1. Изображение идеального цикла Ренкина на насыщенном паре в диаграмме ts. Определение процессов цикла. Кпд цикла Ренкина

• Название: 1. Изображение идеального цикла Ренкина на насыщенном паре в диаграмме ts. Определение процессов цикла. Кпд цикла Ренкина
• Дата: 21.06.2021
• Размер: 403.84 Kb.
• Имя файла: po_biletam (2).docx
• Тип: Документы; #219792
• страница: 1 из 5

Билет 1

1. Изображение идеального цикла Ренкина на насыщенном паре в диаграмме T-s. Определение процессов цикла. КПД цикла Ренкина.

1-2–расширение рт (изоэнтропа);2-3–отвод тепла от рт(изобара, изотерма); 2-3’–сжатие воды в насосах

3’-4 – экономайзерный нагрев рт (изобара);4-1 – подвод тепла на испарительном участке (изобара).

Изоэнтропийный процесс – термодинамический процесс, при котором сохраняется постоянной энтропия. Изотермический процесс – термодинамический процесс, протекающей при постоянной температуре. Изобарный процесс – термодинамический процесс, протекающей при постоянном давлении.

К ПД цикла --
2. Что такое эффективный выход нейтронов деления, какие факторы и как влияют на его величину?

Константа , в общем случае, это среднее число образующихся при делении вещества быстрых нейтронов деления, приходящееся на каждый тепловой нейтрон, поглощаемый делящимися ядрами топлива.

Таким образом, получается, что величина зависит от температуры в той мере, в какой от температуры нейтронов зависят величины факторов Весткотта для сечений деления и поглощения для ядер . Зависимость являетсямалосущественной, т.к. при изменении температуры нейтронов на 1500К величина уменьшается всего на шесть единиц в четвёртой значащей цифре после запятой.

Совсем иначе ведёт себя с ростом температуры величина константы для плутония-239. Это обусловлено тем, что величины факторов Весткотта для сечений деления и поглощения ядер с ростом температуры тепловых нейтронов сильно отличаются друг от друга.

Для двухкомпонентного топлива эта величина определяется не только природой двух делящихся нуклидов, но и соотношением их концентраций в топливной смеси.
Билет 2

2. Что такое аксиальный офсет ВВЭР, в каких пределах требуется поддерживать его величину?

Аксиальный офсет – это мера неравномерности энерговыделения, показывающая разницу мощностей верхней и нижней половин активной зоны, отнесенная к мощности всей а.з. АО=(Qв - Qн)/( Qв + Qн).

Величина АО в стационарных режимах работы ВВЭР не должна отклоняться от установленной для данного момента кампании более чем на ± 0.05.

3. Необходимость использования многоступенчатых турбин

Располагаемый теплоперепад современных энергетических паровых турбин Наt = 800 - 1800 кДж/кг. Создать экономичную одноступенча­тую турбину, даже при умеренных начальных параметрах пара, приcущих АЭС с водоохлаждаемыми реакторами, представляется невозмож­ным. Например, при теплоперепаде на турбину Наt = 1000 кДж/кг ско­рость парового потока на выходе из сопловой решетки (при р = 0) одноступенчатой турбины с10=√2Нat=1400 м/с, что в 2,5...3,0 превышает скорость звука. Отношение скоростей u/Сф для та­кой скорости течения пара, даже при предельно допустимой по услови­ям прочности окружной скорости u, будет значительно меньше опти­мального. Кроме того, ввиду больших сверхзвуковых скоростей течения, существенно возрастают потери энергии в решетках и напряжения в де­талях турбины. Поэтому все паровые турбины большой и средней мощ­ности, как в энергетике, так и на транспорте, выполняются многосту­пенчатыми. Лишь турбоприводы вспомогательных механизмов малой мощности могут быть выполнены одноступенчатыми.

Преимущества многоступенчатой турбины: кинетическую энергию парового потока, покидающего ступени, можно использовать в последующих ступенях; потери энергии повышают энтальпию и температуру пара, что увеличивает теплоперепад в последующих ступенях; можно более рационально выполнить отборы.

В многоступенчатых турбинах пар расширяется в последовательно расположенных ступенях. Теплоперепад каждой ступени составляет часть от располагаемого теплоперепада всей турбины, что позволяет для каждой ступени иметь близкое к оптимальному отношение скоростей u/Сф, обеспечить высокую экономичность и надежность каждой ступени и всей турбины.

Принципиальное различие между многоступенчатыми активными (камерными или диафрагменными) и реактивными турбинами по мере развития турбостроения значительно сглаживается. Многие паровые турбины АЭС выполняются с активными ступенями в области повышен­ного давления пара (ступени ЦВД) и реактивными в части низкого дав­ления (для последних ступеней ЦНД ρ принимается до 0,6 и более).

На общем валу имеется ряд дис­ков, на периферии которых закреплены рабочие лопатки. Диски разде­лены диафрагмами, в которых установлены сопловые лопатки. В сопло­вых решетках происходит расширение пара. Элемент турбины, состоя­щий из диафрагмы и последующего диска с рабочими лопатками, обра­зующими рабочую решетку, представляет ступень активной турбины. Диафрагмы двух соседних ступеней образуют камеру, в которой распо­лагается диск, несущий рабочую решетку.

Если многоступенчатая турбина состоит из реактивных ступеней, то сопловые лопатки крепятся непосредственно к корпусу турбины, применение диафрагм и дисков привело бы к большим осевым усилиям на диски ротора и росту габаритов.

Билет 3

1. Основные положения термодинамики: определение изобары, изотермы, изоэнтропы, изоэнтальпии, адиабаты, количество тепла, участвующего в процессе в T-s диаграмме.

Термодинамический процесс – непрерывная последовательность точек на диаграмме. Линии-Изобара–процесс при р=const; Изотерма–при t= const; Изоэнтропа–при s=const;Изоэнтальпа–при і=const; Адиабата–при q=0 (без теплообмена с окруж средой)

Адиабата(от греч. непроходимый), линия, изображающая на любой термодинамической диаграмме равновесный адиабатный процесс (т. е. процесс, происходящий без теплообмена с окружающей средой).

q в диаграмме T-S –измеряется площадью, ограниченной линией процесса, двумя вертикалями, опущенными с концов процесса, и отрезком оси s. Если S в процессе растет, то это подвод тепла. Если S в процессе убывает, то это отвод тепла.
3. Эрозия рабочих лопаток турбин АЭС и меры по борьбе с ней.

Элементы турбин, работающих на влажном паре, подвергаются непрерывному воздействию капель или струй жидкости, вследствие которого возможен износ (эрозия) поверхностей лопаток, дисков, диафрагм, обойм, корпусов, лабиринтовых уплотнений, клапанов, патрубков и других деталей.

Наиболее характерными видами эрозии, которые действуют одновременно и взаимосвязаны, являются кавитационная эрозия, эрозия, вызываемая химическим и электрохимическим воздействием среды и ударная эрозия.

Кавитационная эрозия связана с возникновением в капле жидкости, ударяющей о поверхность, кавитационных пузырьков, при деформации (захлопывании) которых возникают высокие импульсы давлений и температур, величины которых могут достигать 1 МПа и 600 °С. Две причины возникновения кавитационных пузырьков: 1)они появляются вследствие того, что скорость растекания капли при ударе о поверхность в несколько раз превышает скорость со­ударения. Это приведёт к уменьшению статического давления в жидкости вплоть до величины давления насыщенного пара и, вследствие этого - к появлению кавитационных пузырьков; 2)при ударе капли у поверхности твердого тела возникает волна сжатия, которая проходит каплю и отражается от свободной поверхности волной разряжения. При захлопывании кавитационных пузырьков, которое сопровождается сложным комплексом механических, электрических, тепловых, акустических и световых явлений, интенсифицируются химические и электрохимические процессы, вызывающие разрушение поверхности детали (химическая и электрохимическая эрозия. При больших скоростях соударения капель с поверхностью и больших размерах капель - на первое место выходит ударная эрозия, т. е. разрушение поверхности вследствие непосредственного механического воздействия капель влаги на поверхность. Самому значительному эрозионному износу подвергаются рабочие лопатки последних ступеней ЦНД, где как раз велики влажность пара и дисперсность влаги и наибольшие окружные скорости.

Для борьбы с эрозией применяются меры: активные и пассивные. Активные: 1. уменьшение влажности перед ЦНД; 2. снижение фактической влажности на входе в ступень (за счет периферийной сепарации и использованием отборов); 3. снижение содержания влаги (особенно крупнодисперсной) за счет внутриканальной сепарации; 4. уменьшение локальных зон повышенной доли крупной влаги, за счет использования плавного очертания периферийного меридионального обвода проточной части и аэродинамически совершенных профилей; 5. снижение окружной скорости на периферии рабочих лопаток (понижение частоты вращения); 6. выбор рациональных режимов эксплуатации и программ регулирования. Пассивные: 1.применение эрозионно устойчивых материалов; 2.установка на периферийном входном участке спинки профиля рабочих лопаток накладок из высокоустойчивого материала-стеллита; 3.специальная обработка поверхности лопаток, где ожидается эрозионное воздействие влаги; 4. применение защитных покрытий. У 2 и 3 способа есть недостаток – т.к. повышается надежность только ограниченного участка, а выходные кромки лопаток, которые также подвержены коррозии, остаются не защищенными.
Билет 4

1. Понятие о первичном регулировании частоты тока в сети. Задачи участия ТА в первичном регулировании частоты тока. Понятие о вторичном регулировании частоты тока.

П ервичное - для участия генератора ЭБ в первичном регулировании частоты тока в сети необходимо после включения генератора в общую сеть оставить его на регуляторе частоты вращения со статической характеристикой – слабонаклоненной прямой. Тогда при перегрузке сети и в следствие этого снижении частоты тока произойдет некоторое увеличение мощности генератора, что несколько сдерживает снижение частоты тока в сети. За счет изменения мощности генераторов в результате их участия в первичном регулировании частоты не может произойти полное восстановление частоты тока. Т.к. только за счет изменения частоты тока и может быть изменена мощность генераторов. Следовательно первичное регулирование – не восстановление частоты, а удержание её от значительного изменения.

В торичное регулирование частоты тока – это восстановление частоты за счет автоматического смещения статических характеристик. Автоматическое смещение характеристик осуществляется воздействием на МУТ специальными медленно действующими сетевыми регуляторами частоты, которые обычно выполняются без статической неравномерности (астатические регулятора). При этом все остальные агрегаты, достаточно быстро реагирующие на изменение нагрузки сети в результате первичного регулирования частоты, по мере срабатывания сетевого регулятора частоты возвращаются к первоначальному режиму. У агрегатов, которые выделены для вторичного регулирования, исходная рабочая точка на статической характеристике должна быть выбрана так, чтобы в обе стороны от рабочей точки был достаточный регулировочный диапазон мощности.

2. Что такое коэффициент размножения на быстрых нейтронах (ε), какие факторы и как влияют на его величину в ВВЭР.
О: Коэффициент размножения на быстрых нейтронах (ε) - это число, показывающее, во сколько раз число нейтронов деления, полученных в делениях топлива нейтронами всех энергий, больше числа нейтронов, полученных в делениях топлива тепловыми нейтронами.(в реальных ВВЭР ε = 1.03...1.05)

Факторы, определяющие величину ε в ВВЭР:

а) Обогащение топлива x = N5/Nu (доля ядер урана 235U среди всех ядер урана в топливе):

x ↑ → N8 ↓ → ε ↓ (с ростом обогащения топлива величина ε ↓).

б) Уран-водное отношение (отношение кол-ва ядер урана и молекул воды в ячейке твэла): u ↑ → ↑ → (при х=idem) → ↑ → ε ↑

в) Температура воды в а.з.

tH2O ↑ → γH2O ↓ → ↓ → (вода становится более проницаемой для быстрых надпороговых нейтронов) → (перекрестный эффект усиливается) → ε ↑
Билет 5

1. Возможные схемы промежуточной осушки пара в ПТУ. Схемы промсепарации и промперегрева пара в отечественных ПТУ АЭС.

в 1-ом варианте иногда невозможно подобрать Рс, чтобы получить приемливые значения влажности после ЦВД и ЦНД, тогда делим на ЦВД, ЦСД, ЦНД, и предусматривают 2 сепаратора. Во 2варианте иногда перегрев двухступенчатый.

Данные схемы не увеличивают, а даже несколько уменьшают КПД цикла. Их внедрение вызвано не стремлением к непосредственному увеличению КПД цикла, а стремление создать условия для значительного увеличения давления свежего пара и значительного уменьшения давления в ГК при приемливых значениях влажности в турбине. Благодаря этому достигается значительный рост КПД цикла, который перекрывает некоторое снижение КПД от осушки пара.

Во 2 варианте в нагревателе вначале должно произойти испарение влаги пара и только после этого наступает перегрев пара. Поэтому целесообразнее принять комбинацию варианта 1 и 2, т.е. вначале осушить пар а затем его перегреть. Удаление влаги в сепараторе целесообразнее, чем её испарение в перегревателе – с точки зрения затрат энергии.
3
. Изображение процесса расширения пара в элементах турбины АЭС в диаграмме i-s/
Билет 6.

2. По какой постоянно контролируемой величине и как оператор ВВЭР-1000 может оценить величину общего запаса реактивности в данный момент кампании?

Общий запас реактивности реактора нужен для поддержания реактора в критическом состоянии при работе его на постоянном уровне мощности в течение всей кампании и для компенсации потерь реактивности реактора в процессе его работы.

Конечно, если представить, что реактор всю кампанию работает на постоянном уровне мощности, то может показаться, что изменения потерь реактивности должны нарастать очень медленным темпом. Однако некоторые процессы в реакторе протекают, наоборот, очень быстро и требуют столь же быстрых мер по компенсации возникающих изменений реактивности. Следовательно, в величине общего запаса реактивности должна быть такая его часть, которая позволяла бы оператору (или системе автоматики) быстро реагировать на любые быстропротекающие изменения реактивности реактора и компенсировать их с целью поддержания критического режима работы реактора на заданном уровне мощности.

3. Конструкция и схема работы системы уплотнений цилиндров турбин АЭС.

Р ис 1.40 Концевое уплотнение ЦВД К-1000-60/3000 состоит из двух обойм, кото­рые образуют камеры А и Б. В камеру Б подводится пар на уп­лотнение ротора , а из камеры А эжектором отсасывается паро­воздушная смесь. Таким образом, происходит уплотнение ротора в местах его выхода из корпуса. В обойму 6, которая имеет восемь внутренних проточек , заво­дятся уплотнительные сегменты 10 с усиками 11. Уплотнительные сегменты изготавливаются из углеродистой стали и состоят из ше­сти частей: три части заводятся в верхнюю кольцевую проточку, а три в нижнюю. Каждая часть уплотнительного сегмента отжи­мается в сторону ротора пластинчатой пружиной 9, заводимой при сборке уплотнений совместно с сегментом. Пружина фикси­руется на своих местах при помощи выполненного на них зуба, входящего в выемку на каждом сегменте, чем предотвращается смещение пружин по окружности колец во время вращения ро­тора.

Концевые лабиринтовые уплотнения разбиты на отсеки с лабиринтами и камеры между ними. Число уплотнительных гребней в отсеках и камер зависит от давления пара в корпусе турбины перед уплотнением. В камеры между отсеками уплотнений подводится пар, давление которого превышает давление пара после его дросселирования через лабиринты соответствующего отсека или отсасывается пар созданием в камере давления ниже атмосферного. На рис слева: концевое уплотнение ЦВД имеет четыре отсека лабиринтов и три камеры. Из камеры 3 паровоздушная смесь отсасывается эжектором уплотнений, пар конденсируется, конденсат попадает в рабочий контур, воздух выбрасывается в машинный зал.
Билет 7.

1. Влияние на КПД цикла Ренкина на перегретом паре:

-давления свежего пара. Сухость пара на выходе из турбины;

Для цикла 2, у которого давление свежего пара выше, значение Тср также выше, следовательно и КПД выше( ηtR=1-T2/Tcp ). Повышение давления свежего пара повышает КПД, но увеличивается влажность пара на последней ступени турбины.

- температуры свежего пара. Сухость пара на выходе из турбины;

Для цикла 2, у которого температура свежего пара выше, значение Тср также выше, следовательно и КПД будет выше ( ηtR=1-T2/Tcp ).

КПД растет с ростом температуры свежего пара при любых его давлениях.

С ростом температуры перегретого пара растет и степень сухости пара на последней ступени турбины (влажность снижается)

-давления в ГК. Сухость пара на выходе из турбины.

Цикл 2, с меньшем давлением в ГК имеет заметно меньшее значение Т2, тогда по формуле (ηtR=1-T2/Tcp)

КПД будет больше. Но для такого цикла немного снизится Тср, но степень снижения Тср заметно меньше степени снижения Т2.

С уменьшением давления в ГК увеличивается влажность пара на последней ступени турбины.