Топлинна и обща ефективност на АЕЦ - Атомни електроцентрали и тяхното оборудване
Глава трета
ТЕПЛОВА И ОБЩА ИКОНОМИКА НА АЕЦ
3.1. Термодинамични цикли на парни турбини на наситена пара в Т, 5-диаграма
В атомните електроцентрали с водна охлаждаща течност работната течност е наситена водна пара. Помислете за един от възможните цикли на парни турбини на наситена пара в D, c-диаграма (фиг. 3.1 a, b).
От термодинамиката е известно, че цикълът на Карно има максимална топлинна ефективност. Полезната работа на цикъла на Карно е равна на площта ac'dе (фиг. 3.1, b), а доставената топлина се определя от площта a'ac'dee. Съотношението на тези области определя стойността на топлинната ефективност на цикъла на Карно
(3.1)
където to и tK са началните и крайните температури на цикъла, ° C, съответстващи на наляганията Po и pk-
Свойствата на водните пари са такива, че цикълът на Карно е труден за изпълнение поради невъзможността за нагряване на вода до горната температура на цикъла. Поради тази причина идеалният цикъл за парни турбини е цикълът на Ранкин.
Фигура: 3.1. Цикъл диаграма и Т, n-диаграма за турбини с наситена пара: 1 - парогенератор; 2 - турбина; 3 - кондензатор; 4 - помпа
Полезната топлина, използвана в цикъла на Ранкин, се определя от площта на обитаване, а доставяната топлина се определя от площта abcdee'a '. Съотношението на тези площи определя топлинната ефективност на цикъла на Ранкин
Разликата между площите abcdee'a 'и abode определя топлинните загуби в цикъла, равни на площта aee'a'. Както се вижда от фиг. 3.1, b, използваната топлина, използвана в цикъла, може да се увеличи чрез увеличаване на Po (и следователно t0) и намаляване на pK (tK). В съответствие с (3.1) tr ще се увеличи.
Избор на началните и крайните параметри на цикъла
Както вече беше отбелязано в § 3.1, увеличаване на tr цикъл е възможно поради увеличаване на началните (Po, t0) и намаляване на крайните (pk, tK) параметри; и в двата случая полезната топлина, използвана в цикъла се увеличава. Зависимостта на tr цикъла от po за наситена пара е двусмислена (крива 1, фиг. 3.2).
Максималната стойност на mp се достига при налягания от 14–15 MPa; освен това, с увеличаване на първоначалното налягане, то намалява. Това се дължи на свойствата на парата на линията за насищане: започвайки от налягане 14-16 МРа, първоначалната енталпия на наситена пара намалява и при същите крайни параметри на парата, задействаният топлинен спад в турбината ще намалее.
TP нараства най-интензивно до налягания от 10 MPa. И така, от фиг. 3.2 може да се види, че с увеличаване на p0 от 5 на 10 MPa, tr се увеличава с около 3,5%, ac 10 на 12,5 MPa с 0,6%.
Фигура: 3.2. Топлинна ефективност спрямо първоначалното налягане на парите:
1 - наситена пара; 2, 3, 4 - прегрята пара (съответно за 300 ° С, 400 ° С. 500 ° С)
Фигура: 3.3. Промяна в топлинната ефективност на инсталация за парна турбина в зависимост от стойността на вакуума в кондензатора
От гледна точка на топлинната ефективност трябва да се избират такива стойности на p0, при които nt е максимална. Повишаването на налягането обаче причинява определени трудности при проектирането и работата на оборудването. Следователно, висок pk трябва да се постигне с такава печалба в топлинната ефективност, при която разходите за създаване на оборудване ще бъдат значително покрити.
Така че, от гледна точка на високо налягане, трябва да се прилага налягане от 10 до 15 MPa, но при разширяване на парата в турбина ще се изисква многократно разделяне с повторно нагряване на парата, за да се осигури допустимата влажност, която значително усложняват турбинната централа. Има и други причини за ограничаване на налягането на наситената пара пред турбината.,