Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Саратовский государственный технический университет
имени Гагарина Ю.А.»
Кафедра «Тепловые и атомные электрические станции»
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
ПО ПРАКТИЧЕСКИМ ЗАНЯТИЯМ
ДИСЦПЛИНЫ «Атомные электрические станции»
Для студентов специальности
14.05.02 «Атомные станции: проектирование, эксплуатация и инжиниринг.»
Одобрено
редакционно-издательским советом
Саратовского государственного
технического университета
Саратов 2015
Реферат
Проводимые практические занятия по дисциплине «Атомные электрические станции» ставят своей целью привитие студентам навыков умения расчета тепловых схем электростанций и более полное освоение основных процессов, протекающих в теплосиловом оборудовании электростанции.
Основные задания включают в себя расчет тепловой схемы энергоблока с реакторами ВВЭР-1000 на одном из принятых режимов его работы.
С этой целью предусматривается построение цикла и основных рабочих процессов с влажнопаровым рабочим телом.
Проводится расчет регенеративной схемы энергоблока с определением параметров рабочего тела в характерных точках тепловой схемы. По результатам расчета тепловой схемы определяются электрическая мощность турбогенератора, количество подводимого тепла к рабочему телу и количество используемого ядерного топлива. На основе этих показателей определяются тепловая экономичность энергоблока на принятом его режиме работы – КПД, удельный расход топлива. Топливная составляющая себестоимости электроэнергии может определяться как для стационарного режима нагрузки, так и с учетом первой топливной загрузки.
Содержание
1 Введение 4
2 Задание 5
3. Построение в h-s диаграмме процесса расширения пара
в турбине 11
4. Оценка расхода свежего пара в турбину 13
5. Расчет параметров рабочего тела в характерных точках
тепловой схемы 14
6. Расчет топливной составляющей себестоимости электроэнергии
на АЭС при стационарном режиме перегрузки топлива 19
7. Расчет топливной составляющей электроэнергии на
АЭС с ВВЭР-1000 с учетом первой топливной загрузки 20
Расчет технико-экономических показателей АЭС
1 Введение
Расчет показателей работы атомной электростанции достаточно сложный и трудоемкий процесс. Он включает в себя расчет основных технологических процессов, протекающих в теплосиловом цикле электростанции, расчет теплофизических свойств рабочего тела, определение текущих параметров в характерных узлах и рабочих точках тепловой схемы для конкретного режима работы оборудования, расчет выходных показателей – КПД цикла, количество подводимого тепла к рабочему телу, полный и удельный расход топлива. С целью облегчения такой работы и сокращения затрат времени на проведение подобных расчетов в производственной практике широко используются компьютерные программы. Выполнение расчетов с помощью таких программ на уровне пользователя не дает необходимых знаний и уровня квалификации. В этой связи целью проводимых практических занятий является подготовка специалистов на уровне создателей программного обеспечения, которые достаточно глубоко разбирались бы в особенностях расчета тепловых схем энергетических установок и основных процессов, протекающих в энергетическом оборудовании.
2 Задание
Необходимо выполнить расчет принятой тепловой схемы энергоблока двухконтурной АЭС с реактором ВВЭР-1000. В практике расчета тепловых схем энергетических установок используется целый ряд разных подходов. Наиболее распространенными принято считать расчеты
1. Для заданной электрической мощности энергоблока
2. Для заданного расхода свежего пара в голову турбины
3. Для заданного расхода пара в конденсатор турбины
При этом для вариантов 1 и 3 расчеты будут носить многократный итерационный характер. Составляемые расчетные уравнения для них могут оказаться трансцендентными, т.е. решаемыми многократным заданием исходных данных с последующим их уточнением и корректировкой.
По этой причине в качестве основного примем выполнение расчетов по определению электрической мощности энергоблоков для заданного расхода свежего пара в голову турбины (п.2).
Тепловая схема энергоблока с реактором ВВЭР-1000 и некоторые результаты ее расчета.
Рис.1 Схема энергоблока с реактором ВВЭР-1000
1- реактор; 2-компенсатор давления; 3,4-предохранительный клапан; 5-охладитель; 6-запорная арматура, 7-главный циркуляционный насос; 8-парогенератор; 9-сепаратор; 10-пароперегреватель; 11-подача пара в ЦНД турбины; 12-конденсатор; 13-циркуляционный насос; 14-конденсатный насос; 15,16,23-обратный клапан; 17,18-эжекторы; 19,20-охладители пара эжекторов; 21-конденсатоотводчик; 22,28-конденсатные насосы; 24-27-регенаривные подогреватели низкого давления; 29,30-деаэратор; 31,32-питательный насос; 33-турбопривод питательного насоса; 34-конденсатор турбопривода питательного насоса; 35-конденсатный насос турбопривода питательного насоса; 36-насос байпасной линии питательной воды; 37-39-подогреватели высокого давления; 40-43-линия восполнения рабочего тела 1 контура; 44,45-баки запаса воды; 46,47-насосы подачи воды; 48-бак аварийного охлаждения зоны.
Результаты расчета тепловой схемы на номинальном режиме.
Наименование
|
Обозна-чение
|
Размер-ность
|
Значе-ние
|
|
|
|
|
Давление пара перед стопорным клапаном
|
Р0
|
МПа
|
6,0
|
Степень сухости пара перед стопорным клапаном
|
Хо
|
отн. Един.
|
0,995
|
Температура пара перед стопорным клапаном
|
Тоs
|
K
|
548,000
|
Энтальпия сухого насыщенного пара перед стопорным клапаном
|
Н02S
|
кДж/кг
|
2780,943726
|
Энтальпия конденсата при температуре насыщения
|
Н01S
|
кДж/кг
|
1209,900697
|
Энтpoпия сухого насыщенного пара перед стопорным клапаном
|
S02S
|
кДж/кг/K
|
5,883470229
|
Энтальпия влажного насыщенного пара перед стопорным клапаном
|
Н0
|
кДж/кг
|
2773,08851
|
Энтропия влажного насыщенного пара перед стопорным клапаном
|
S0
|
кДж/кг/K
|
5,869135894
|
Потери давления в стопорном и регулирующх клапанах
|
Рc
|
%
|
5,0
|
Давление пара за стопорным клапаном
|
Р01
|
МПа
|
5,7
|
Температура пара за регулирующими клапанами
|
Т01
|
K
|
545,41
|
Энтальпия пара за стопорным клапаном
|
Но1
|
кДж/кг
|
2773,08851
|
Энтpoпия пара за стопорным клапаном
|
S01
|
кДж/кг/K
|
5,887307639
|
Количество отборов пара из цилиндра высокого давления
|
Котв
|
штук
|
3
|
Оющее количество отборов пара
|
Mob
|
|
7
|
Количество ПВД
|
Мв
|
штук
|
3
|
Общее количество подогревателей
|
Мн
|
|
7
|
Давление в деаэраторе
|
Рд
|
МПа
|
0,7
|
Температура воды на выходе деаэратора
|
Твд
|
K
|
438,1
|
Энтальпия воды на выходе деаэратора
|
Hwd
|
кДж/кг
|
697,1
|
Удельный объем воды на выходе деаэратора
|
Vд
|
м3/кг
|
0,001107965
|
Давление в конденсаторе
|
Рк
|
МПа
|
0,005
|
Температура конденсата после конденсатора
|
Tkk
|
K
|
306,0
|
Энтальпия конденсата после конденсатора
|
Hkk
|
кДж/кг
|
137,8
|
Давление пара в 1-м отборе
|
Р1
|
МПа
|
2,9
|
во 2-м отборе
|
Р2
|
МПа
|
1,822
|
в 3-м отборе
|
Р3
|
МПа
|
1,122
|
в 4-м отборе
|
Р4
|
МПа
|
0,582
|
в 5-м отборе
|
Р5
|
МПа
|
0,312
|
в 6-м отборе
|
Р6
|
МПа
|
0,08
|
в 7-м отборе
|
Р7
|
МПа
|
0,021
|
Давление пара, поступающего на турбопривод
|
Ртп
|
МПа
|
1,065
|
Давление пара перед П -1
|
Рр1
|
МПа
|
2,7265
|
Давление пара перед П -2
|
Рр2
|
МПа
|
1,7309
|
Давление пара перед П -3
|
Рр3
|
МПа
|
1,0659
|
Давление пара перед П -4
|
Рр4
|
МПа
|
0,5529
|
Давление пара перед П -5
|
Рр5
|
МПа
|
0,2964
|
Давление пара перед П -6
|
Рр6
|
МПа
|
0,076
|
Давление пара перед П -7
|
Рр7
|
МПа
|
0,01995
|
Давление пара в конденсаторе турбопривода
|
Рктп
|
МПа
|
0,006
|
Температура насыщения пара в П-1
|
Ts1
|
K
|
501,77
|
Температура насыщения пара в П-2
|
Ts2
|
K
|
478,34
|
Температура насыщения пара в П-3
|
Ts3
|
K
|
455,83
|
Температура насыщения пара в П-4
|
Ts4
|
K
|
428,81
|
Температура насыщения пара в П-5
|
Ts5
|
K
|
406,26
|
Температура насыщения пара в П-6
|
Ts6
|
K
|
365,26
|
Температура насыщения пара в П-7
|
Ts7
|
K
|
333,15
|
Температура насыщения пара в кондесаторe турбопривода
|
Tsтп
|
K
|
309,31
|
Недогрев воды до температуры насыщения на выходе П - 1
|
Tпв1
|
градусы
|
1
|
Недогрев воды до температуры насыщения на выходе П - 2
|
Tпв2
|
градусы
|
1
|
Недогрев воды до температуры насыщения на выходе П - 3
|
Tпв3
|
градусы
|
1
|
Недогрев воды до температуры насыщения на выходе П - 4
|
Tпв4
|
градусы
|
5
|
Недогрев воды до температуры насыщения на выходе П - 5
|
Tпв5
|
градусы
|
5
|
Недогрев воды до температуры насыщения на выходе П - 6
|
Tпв6
|
градусы
|
5
|
Недогрев воды до температуры насыщения на выходе П - 7
|
Tпв7
|
градусы
|
5
|
Температура воды после П-1
|
Тпв1
|
K
|
500,77
|
Температура воды после П-2
|
Тпв2
|
K
|
477,34
|
Температура воды после П-3
|
Тпв3
|
K
|
454,83
|
Температура воды после П-4
|
Тпв4
|
K
|
423,81
|
Температура воды после П-5
|
Тпв5
|
K
|
401,26
|
Температура воды после П-6
|
Тпв6
|
K
|
360,26
|
Температура воды после П-7
|
Тпв7
|
K
|
328,15
|
Давление воды за П-1
|
Рпв1
|
Мпа
|
7,2
|
Давление воды за П-2
|
Рпв2
|
Мпа
|
7,8
|
Давление воды за П-3
|
Рпв3
|
Мпа
|
8,40
|
Давление воды за П-4
|
Рпв4
|
Мпа
|
1,30
|
Давление воды за П-5
|
Рпв5
|
Мпа
|
1,8
|
Давление воды за П-6
|
Рпв6
|
Мпа
|
2,4
|
Давление воды за П-7
|
Рпв7
|
Мпа
|
3,0
|
Давление воды за конденсатным насосом
|
Ркн
|
Мпа
|
3,6
|
Энтальпия воды за П-1
|
Hw1
|
кДж/кг
|
980,0438576
|
Энтальпия воды за П-2
|
Hw2
|
кДж/кг
|
873,7217649
|
Энтальпия воды за П-3
|
Hw3
|
кДж/кг
|
774,3187481
|
Энтальпия воды за П-4
|
Hw4
|
кДж/кг
|
635,6180632
|
Энтальпия воды за П-5
|
Hw5
|
кДж/кг
|
539,3900314
|
Энтальпия воды за П-6
|
Hw6
|
кДж/кг
|
366,6389246
|
Энтальпия воды за П-7
|
Hw7
|
кДж/кг
|
232,794807
|
Нагрев воды в конденсатном насосе
|
Hkn
|
кДж/кг
|
3,875
|
Температура дренажа после П-1
|
Тдр1
|
К
|
496,8
|
Температура дренажа после П-2
|
Тдр2
|
К
|
473,3
|
Температура дренажа после П-3
|
Тдр3
|
К
|
450,8
|
Температура дренажа после П-4
|
Тдр4
|
К
|
428,8
|
Температура дренажа после П-5
|
Тдр5
|
К
|
406,3
|
Температура дренажа после П-6
|
Тдр6
|
К
|
365,3
|
Температура дренажа после П-7
|
Тдр7
|
К
|
333,2
|
Энтальпия дренажа после П-1
|
Ндр1
|
кДж/кг
|
960,5
|
Энтальпия дренажа после П-2
|
Ндр2
|
кДж/кг
|
853,3
|
Энтальпия дренажа после П-3
|
Ндр3
|
кДж/кг
|
753,0
|
Энтальпия дренажа после П-4
|
Ндр4
|
кДж/кг
|
656,8
|
Энтальпия дренажа после П-5
|
Ндр5
|
кДж/кг
|
559,7
|
Энтальпия дренажа после П-6
|
Ндр6
|
кДж/кг
|
385,8
|
Энтальпия дренажа после П-7
|
Ндр7
|
кДж/кг
|
251,2
|
Давление пара в камере отбора на 1-ю ступень промперегрева
|
Pрn1
|
МПа
|
2,7265
|
Давление пара в камере отбора на 2-ю ступень промперегрева
|
Pрn2
|
МПа
|
6,0
|
Давление пара в камере отбора на деаэратор
|
Рдp
|
МПа
|
1,0659
|
Внутренние.относительные.КПД процесса расширения пара
|
|
|
|
1-й отсек
|
|
относ.ед.
|
0,801
|
2-й отсек
|
|
относ.ед.
|
0,801
|
3-й отсек
|
|
относ.ед.
|
0,801
|
4-й отсек
|
|
относ.ед.
|
0,915
|
5-й отсек
|
|
относ.ед.
|
0,915
|
6-й отсек
|
|
относ.ед.
|
0,871
|
7-й отсек
|
|
относ.ед.
|
0,831
|
Последний отсек
|
к
|
относ.ед.
|
0,802
|
Давление пара после промперегрева
|
Рpp
|
МПа
|
1,01
|
Количество ступеней перегрева пара
|
Mрр
|
|
2
|
Температура пара после промперегрева отборным паром
|
Тп1
|
К
|
483,8
|
Температура пара после промперегрева свежим паром
|
Тп2
|
К
|
528,0
|
Энтальпия пара после промперегрева отборным паром
|
Нp1
|
кДж/кг
|
2853,1
|
Энтальпия пара после промперегрева свежим паром
|
Нp2
|
кДж/кг
|
2953,6
|
Энтpoпия пара после промперегрева свежим паром
|
Sp2
|
кДж/кг/K
|
6,9419
|
Энтальпия пара при идеальном расширении до давления 1-го отбора
|
Ht(1)
|
кДж/кг
|
2643,8
|
Энтальпия пара при идеальном расширении до давления 2-го отбора
|
Ht(2)
|
кДж/кг
|
2587,2
|
Энтальпия пара при идеальном расширении до давления 3-го отбора
|
Ht(3)
|
кДж/кг
|
2519,0
|
Энтальпия пара при идеальном расширении до давления 4-го отбора
|
Ht(4)
|
кДж/кг
|
2831,8
|
Энтальпия пара при идеальном расширении до давления 5-го отбора
|
Ht(5)
|
кДж/кг
|
2720,7
|
Энтальпия пара при идеальном расширении до давления 6-го отбора
|
Ht(6)
|
кДж/кг
|
2502,1
|
Энтальпия пара при идеальном расширении до давления 7-го отбора
|
Ht(7)
|
кДж/кг
|
2336,4
|
Энтальпия пара при идеальном расширении до давления в конденсаторе
|
Htк
|
кДж/кг
|
2185,7
|
Энтpoпия пара при реальном расширении до давления 1-го отбора
|
Sd1
|
кДж/кг/K
|
5,938289798
|
Энтpoпия пара при реальном расширении до давления 2-го отбора
|
Sd2
|
кДж/кг/K
|
5,972388217
|
|
Sd3
|
кДж/кг/K
|
6,009105836
|
|
Sd4
|
кДж/кг/K
|
6,963835481
|
|
Sd5
|
кДж/кг/K
|
6,989065703
|
|
Sd6
|
кДж/кг/K
|
7,069623128
|
|
Sd7
|
кДж/кг/K
|
7,168302385
|
|
Sdk
|
кДж/кг/K
|
7,287178737
|
Энтальпия пара при реальном расширении до давления 1-го отбора
|
Hд(1)
|
кДж/кг
|
2669,5
|
Энтальпия пара при реальном расширении до давления 2-го отбора
|
Hд(2)
|
кДж/кг
|
2603,5
|
Энтальпия пара при реальном расширении до давления 3-го отбора
|
Hд(3)
|
кДж/кг
|
2535,8
|
Энтальпия пара при реальном расширении до давления 4-го отбора
|
Hд(4)
|
кДж/кг
|
2842,1
|
Энтальпия пара при реальном расширении до давления 5-го отбора
|
Hд(5)
|
кДж/кг
|
2731,0
|
Энтальпия пара при реальном расширении до давления 6-го отбора
|
Hд(6)
|
кДж/кг
|
2531,6
|
Энтальпия пара при реальном расширении до давления 7-го отбора
|
Hд(7)
|
кДж/кг
|
2369,4
|
Энтальпия пара при реальном расширении до давления в конденсаторе
|
Hдк
|
кДж/кг
|
2222,1
|
Энтальпия влаги в парe перед сепаратором
|
Hвс
|
кДж/кг
|
753,0
|
Энтальпия сухого насыщенного пара перед сепаратором
|
Нспс
|
кДж/кг
|
2779,5
|
Энтальпия пара перед сепаратором
|
Нпс
|
кДж/кг
|
2535,8
|
Степень сухости пара после сепараторатора
|
Хкс
|
отн. Един.
|
0,99
|
Энтальпия пара после сепаратора
|
Нкс
|
кДж/кг
|
2759,5
|
Работа питательного насоса
|
Lнас
|
кДж/кг
|
10,04
|
Энтальпия воды после насоса
|
Нпнас
|
кДж/кг
|
707,2
|
Энтальпия дренажа после ПП1
|
Ндрп1
|
кДж/кг
|
960,5
|
Энтальпия дренажа после ПП2
|
Ндрп2
|
кДж/кг
|
1209,9
|
|
адрПВД
|
отн. Един.
|
0,300
|
|
апв
|
отн. Един.
|
1,010
|
|
ад
|
отн. Един.
|
0,0141
|
|
акд
|
отн. Един.
|
0,6955
|
Суммарный расход греющего пара в третьем отборе
|
а3сумм
|
отн. Един.
|
0,04874
|
Расход пара в пароперегреватели
|
аоп
|
отн. Един.
|
0,6775
|
Относительный расход пара на П-1
|
а1
|
отн. Един.
|
0,0579
|
Относительный расход пара на П-2
|
а2
|
отн. Един.
|
0,0492
|
Относительный расход пара на П-3
|
а3
|
отн. Един.
|
0,02660
|
|
ak5
|
отн. Един.
|
0,617
|
|
ak7
|
отн. Един.
|
0,581
|
Количество отсепарированной влаги
|
асп1
|
отн. Един.
|
0,0860
|
Расход пара в пароперегреватели
|
аоп
|
отн. Един.
|
0,6775
|
Расход греющего пара на промперегрев ПП1
|
апп1
|
отн. Един.
|
0,0371
|
Расход греющего пара на промперегрев ПП2
|
апп2
|
отн. Един.
|
0,0435
|
Количество основного конденсата, поступающего в деаэратор
|
dn
|
отн. Един.
|
0,6775
|
Относительный расход пара на П-4
|
а4
|
отн. Един.
|
0,0307
|
Относительный расход пара на П-5
|
а5
|
отн. Един.
|
0,0477
|
Относительный расход пара на П-6
|
а6
|
отн. Един.
|
0,0359
|
Относительный расход пара на П-7
|
а7
|
отн. Един.
|
0,0231
|
Суммарный относительный отбор пара из турбины
|
сумА
|
отн. Един.
|
0,4600
|
Работа пара в отсеке - 1
|
L1
|
KДж/кг
|
100,07
|
Работа пара в отсеке - 2
|
L2
|
KДж/кг
|
57,52
|
Работа пара в отсеке - 3
|
L3
|
KДж/кг
|
55,67
|
Работа пара в отсеке - 4
|
L4
|
KДж/кг
|
76,60
|
Работа пара в отсеке - 5
|
L5
|
KДж/кг
|
71,85
|
Работа пара в отсеке - 6
|
L6
|
KДж/кг
|
119,45
|
Работа пара в отсеке - 7
|
L7
|
KДж/кг
|
91,33
|
Работа пара в последнем отсеке
|
Lk
|
KДж/кг
|
79,57
|
Работа, выполняемая паром в турбине
|
Lt
|
KДж/кг
|
652,1
|
Подведенное тепло
|
Q1
|
KДж/кг
|
1793
|
Относительный расход пара в конденсатор
|
ak
|
отн. Един.
|
0,540
|
Отведенное тепло в конденсаторе
|
Q2
|
KДж/кг
|
1141
|
КПД по прямому балану
|
KPD1
|
%
|
0,3637
|
КПД по обратному балансу
|
KPD2
|
%
|
0,3636
|
Небаланс КПД
|
|
|
0,000035
|
|
|
|
|
Расход свежего пара перед ЦВД
|
Gсв.п.
|
кг/с
|
1539,80
|
Внутренняя мощность турбины
|
Pi
|
МВт
|
1004
|
Электрическая мощность турбины
|
Рэ
|
МВт
|
1000,0
|
|
Скачать 0.61 Mb.