽進口溫度Trh2,i根據(jù)平均焓升，查表可得209.3226再熱蒸汽出口壓力Prh2,zMPa0.78727再熱蒸汽出口溫度Trh2,z比加熱的新蒸汽低14266.8628加熱蒸汽進口壓力prh2,hsMPa選定(考慮7%壓損)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pl,iMPa近似看成與26項相等0.78731進口蒸汽溫度Tl,i近似看成與27項相等266.8632排汽壓力pl,zMPa0.006633排汽干度xl,z%等熵過程結(jié)合內(nèi)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

34、%等焓過程99.51給水泵汽輪機排汽壓力MPa選定，略高于除氧器0.84給水泵汽輪機級內(nèi)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)Zl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DhfwkJ/kg 115.09第二次給水回熱分配39高壓加熱器給水焓升Dhfw,hkJ/kg118.0840除氧器及低加給水焓升Dhfw,lkJ/kg113.941低壓加熱器給水參數(shù)第1級進口給水比焓hlfwi,1kJ/kg155第1級出口給水比焓hlfwo,1kJ/kghlfwo,1= hlfwi,1 + Dhfw,l268.9第1級進口給

35、水溫度Tlfwi,1按(2.61MPa, hlfwi,1)查水蒸汽表36.55第1級出口給水溫度Tlfwo,1按(2.16MPa hlfwo,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 + Dhfw,l382.8第2級進口給水溫度Tlfwi, 2Tlfwi, 2=Tlfwo,163.88第2級出口給水溫度Tlfwo, 2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,

36、2382.8第3級出口給水比焓hlfwo, 3kJ/kghlfwo,3= hlfwi,3+ Dhfw,l469.7第3級進口給水溫度Tlfwi, 3Tlfwi, 3=Tlfwo, 291.12第3級出口給水溫度Tlfwo, 3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+ Dhfw,l610.6第4級進口給水溫度Tlfwi, 4Tlfwi, 4=Tlfwo, 3111.78第4級出口給水溫度Tlfwo, 4按(0.82

37、MPa,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 + Dhfw,l968.28出口給水溫度Tdeahdea,o 對應(yīng)的飽和水溫度171.21運行壓力pdeaMPaTdea 對應(yīng)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+ Dhfw,h839.58第6級進口給水溫度Thfwi,6按(7.67MPa,hhfwi,6)查水蒸汽表170.34第6級出口給水溫度Thfwo,6按(7.14MPa,hhfwo,6)查水蒸汽表196.59第7級進口給水比焓hhfwi,7kJ/kghhfwi,7 = hhfwo,6839.58第7級出口給水比焓hhfwo,7kJ/kghhfwo,7= hhfwi,7+ Dhfw,h960.6