Определение параметров пара перед турбиной

[1, стр. 18, табл. 2]

,

где - температура выхода теплоносителя из активной зоны.

,

где - температура теплоносителя во втором контуре;

- потеря температуры теплоносителя на нагрев труб, , .

[1, стр. 13, табл. 1]

,

где - давление на выходе парогенератора;

- потеря давления пара на паропроводе, 5 МПа, .

[1, стр. 17, табл. 2]

Описание построения i-s диаграммы процесса расширения пара в турбине

Графическое отображение процесса расширения пара в турбине приведено в приложении А.

Параметры пара при построении i-s диаграммы приведены в таблице 1.

 

Таблица 1- Параметры пара при построении i-s диаграммы

Точка	Давление Р, МПа	Температура, t° C	Энтальпия i, кДж/кг
a	Pa=P0=4,8	ta =t0=261,4
a′	Pa′ = 0,95Pa=0,95·4,8=4,56	ta′ = t0 =261,4
b	Pb =15% Pa =0,684	tb =tsP =163,80		хb=0,87
a″	P a″ = Pразд. = Pb =0,684	t a′′ = tsP =163,80
a′′′	Pa′′′=0,76	ta′′′= tsP=168
c	Pc = 0,95Pb =0,649	tc = tsP =162		хс=0,99
c′	Pc′=0,95Pb=0,649	tc′= tsP=162
d	Pd=0.95Pc =0,62	td= t0-20º =241,4
d′	Pd′ =0,95Pd =0,59	td′ = td = 241,4
d″	Pd′′ =Pк =0,0045	td′′ = tsP= 31
d″′	Pd′′′=0,95	td′′′ = tsP = 177,6
e	Pe = Pк =0,0045	te= tsP =31

Энтальпия определена из [i-s диаграмма] и из [1,стр. 13, табл. 1]

Располагаемый теплоперепад:

(H_a)^ЦВД = i _a′ - i _a″ =2810-2460 = 380 (кДж/кг)

(H_d)^ЦHД = i _d′ - i _d″ =2947-2170 = 777 (кДж/кг)

Действительный теплоперепад:

(H_i)^ЦBД = (H_a)^ЦBД = 380 0,85 = 323 (кДж/кг)

(H_i)^ЦHД = (H_d)^ЦHД = 777 0,92 = 660 (кДж/кг)

i _d″′ = i _d′ - (H_i)^ЦHД=2947-660=2287 (кДж/кг)

где аa’-потери давления пара на паровпускных устройствах ЦВД;

a’ a” – идеальный адиабатический процесс расширения пара ЦВД;

a’b - характеризует действительное расширение пара в ЦВД;

c d - характеризует процесс перегрева пара;

d d’ - потери давления пара на паровпускных устройствах ЦНД;

d’ d” – идеальный адиабатический процесс расширения пара ЦHД;

d’е - характеризует процесс расширения пара в ЦНД.

Конденсатор

Конденсаторы служат для конденсации отработанного пара турбины при заданном вакууме. Они представляют собой преимущественно рекуперативные поверхностные теплообменники. В ядерных энергетических установках используются в основном горизонтальные конденсаторы.

В соответствии с рисунком 3 в корпусе I имеются трубные доски 2, в которых закреплены трубки 4. К трубным доскам примыкают водяные камеры охлаждающей воды. Пар в конденсатор поступает через патрубок 8, конденсируется на поверхности горизонтальных труб и собирается в конденсатосборник 11. В паре всегда присутствует некоторое количество не конденсирующих газов (воздуха) за счёт присосов и продуктов радиолиза в одноконтурных установках. Для их удаления предусмотрен патрубок 10.

1 – корпус; 2 – трубные доски; 3, 5 – задняя и передняя водяные камеры охлаждающей воды; 4 – трубы; 6, 7, 8, 10 – патрубки; 9 – охладитель воздуха; 11 – конденсатосборник.

Рисунок 3- Схема поверхностного конденсатора

 

Вместе с воздухом откачивается и некоторая часть пара. Для уменьшения объёма откачиваемой смеси она переохлаждается в специально выделенном пучке 9, который называют охладителем воздуха. Конденсат в конденсатосборнике не должен переохлаждаться во избежание насыщения его газом. Поэтому воздухоохладитель должен размещаться на достаточном удалении от конденсатосборника. Охлаждающая вода в конденсаторе совершает один или несколько ходов - преимущественно, как показано на схеме, два хода.

Температура насыщения в конденсаторе определяется соотношением Т_S= dT+Tох₂, где dT – температурный напор на выходе воды из конденсатора; Tох₂ - конечная температура охлаждающей воды.

Величина Т_S зависит от кратности охлаждения, т.е. от отношения расхода охлаждающей воды к расходу пара. Давление пара в конденсаторе, соответствующее Т_S, принимается от температуры охлаждающей воды; в ядерных энергетических установках с турбинами на влажном паре оно может быть повышено из-за ограниченной пропускной способности последних ступеней цилиндров низкого давления.

Основные принципы компоновки трубного пучка конденсатора следующие:

- компоновка пучка с центральным или боковым отсосом воздуха должна быть такой, чтобы обеспечивать минимальные потери на входе в пучок;

- трубный пучок выполняется в виде многократно свернутой ленты симметрично относительно вертикальной оси конденсатора с глубокими проходами на внешней стороне пучка. В глубоких внешних паровых проходах паровой поток обеспечивает регенеративный подогрев стекающего с трубок конденсата и его деаэрацию;

- обеспечивается свободный доступ пара через боковые и центральные проходы в нижнюю часть пучка для регенерации и деаэрации стекающего конденсата. Выбирается малая глубина пучка в направлении хода пара (12-16 труб при скоростях пара на входе не более 100-120 м/с);

- выделяется зона охладителя;

- для снижения парового сопротивления конденсатора создаются внутренние проходы для паровоздушной смеси. Проходы должны иметь наиболее короткий и по возможности прямой путь к месту отсоса (откачки);

- обеспечиваются улавливание и отвод конденсата на промежуточных уровнях по высоте пучка для предотвращения переохлаждения конденсата и уменьшения парового сопротивления пучка. Конденсаторы охлаждаются как пресной, так и соленой водой. Для конденсаторных трубок на пресной воде используется преимущественно латунь Л-68, а на морской воде ЛО-70-1. В конденсаторах АЭС трубки выполнены из медно-никелевого сплава МНЖМ-5-1-1 (93% меди, 5 % никеля, 1 % железа; примеси – менее 0,3%), а трубные доски – из стали 12Х18Н9Т. Используются трубки диаметром 16-32 мм с толщиной стенки 1-2 мм. Скорость воды в трубках 1-2,5 м/с на пресной воде и до 1,5 м/с – на морской.

Конденсатный насос

Конденсатные насосы имеют подачу до 1600 м³/ч (445 л/с), напор 20—220 м,

допустимую высоту всасывания 1,6—2,8 м. Привод насосов стационарных ЯЭУ почти

исключительно электрический, а на судах возможен турбинный. Частота вращения 980—2950 об/мин. Насосы имеют одну или несколько ступеней. Крупные конденсатные насосы имеют вертикальное исполнение с нижним расположением первой ступени. Для улучшения

антикавитационных свойств насоса первая ступень выполняется двухпоточной с уширенным входом или с предвключенным шнеком, так как насос работает в условиях глубокого вакуума на входе и температура конденсата близка к температуре насыщения. Конструкция насоса должна обеспечить отсутствие присосов на стороне всасывания и минимум утечек на стороне нагнетания.

На рисунке 4 приведена типичная конструкция вертикального двухкорпусного конденсатного насоса. Внутренний корпус — литой с разъемом, параллельным оси вала. Полости всасывания и нагнетания разделены диафрагмой. Насос имеет пять последовательно включенных центробежных ступеней и предвключенный шнек. Ступени 2, 3 и 4, 5 для компенсации осевого усилия включены навстречу друг другу. Уплотнение — сальниковое. Вал опирается на два подшипника: нижний радиальный встроенный подшипник

 

1 – наружный корпус; 2 – внутренний корпус; 3 – ротор; 4 – нижний подшипник; 5 – патрубок всасывания; 6 – диафрагма; 7 – патрубок нагнетания; 8 – верхний подшипник

Рисунок 4- Вертикальный конденсатный насос

 

скольжения и верхний радиально-осевой выносной шариковый подшипник с масляной смазкой. Жидкость для смазки нижнего подшипника отбирается перед уплотнением. Внутренняя выемная часть насоса может быть демонтирована без отсоединения всасывающего и напорного трубопроводов.

 

 

Подобные насосы разработаны для подачи от 400 до 850 м³/ч с напором около 400 м.

Работают насосы при достаточно высоких давлениях и температуре на входе (6—6,5 МПа и 525—555 К), частота вращения 5000—5500 об/мин. Турбонасос объединяет в едином корпусеодноступенчатый центробежный насос и приводную гидравлическую одноступенчатую радиальную турбину. Колесо гидротурбины расположено между двумя гидростатическими подшипниками скольжения, смазываемыми водой.