Регулирование мощности ЯЭУ АЭС

При более рациональной компоновке трубного пучка увеличения величины t_ср при малых паровых нагрузках может не быть.

Характер хода кривой изменения t_ср показан на рисунке 36.

Рисунок 36 - Характер изменения среднего температурного напора теплопередачи в конденсаторе с изменением паровой нагрузки:

1 - компоновка трубного пучка более рациональная;

2 - менее рациональная компоновка трубного пучка

Для получения зависимости температуры конденсации t_к от паровой нагрузки необходимо просуммировать составляющие выражения (20). Разумеется, каждое слагаемое должно быть выражено в функции паровой нагрузки. При этом все составляющие должны быть определены при одинаковой температуре охлаждающей воды и при одинаковом ее расходе. В результате суммирования получим кривую t_к = f(G_п) - см. рисунок 37.

Рисунок 37 - Суммирование кривых t_ов^вх, t_ов и t_ср

Если для всех возможных значений температуры конденсации t_к определить давление насыщения и принять его как давление конденсации р_к, то можно построить кривую р_к = f(G_п). Эта кривая представляет собой характеристику конденсатора по давлению конденсации в функции паровой нагрузки при той температуре охлаждающей воды на входе в конденсатор t_ов^вх и при том расходе охлаждающей воды G_ов, при которых определялись составляющие выражения (20). Очевидно, что вид кривой р_к = f(G_п)будет индивидуальным для каждого конденсатора, но характер ее практически всегда соответствует кривой, показанной на рисунке 38.

Рисунок 38 - Характеристика конденсатора р_к = f(G_п)

Заметим, что характер кривой р_к = f(G_п) несколько напоминает характер кривой t_к = f(G_п), показанной на рисунке 37, но не повторяет ее, так как зависимость р_s = f(t) - не прямая пропорциональность.

Для определения влияния температуры охлаждающей воды на входе в конденсатор t_ов^вх на вид кривой р_к = f(G_п) необходимо повторить определение трех составляющих выражения (20) при новом значении t_ов^вх, получить новые значения t_к = f(G_п) и построить новую кривую р_к = f(G_п). Для оценки изменения хода этой кривой проследим влияние изменения температуры охлаждающей воды на входе в конденсатор на составляющие выражения (20).

Первое слагаемое - t_ов^вх - неизменно и соответствует новому рассматриваемому режиму по значению t_ов^вх.

Второе слагаемое - 0,5t_ов практически не зависит от температуры охлаждающей воды.

Третье слагаемое - t_ср существенно зависит от t_ов^вх. Эта зависимость весьма сложная, охватывает много определяющих факторов и не имеет точного аналитического выражения. В практике расчетов теплопередачи в конденсаторе для учета влияния температуры охлаждающей воды на входе в конденсатор на теплопередачу пользуются различными эмпирическими зависимостями. Хорошие результаты дают зависимости, предложенные Л.Д. Берманом. Для качественной оценки влияния значения t_ов^вх на величину t_ср можно ограничиться рассмотрением графического изображения зависимости коэффициента теплопередачи К от температуры t_ов^вх, полученной экспериментально для одного из вариантов конденсатора (см. рисунок 39).

Рисунок 39 - Влияние температуры охлаждающей воды на коэффициент теплопередачи K

Тогда в соответствии с выражением (25) можно утверждать, что средний температурный напор теплопередачи t_ср при снижении температуры охлаждающей воды на входе в конденсатор возрастает (особенно заметно при малых значениях t_ов^вх). Сопоставление изменений трех слагаемых зависимости (20) приводит к выводу, что при снижении температуры охлаждающей воды температура конденсации (следовательно, и давление в конденсаторе) снижается, но темп снижения при малых значениях t_ов^вх заметно меньше.

Аналогичным образом можно выявить влияние расхода охлаждающей воды G_ов на давление в конденсаторе р_к.

Первое слагаемое выражения (20) - t_ов^вх от расхода воды G_ов не зависит.

Второе слагаемое - 0,5t_ов в соответствии с формулой (23) - величина, обратно пропорциональная расходу воды.

Поведение третьего слагаемого - t_ср выясним, как и в предыдущем случае, с помощью графических зависимостей, полученных опытным путем. Для одного из вариантов конденсатора на рисунке 40 показано изменение коэффициента теплопередачи К.

Рисунок 40 - Влияние скорости охлаждающей воды в трубках на коэффициент теплопередачи

Заметим, что опытная зависимость величины К приведена в функции скорости воды в трубках w_в. Но так как с большой степенью точности можно принять скорость воды и массовый расход воды прямо пропорциональными величинами, то можно считать, что характер изменения коэффициента теплопередачи К в функции расхода воды будет тот же.

Как следует из рисунка 40, значение коэффициента теплопередачи К уменьшается с уменьшением расхода охлаждающей воды. Причем, интенсивность снижения К возрастает с увеличением температуры охлаждающей воды.

Сопоставление изменений трех слагаемых зависимости (20) позволяет утверждать, что с уменьшением расхода охлаждающей воды температура конденсации и давление в конденсаторе повышаются. Причем с повышением температуры охлаждающей воды темп повышения давления р_к увеличивается.

Обычно характеристики конденсатора по давлению конденсации р_к как функцию трех величин - G_п, G_охл.в, t_о.в^вх - для каждого реального конденсатора представляют в виде семейства кривых. Пример такого семейства кривых показан на рисунке 41.

При практическом использовании семейства кривых следует иметь в виду, что целесообразно подбирать такое сочетание параметров охлаждающей воды (расход и температуру), чтобы не опускаться заметно ниже номинального давления в ГК. В противном случае в конденсаторе сокращается зона массовой конденсации и появляется зона переохлаждения конденсата, что, во-первых, увеличивает затраты энергии на ее последующий нагрев и снижает экономичность установки, и, во-вторых, при переохлаждении конденсата увеличивается его насыщение растворяющимися газами. Это усиливает коррозию конструкционных материалов конденсатно-питательной системы.

Для поддержания давления в конденсаторе ближе к номинальному значению в зимнее время применяют байпасирование части охлаждающей воды помимо водоохлаждающих устройств (брызгальные бассейны, градирни). Это способствует повышению температуры охлаждающей воды на входе в конденсатор. Кроме того, уменьшают расход охлаждающей воды, для чего уменьшают частоту вращения насосов технического водоснабжения (обычно насосы являются двухскоростными), уменьшают угол наклона рабочих лопастей насоса.

Рисунок 41 - Характеристики конденсатора турбоагрегата К-1000-60/3000

Все эти меры (и частичное байпасирование водохлаждающих устройств, и уменьшение расхода охлаждающей воды на конденсатор) способствуют также уменьшению затрат электроэнергии и таким образом повышают КПД нетто.

Список литературы

энергоблок турбогенератор ядерный

1. Внешние воздействия природного происхождения на глубинные захоронения долгоживущих радиоактивных отходов / И.В. Калиберда, А.Г. Левин, Д.В. Мурлис и др. // Атомная техника за рубежом. - 2003. - № 2. - С.3-7.

2. Герасимов А.С., Зарицкая Т.С., Рубик А.П. Справочник по образованию нуклидов в ядерных реакторах. - М.: Энергоатомиздат, 2009. - 575 с.

3. Доклады конференции ЯО России «Новые ядерные технологии и роль ядерной энергетики деления и синтеза» (Москва, 14-18 октября 2006 г.) // Атомная энергия. - 2006. - Вып. 81, С. 83-160.

4. Доклады 8-й ежегодной конференции ЯО России «Использование ядерной энергии: состояние, последствия, перспективы» // Атомная энергия. - 2007. - Вып. 83, № 6. - С. 393-469.

5. Елагин Ю.Г. Менеджмент радиоактивных отходов // Атомная техника за рубежом. - 2010. - № 3. - С.3-12.

6. Жак Ф. Современное состояние проблемы радиоактивных отходов во Франции // Атомная техника за рубежом. - 2003. - № 11. - С.29-34.

7. Карпов В.А. Топливные циклы и физические особенности высокотемпературных реакторов. - М.: Энергоатомиздат, 2005. - 128 с.

8. Кесслер Г. Ядерная энергетика. - М.: Энергоатомиздат, 2006. - 264 с.

9. Материаловедение и проблемы энергетики /Дж. Синфельд, М. Симнад, Дж. Хоув и др. - М.: Мир, 2002. - 576 с.

10. Махова В.А., Колесникова Н.М., Приображенская Л.Б. Реорганизация атомной промышленности Франции // Атомная техника за рубежом. - 2003. - № 1. - С. 15-17.

11. Нигматулин И.Н., Нигматулин Б.И. Ядерные энергетические установки. - М.: Энергоатомиздат, 2006. - 168 с.

12. Подготовка облученного ядерного топлива к химической переработке / А.Т. Агинков, Э.А. Ненарокомов, В.Ф. Савельев, А.Б. Ястребов. - М.: Энергоатомиздат, 2012. - 128 с.

13. Справочник по ядерной энерготехнологии /Ф. Ран, А. Адамантиадес, Дж. Кентон, Ч. Браун. - М.: Энергоатомиздат, 2009. - 752 с.

14. Чопин Г., Ридбкерг Я. Ядерная химия. Основы теории и применения. - М.: Энергоатомиздат, 2004. - 304 с.

Размещено на Allbest.ru