Таблица 1 - Параметры теплообменивающихся сред в аппаратах системы теплофикации
| Наименование аппарата | ПСВП | ПСВО 2ст | ПСВО 1ст |
| греющая среда (греющий пар) | |||
| Номер отбора пара (см. рисунок 13.1) | |||
| Давление среды в точке отбора пара, МПа (см. рисунок 13.1) | 0,6 | 0,26 | 0,118 |
| Потеря давления пара в подводящем трубопроводе (по основным отборам пара), % (см. таблицы 13.3 и 13.4) | |||
| Давление среды в аппарате, МПа (см. таблицы 13.3 и 13.4) | 0,564 | 0,242 | 0,109 |
| Температура насыщения в аппарате, оС (t=ts(p)) | 156,43 | 126,33 | 101,933 |
| Энтальпия на входе в аппарат, кДж/кг (см. таблицы 13.3 и 13.4) | 2456,02 | 2834,8 | 2710,88 |
| Энтальпия на выходе из аппарата, кДж/кг (i=i¢(p)) | 659,98 | 530,76 | 427,71 |
| Коэффициент удержания тепла (значения, соответствую-щие водоподогревателям системы регенерации - по эмпирической зависимости) | 0,995 | 0,996 | 0,997 |
| нагреваемая среда (сетевая вода) | |||
| Давление среды, МПа (принято в расчет) | 2,5 | 2,5 | 2,5 |
| Температура на входе в аппарат, оС (см. рисунок 13.1) | |||
| Энтальпия на входе в аппарат, кДж/кг (i = i(p,t)) | 505,3 | 378,8 | 295,0 |
| Температура на выходе из аппарата, оС (см. рисунок 13.1) | |||
| Энтальпия на выходе из аппарата, кДж/кг (i = i(p,t)) | 633,4 | 505,3 | 378,8 |
При составлении таблицы параметров теплообменивающихся сред следует обратить внимание на то, что для каждого аппарата температура греющей среды должна быть выше температуры нагреваемой среды (в том числе на выходе из аппарата).
Уравнение теплового баланса системы теплофикации в целом
т = Gсв (icввых - iсввх) h;
×103 = Gсв(633,4 - 295,0) ×0,94
Отсюда расход сетевой воды равен Gсв = 314,37 кг/с.
Уравнение теплового баланса пикового подогревателя
hпсвп Gг(iвхг - iвыхг) = Gн(iвыхн - iвхн);
,995 Gг (2456,02 - 659,98) = 314,37 (633,4 - 505,3).
Отсюда расход греющего пара на пиковый подогреватель равен
псвп = Gг = 22,53 кг/с.
Уравнение теплового баланса основного подогревателя 2-й ступени
hпсво2ст[Gг1(iвхг1 - iвыхг) + Gг2(iвхг2 - iвыхг)] = Gн(iвыхн - iвхн);
,996[Gг1(2834,82 - 530,76) + 22,53(659,98 - 530,76)] = 314,37(505,3-378,8).
Отсюда расход греющего пара на подогреватель 2-й ступени равен
Gпсво2ст = Gг1 = 16,07 кг/с.
Уравнение теплового баланса основного подогревателя 1-й ступени
hпсво1ст[Gг1(iвхг1 - iвыхг) + Gг2(iвхг2- iвыхг)] = Gн(iвыхн-iвхн);
,997[Gг1(2710,88-427,71)+(22,53+16,07)∙(530,76-427,71)] = 314,37(378,8-295).
Отсюда расход греющего пара на подогреватель 1-й ступени равен
Gпсво1ст = Gг1 = 9,83 кг/с.
Возврат дренажа из ПСВ в линию основного конденсата между ПНД-3 и ПНД-4. Температура конденсата в этом месте составляет 980С (см. таблицу 13.4), а температура дренажей 1020С (см. таблицу 1).
Расход воды в дренаже
псв = Gпсвп + Gпсво2ст + Gпсво1ст = 22,53 + 16,07 + 9,83 = 48,43 кг/с.
Расход пара на собственные нужды и протечки
Применительно к принятой в расчет установки расходы пара в соответствии с рекомендациями составляют:
Расход пара на собственные нужды - в расчет принято Gсн = 41 кг/с.
Отбор пара на СН - из отбора 3:
рот3 = 0,98 МПа; iсн = 2520,99 кДж/кг.
Возврат Gсн1= 14 кг/с - в деаэратор (горячие сливы):
рсн1 = 0,9 рот3 =0,9 × 0,98 = 0,882 МПа; tсн1 = 130 оС;
сн1 = i(рсн1, tсн1) = 546,729 кДж/кг.
Возврат Gсн2 = 27 кг/с в главный конденсатор (холодные сливы):
рсн2 = ргк = 5 кПа; iсн2 = i¢(ргк) = 137,77 кДж/кг.
Расход пара на протечки - в расчет принято Gпр = 0,004Gт.
Отбор на протечки - свежий пар: i првых = iпг= 2778,8 кДж/кг.
Возврат протечек в главный конденсатор:
првх = i¢(ргк) = 137,77 кДж/кг.
4. Уравнения материальных балансов рабочего контура
Уравнения материальных балансов для каждого теплообменного аппарата составляют с учетом разработанной схемы рабочего контура. При этом целесообразно предварительно составить перечень значений расходов рабочего тела в соответствующих ветвях рабочего контура, которые подлежат определению. Обычно это расход пара на главную турбину Gт, расход греющего пара на пароперегреватель Gпп (если пароперегреватель двухступенчатый, то это Gпп1 и Gпп2) и расходы пара в отборах Gот i. Другие составляющие расходов сред в уравнениях материальных балансов следует выражать только через эти расходы, подлежащие определению.
При составлении уравнений материального баланса (а в последующем и при составлении уравнений теплового баланса) водоподогреватели, содержащие в своем составе охладители дренажа греющей среды, целесоообразно рассматривать как единое целое, т.е. уравнения баланса следует составлять для ВП и его ОД как уравнение баланса одного теплообменного аппарата.
Уравнения материальных балансов содержат расходы сред, используемые также в уравнениях тепловых балансов. Поэтому составление уравнений материальных балансов можно рассматривать как подготовительный этап для составления уравнений тепловых балансов.
Каждое уравнение материального баланса (и соответствующее уравнение теплового баланса) обычно включает в себя несколько значений расходов сред в ветвях рабочего контура как по греющей среде, так и по среде нагреваемой.
Некоторую сложность представляет собой составление выражения расхода нагреваемой среды в каждом теплообменном аппарате. Для решения этого вопроса целесообразно прежде всего записать расход среды на выходе из ЦНД (на входе в ГК), вычитая из расхода пара на турбину все отбираемые расходы:
Gвых цнд = Gвх гк = (Gт - 
Gот i) × хцвд - G птпн - 
Gот i.
При этом расход конденсата на выходе из ГК составит:
вых гк = Gвх гк + Gсн2 + Gпр + G птпн = (Gт - Gот i) × хцвд - Gот i + Gсн2 + Gпр
Заметим, что количество неизвестных величин, подлежащих определению при расчете рабочего контура, всегда на одну больше количества теплообменных аппаратов, для которых можно составить уравнения тепловых балансов. Поэтому предлагается временно считать значение расхода пара на главную турбину Gт величиной известной. Это приведет к тому, что при разрешении системы уравнений балансов значения расходов пара в ветвях контура будут выражены через Gт. Значение Gт будет раскрыто на заключительном этапе расчета через заданную мощность генератора электроэнергии.
Обычно неизвестных величин расходов пара достаточно много - 10...12. Количество уравнений должно быть таким же. Поэтому система уравнений громоздка, а совместное решение ее трудоемко. В то же время многие из уравнений охватывают не все неизвестные величины. Иногда удается выявить группу уравнений, охватывающих небольшое количество одинаковых неизвестных величин. Тогда решение такой группы уравнений может быть выполнено автономно. В некоторых случаях удается выделить отдельное уравнение с одной неизвестной, которое может быть решено автономно. Его следует решить первым, в последующих уравнениях полученную величину можно использовать как известное значение. Анализ состава уравнений материальных балансов по перечню входящих в них неизвестных величин (расходов сред) позволит выявить рациональную последовательность составления и решения уравнений тепловых балансов.
Кроме того, уравнение материального баланса деаэратора (аппарата смешивающего типа с большим количеством входов) может быть использовано для самопроверки правильности составления расходов сред во всех входах деаэратора. Для этого значения расходов сред на входах в деаэратор следует сложить и сумму сравнить со значением расхода воды на выходе из деаэратора. При этом значение расхода на выходе следует получить, двигаясь от парогенератора. Его массовая паропроизводительность обычно составляет сумму расходов пара на турбину Gт, на пароперегреватель Gпп (или на его вторую ступень Gпп2, если пароперегреватель двухступенчатый) и протечки пара Gпрот.
Ниже изложена последовательность составления уравнений материальных балансов рабочего контура применительно к принятому в расчет варианту установки.
Перечень расходов сред, определяемых из расчета рабочего контура:т - расход пара на входе в ЦВД.пп - расход греющего пара на пароперегреватель;от1 - расход греющего пара отбора №1 (на ПВД-7);от2 - расход греющего пара отбора №2 (на ПВД-6);от3 - расход греющего пара отбора №3 (на деаэратор и СH);от4 - расход греющего пара отбора №4 (на ПHД-5 и ПСВП);от5 - расход греющего пара отбора №5 (на ПHД-4 и ПСВО 2ст);от6 - расход греющего пара отбора №6 (на ПHД-3 и ПСВО 1ст);от7 - расход греющего пара отбора №7 (на ПHД-2);от8 - расход греющего пара отбора №8 (на ПHД-1);
Уравнение материального баланса ПHД-1:
вх1 + Gвх2 = Gвых;вх1 = Gот8;
Gвх2 = Gвых гк = (Gт - 
Gот i) × хцвд - Gот i + Gсн2 + Gпр;вых = (Gт - Gот i) × хцвд - 
Gот i. + Gсн2 + Gпр
Неизвестные расходы, входящие в уравнение:от1, Gот2, Gот3, Gот4,Gот5,Gот6, Gот7, Gот8.
Уравнение материального баланса ПHД-2:
вх1 + Gвх2 + Gвх3 = Gвых;вх1 = Gот7;вх2 = Gот5 + Gот6 - Gпсво2ст - Gпсво1ст;
Gвх3 = Gвых пнд1 = (Gт - 
Gот i) × хцвд - Gот i + Gсн2 + Gпр;
Gвых = (Gт - Gот i) × хцвд + Gсн2 + Gпр - Gпсво2ст - Gпсво1ст.
Неизвестные расходы, входящие в уравнение:от1, Gот2, Gот3, Gот4,Gот5,Gот6, Gот7.
Уравнения материальных балансов ПHД-3:
гвх1 + Gгвх2 = Gгвых; Gнвх = Gнвых.гвх1 = Gот6 - Gпсво1ст;гвх2 = Gот5 - Gпсво2ст;гвых = Gот6 - Gпсво1ст + Gот5 - Gпсво2ст;
Gн = Gвых пнд2 = (Gт - Gот i) × хцвд + Gсн2 + Gпр - Gпсво2ст - Gпсво1ст.
Неизвестные расходы, входящие в уравнения:от1, Gот2, Gот3, Gот4,Gот5, Gот6.
Уравнения материальных балансов ПHД-4:
гвх = Gгвых; Gнвх1 + Gнвх2 = Gнвых.г = Gот5 - Gпсво2ст;
Gн вх1 = Gн пнд3 = (Gт - 
Gот i) × хцвд + Gсн2 + Gпр - Gпсво2ст - Gпсво1ст;
Gнвх2 = Gпсв = Gпсвп + Gпсво2ст + Gпсво1ст;
Gнвых = (Gт - 
Gот i) × хцвд + Gсн2 + Gпр + Gпсвп.
Неизвестные расходы, входящие в уравнения: Gот1, Gот2, Gот3, Gот4, Gот5.
Уравнения материальных балансов ПHД-5:гвх = Gгвых; Gнвх = Gнвых.г = Gот4 - Gпсвп;
Gн = Gнвых пнд4 = (Gт - Gот i) × хцвд + Gсн2 + Gпр + Gпсвп.
Неизвестные расходы, входящие в уравнения: Gот1, Gот2, Gот3, Gот4.
Уравнение материального баланса деаэратора:
вх1 + Gвх2 + Gвх3 + Gвх4+ Gвх5+ Gвх6 = Gвых;вх1 = Gот3 - Gсн; Gвх2 = Gсн1; Gвх3 = Gот1 + Gот2;
Gвх4 = Gот4 - Gпсвп; Gвх5 = Gс = (Gт - Gот i) × (1 - хцвд);вх6 = Gн пнд5 = (Gт - Gот i) × хцвд + Gсн2 + Gпр + Gпсвп;
Gвых = Gт + Gпр.
Неизвестные расходы, входящие в уравнение: Gот1, Gот2, Gот3, Gот4.
Проверка правильности составления расходов на деаэратор:
SGвх = Gот3 - Gсн + Gсн1+ Gот1 + Gот2+ Gот4 - Gпсвп +(Gт - Gот i) ´ (1- хцвд)+ (Gт- Gот i) × хцвд + Gсн2 + Gпр + Gпсвп = Gт + Gпр = Gвых
Уравнения материальных балансов ПВД-6:
гвх1 + Gгвх2 = Gгвых; Gнвх = Gнвых.гвх1 = Gот2; Gгвх2 = Gот1; Gгвых = Gот1 + Gот2;н = Gнвых д = Gт + Gпр.
Неизвестные расходы, входящие в уравнения: Gот1, Gот2.
Уравнения материальных балансов ПВД-7:гвх = Gгвых; Gнвх = Gнвых.г = Gот1;н = Gн пвд6 = Gт+ Gпр.
Неизвестный расход, входящий в уравнения: Gот1.
Уравнения материальных балансов пароперегревателя:
г вх = Gг вых; Gнвх = Gнвых.;г = Gпп;
Gн = Gвыхцвд × хцвд = (Gт - 
Gот i) × хцвд.
Неизвестные расходы, входящие в уравнения: Gпп, Gот1, Gот2, Gот3,Gот4.
Перечень неизвестных расходов, входящих в уравнения материальных балансов, целесообразно для наглядности свести в таблицу (см. таблицу 2).
Таблица 2 - Неизвестные расходы, входящие в уравнения
| Наименование уравнений материальных балансов | Расходы рабочего тела | ||||||||
| Gот1 | Gот2 | Gот3 | Gот4 | Gот5 | Gот6 | Gот7 | Gот8 | Gпп | |
| Уравнение: ПНД-1 | Å | Å | Å | Å | Å | Å | Å | Å | |
| ПНД-2 | Å | Å | Å | Å | Å | Å | Å | ||
| ПНД-3 | Å | Å | Å | Å | Å | Å | |||
| ПНД-4 | Å | Å | Å | Å | Å | ||||
| ПНД-5 | Å | Å | Å | Å | |||||
| Деаэратора | Å | Å | Å | Å | |||||
| ПВД-6 | Å | Å | |||||||
| ПВД-7 | Å | ||||||||
| ПП | Å | Å | Å | Å | Å |
С учетом перечня неизвестных расходов, входящих в уравнения материальных балансов, принята последовательность решения уравнений тепловых балансов:
ПВД-7 - определяется Gот1;
ПВД-6 - определяется Gот2;
деаэратор и ПHД-5 решаются совместно: определяются Gот3 и Gот4;
ПHД-4 - определяется Gот5;
ПHД-3 - определяется Gот6;
ПHД-2 - определяется Gот7;
ПHД-1 - определяется Gот8;
пароперегреватель - определяется Gпп.
. Параметры теплообменивающихся сред рабочего контура
Нагреваемая среда в поверхностных теплообменных аппаратах рабочего контура - однофазная среда, находящаяся вне линии насыщения (недогретая вода или перегретый пар). Для определения энтальпии такой среды требуется знание ее температуры и давления.
Температурный режим в конденсатно-питательной системе рассмотрен ранее и отражен в таблицах 13.3 и 13.4. Температурный режим перегреваемого пара также рассмотрен ранее в подразделе 12.7.
Температура нагреваемой среды на входе в поверхностный подогреватель системы регенерации принимается равной температуре среды на выходе из предыдущего подогревателя. При совместном рассмотрении всех поверхностных подогревателей можно таким образом оценить значения принимаемых в расчет температур нагреваемой среды для всех подогревателей на входе и на выходе из них.
Что касается давления нагреваемой среды в подогревателях, то оно определяется давлением в начальной и конечной точках участка конденсатно-питательной системы, давлением соответствующего насоса (КН1, КН2, ПН) и гидравлическими сопротивлениями элементов системы. Все эти параметры конденсатно-питательной системы входят составными слагаемыми в расчетные выражения для определения давления соответствующего насоса. Имея значения давлений насосов и значения их составляющих можно оценить давления среды на входе и выходе каждого водоподогревателя (ВП).
Давление каждого насоса определяется разностью давлений в точке, куда подается перекачиваемая жидкость, и в точке забора жидкости, гидравлическими сопротивлениями тракта а также геодезической составляющей - разностью давлений на концевых участках тракта, вызванной разностью высот их расположения. Гидравлические сопротивления конденсатной системы от главного конденсатора до деаэратора преодолеваются конденсатными насосами, после деаэратора - питательным насосом.
Конденсатных насосов может быть два: первого подъема КН1 (преодолевает гидравлические сопротивления от главного конденсатора до выхода из блочной обессоливающей установки) и второго подъема КН2 (преодолевает гидравлические сопротивления участка конденсатного трубопровода, охватывающего все подогреватели низкого давления поверхностного типа). Питательная система для АЭС обычно компонуется по одноподъемной схеме. Питательный насос АЭС преодолевает гидравлические сопротивления всех подогревателей высокого давления, питательного трубопровода, питательного регулирующего клапана, парогенератора.
Применительно к варианту принятой в расчет энергоустановки определение давления насосов конденсатно-питательной системы и давлений среды в ее характерных точках изложено ниже.
Давление конденсатного насоса первого подъема
ркн1 = рпнд-1 - ргк + Dрбоу + Dропу + Dрк.тр + Dррку гк + Dргеод = 0,0162 - 0,005 + 0,3 + 0,055 + 0,12 + 0,3 + 0,15 = 0,9362 МПа.
В расчет принято ркн1 = 0,95 МПа.