Что такое регенерация теплоты в рабочих циклах? Как она осуществляется технически?
Подогрев питательной воды за счет теплоты частично отработавшего в турбине пара называется регенеративным подогревом питательной воды.
Технически такой процесс осуществляется следующим образом. В процессе расширения пара часть его отбирается из турбины и направляется в специальные теплообменные аппараты (регенеративные подогреватели) для нагрева конденсата (питательной воды).
С термодинамической точки зрения выигрыш от регенеративного подогрева состоит в следующем.
При чисто конденсационном цикле весь пар, подводимый к турбине, доходит до конденсатора, в котором происходит его полная конденсация, и теплота конденсации уносится в окружающую среду с охлаждающей водой.
В цикле с регенерацией теплота отбираемого пара возвращается (регенерируется) обратно в цикл. Это позволяет заметно повысить тепловую экономичность цикла.
Без регенерации С регенерацией
Условное изображение цикла с регенерацией в T-s диаграмме
ИТ – источник тепла, ТУ- турбоустановка, К – конденсатор, ЦН- циркуляционный насос, РП – регенеративный подогреватель. Цифры на схеме соответствуют обозначениям на Т-s-диаграмме
Выбор и обоснование начальных параметров рабочего цикла для яэу с реактором типа рбмк.
Термодинамический цикл – это замкнутый круговой процесс, совершаемый рабочим телом в тепловой машине.
Здесь под тепловой машиной будем подразумевать цикл в рабочем контуре ЯЭУ.
Карно Ренкина
1 – 2 – адиабатическое расширение рабочего тела в турбине; 2 – 3 –конденсация пара в конденсаторе; 3 – 4 – сжатие рабочего тела; 4-1 (4-5-1) – подвод тепла к рабочему телу (по изотерме – цикл Карно, по изобаре – цикл Ренкина) в ПГ или в реакторе.
В основе оценки тепловой экономичности цикла лежит термодинамическая эффективность преобразования тепловой энергии, характеризуемая к.п.д. термодинамического цикла – термическим к.п.д.
Термический к.п.д. зависит от многих факторов, в частности, от начальных и конечных параметров рабочего цикла.
Реализуемые в ЯЭУ термодинамические циклы и начальные параметры рабочего тела в значительной мере зависят от конструкции и типа реактора и от теплофизических свойств используемого теплоносителя. Более того, параметры теплоносителя и рабочего тела ЯЭУ тесно взаимосвязаны и влияют не только на к.п.д., но и на удельные капитальные затраты, надежность, безопасность и удобство эксплуатации
Характер зависимости к.п.д. цикла Ренкина на насыщенном паре от начального давления рабочего тела
(конечное давление не изменяется)
Анализ зависимости к.п.д. цикла Ренкина от начального давления насыщенного пара:
заметный рост к.п.д. наблюдается при повышении начального давления пара до 7,0 – 7,5 МПа,
при давлении 12 – 13 МПа к.п.д. достигает максимума (видно, что максимум пологий),
при дальнейшем увеличении начального давления наблюдается уменьшение к.п.д. цикла,
с точки зрения тепловой эффективности, а также с учетом всех запасов (по предельной температуре оболочек твэлов, по запасу до кризиса теплообмена), начальное давление рабочего тела можно было бы выбрать в диапазоне 12 – 12,5 МПа,
при выборе начального давления пара необходимо также учитывать и экономический фактор.
технологическая схема блока с реактором РБМК является одноконтурной,
начальные параметры рабочего тела фактически совпадают с параметрами теплоносителя,
при повышении давления с 7 – 7,5 МПа до 12 – 12,5 МПа прирост к.п.д. будет незначительным, а металлоемкость оборудования возрастёт, а значит и капитальные затраты тоже возрастут,
увеличение массы металла в активной зоне реактора приведет к увеличению поглощения нейтронов в конструкционных материалах, для компенсации этого эффекта необходимо использовать топливо повышенного обогащения, что дополнительно увеличивает эксплуатационные затраты,
с ростом давления уменьшается критический тепловой поток, следовательно надо уменьшать энергонапряженность активной зоны, а значит при фиксированной мощности реактора это приводит к росту размеров активной зоны,
с учётом всех этих факторов для одноконтурных АЭС с водяным теплоносителем начальное давление рабочего тела принимается равным Р0 ≈ 7 МПа, t = ts (P0).