Выбор и обоснование начальных параметров рабочего цикла для яэу с реактором типа ввэр.

• Технологическая схема энергоблока с реактором ВВЭР является двухконтурной

• Выработка рабочего пара осуществляется в парогенераторе (ПГ) за счет передачи тепла от теплоносителя к рабочему телу

• температура (и начальное давление) рабочего тела зависит от температуры теплоносителя

T-Q диаграмма парогенератора блока с реактором типа ВВЭР

Анализ T-Q диаграммы ПГ

• Температура кипения Т_S(P₀), а следовательно и давление рабочего тела зависит от температуры теплоносителя на выходе из парогенератора Т_ВЫХ,ПГ и минимального температурного напора dТ_min.

• Т_ВЫХ,ПГ будет зависеть от DТ_А.З. = Т_ВХ,ПГ - Т_ВЫХ,ПГ.

• В реакторе ВВЭР обычно не допускают кипения теплоносителя, поэтому ТВХ,ПГ < ТS(P1), где Р1 – давление теплоносителя в первом контуре. Запас до кипения выбирается ≈ 20 -25⁰С.

• При выборе максимальной температуры теплоносителя необходимо также учитывать и ограничения по максимальной рабочей температуре оболочек твэлов, изготовленных из циркония.

• Допустимая рабочая температура циркониевого сплава составляет порядка 350⁰С (при повышении температуры выше указанного значения заметно ухудшаются механические свойства циркониевого сплава).

• При повышении давления заметно снижаются критические тепловые потоки, а следовательно, и допустимые удельные тепловыделения в активной зоне. Поэтому в настоящее время для реактора типа ВВЭР-1000 давление принято равным 16 МПа (температура насыщения при данном давлении равна ≈ 3470С). С учетом запаса до кипения температура теплоносителя на выходе из реактора составляет 320÷325 0С.

• Подогрев DТ_А.З теплоносителя в активной зоне реактора ВВЭР-1000 – величина оптимизируемая.

• Мощность реактора Q_Р-Р можно записать следующим образом:

Q_Р-Р = G_ТН * С_Р * DТ_А.З

Начальные параметры рабочего тела для блока с ВВЭР-1000

• D T_А.З G w_тн DР_А.З. D T_А.З Т_S(P₂) η_t

• D T_А.З = 30⁰C

• Q_ПГ = k* F*DT_л

• DT_л = f(dТ_min); dТ_min DT_л F

• dТ_min Т_S(P₂) η_t

dТ_min = 10-15⁰C

Т_ВХ = T_S(P₁) - DT_зап; Т_об ≤ 350⁰С

Т_ВХ = 320-325⁰С

Т_S(Р₂) = 280-275⁰С, Р₂ = 60-65 ата

Оптимальные параметры регенеративного подогрева при произвольном числе регенеративных подогревателей в технологической схеме яэу

Х арактер зависимости экономии теплоты от степени регенерации и числа регенеративных подогревателей

1. При увеличении числа подогревателей к.п.д. цикла с регенерацией растет, а оптимальная степень регенерации увеличивается.

2. Максимальная энергетическая эффективность регенеративного подогрева достигается при бесконечном числе регенеративных подогревателей и степени регенерации, равной единице.

3. Однако анализ показывает, что относительный прирост к.п.д. с каждым последующим дополнительным подогревателем быстро уменьшается.

4. Оптимизация распределения подогрева питательной воды по ступеням обязательна при разработке и расчете регенеративных схем подогрева.

5. Для достижения максимальной тепловой эффективности желательно иметь как можно больше ступеней регенеративного подогрева питательной воды, причем выгоднее иметь смешивающие подогреватели, так как в этом случае из-за отсутствия дополнительного температурного напора, необходимого для теплообмена между греющим паром и нагреваемой водой, тепло пара отборов используется полнее. Но увеличение числа подогревателей ведет, кроме роста к.п.д., еще и к росту капитальных и эксплуатационных затрат.

6. П ри дальнейшем анализе зависимость для к.п.д. представляем в виде

7. З десь - количество тепла, передаваемого в конденсаторе охлаждающей воде,

8. - удельное количество теплоты, подводимое к рабочему телу в парогенераторе (или в реакторе),

Z – число регенеративных подогревателей

- доля пара из I –го отбора.

Оптимальное распределение регенеративного подогрева по ступеням (один подогреватель в схеме).

Рассмотрим вариант тепловой схемы с одним регенеративным подогревателем смешивающего типа

Для данного случая можно записать:

Здесь - энтальпия пара отбора, энтальпия конденсата после конденсатора и энтальпия питательной воды соответственно:

Используя уравнения материального и теплового балансов, получаем:

Введём следующие обозначения:

- подогрев в регенеративном подогревателе,

-тепло, передаваемое паром питательной воде

Тогда

Для рассматриваемого случая можно записать

Или

А нализ полученного соотношения.

- это начальные и конечные параметры рабочего тела и от регенерации не зависят;

зависит от теплоты конденсации r, степени сухости

Е сли при небольшом изменении давления пренебречь зависимостью r от давления, то

В итоге получаем, что для случая схемы с одним регенеративным подогревателем

Н айдем условие максимума энергетического коэффициента

Или

И ли

Другими словами, оптимальный подогрев питательной воды при одной ступени регенерации равен теплоперепаду пара отбора в турбине

Какова при этом оптимальная степень регенерации ?

Вспомним, что - тепло, передаваемое паром питательной воде в регенеративном подогревателе. С другой стороны, - теплота, затрачиваемая на испарение 1 кг воды в источнике тепла (парогенераторе или реакторе).

Если предположить, что теплота парообразования слабо зависит от давления, то можно допустить что .

Тогда получаем:

В результате имеем

Д ля случая произвольного числа Z регенеративных подогревателей, включенных в схему, оптимальные параметры следующие:

.

Практические рекомендации

Т ак как к.п.д. цикла вблизи оптимальной степени регенерации слабо зависит

от степени регенерации, то целесообразно осуществлять цикл с ,

так как при относительно малой потере в к.п.д. мы получаем экономический

выигрыш. Реально .

2. Стремиться к большому числу РП не следует, так как при незначительном

приросте к.п.д. мы сильно увеличиваем капитальные и эксплуатационные

затраты. На практике принято Z = 5 - 8 (~5 ПНД и ~3 ПВД). ˚С.

Примечание: количество регенеративных подогревателей зависит и от типа

реактора. Например, для РБМК, как правило, нет ПВД, так как t_П.В. занижена по другим соображениям:

• уменьшается вынос продуктов коррозии в реактор;

• улучшается работа ГЦН, т.к. при более низкой температуре питательной воды увеличивается запас до кавитации насоса;

• увеличивается предельная мощность ТК по условию запаса до кризиса кипения.