1、壓水堆核電廠二回路熱力系統初步設計說明書班 級：20101513學 號：2010151305姓 名：王洋洋院系名稱：核科學與技術學院專業名稱：核工程與核技術指導老師：劉中坤 2013年6月目錄摘要.21設計內容及要求. 22熱力系統原則方案確定. 3. 3. 3. 43熱力系統熱平衡計算. 93.1熱平衡計算方法. 93.2熱平衡計算模型. 93.3熱平衡計算流程. 133.4計算結果及分析. 134結論. 14附錄.15附表1已知條件和給定參數.15附表2選定的主要熱力參數匯總表.16附表3熱平衡計算結果匯總表. 22參考文獻.23程序及結果顯示.23附圖1原則性熱力系統圖.26摘要初步設計

2、壓水堆核電廠二回路熱力系統，使二回路能安全經濟的完成其主要功能：將蒸汽發生器所產生的蒸汽送往汽輪機，驅動汽輪機運行，將蒸汽的熱能轉換為機械能；汽輪機帶動發電機運行，將汽輪機輸出的機械能轉換為發電機輸出的電能。在確定二回路系統原則方案的基礎之上，通過合理的參數選擇與相關模型（物理模型、數學模型）的建立，對二回路系統各個環節確定其主要的工質參數。之后利用逐次近似法（通過編程）結合熱量平衡方程、質量平衡方程和汽輪機功率方程進行二回路系統原則方案進行100%功率下的熱平衡計算，確定核電廠效率、總蒸汽產量、總給水量、汽輪機耗氣量、給水泵功率和揚程等主要參數，為二回路熱力系統方案的進一步設計和優化提供基礎

3、。1.設計內容及要求設計內容本課程設計的主要任務，是根據設計的要求，擬定壓水堆核電廠二回路熱力系統原則方案，并完成該方案在滿功率工況下的熱平衡計算。本課程設計的主要內容包括：（1）確定二回路熱力系統的形式和配置方式；（2）根據總體需求和熱工約束條件確定熱力系統的主要熱工參數；（3）依據計算原始資料，進行原則性熱力系統的熱平衡計算，確定計算負荷工況下各部分汽水流量及其參數、供熱量及全廠性的熱經濟指標；（4）編制課程設計說明書，繪制原則性熱力系統圖。設計要求本課程設計是學生在學習核動力裝置與設備、核電廠運行課程后的一次綜合訓練，是實踐教學的一個重要環節。通過課程設計使學生進一步鞏固、加深所學的理論

4、知識并有所擴展；學習并掌握壓水堆核電廠二回路熱力系統擬定與熱平衡計算的方法和基本步驟；鍛煉提高運算、制圖和計算機應用等基本技能；增強工程概念，培養學生對工程技術問題的嚴肅、認真和負責態度。通過課程設計應達到以下要求：（1）了解、學習核電廠熱力系統規劃、設計的一般途徑和方案論證、優選的原則；（2）掌握核電廠原則性熱力系統計算和核電廠熱經濟性指標計算的內容和方法；（3）提高計算機繪圖、制表、數據處理的能力；（4）培養學生查閱資料、合理選擇和分析數據的能力，掌握工程設計說明書撰寫的基本原則。2.熱力系統原則方案確定和已知條件壓水堆核電廠采用立式自然循環蒸汽發生器，采用給水回熱循環、蒸汽再熱循環的熱力

5、循環方式，額定電功率為1000MW。汽輪機分為高壓缸和低壓缸，高壓缸、低壓缸之間設置外置式汽水分離再熱器。給水回熱系統的回熱級數為7級，包括四級低壓給水加熱器、一級除氧器和兩級高壓給水加熱器。第1級至第4級低壓給水加熱器的加熱蒸汽來自低壓缸的抽汽，除氧器使用高壓缸的排汽加熱，第6級和第7級高壓給水加熱器的加熱蒸汽來自高壓缸的抽汽。各級加熱器的疏水采用逐級回流的方式，即第7級加熱器的疏水排到第6級加熱器，第6級加熱器的疏水排到除氧器，第4級加熱器的疏水排到第3級加熱器，依此類推，第1級加熱器的疏水排到冷凝器熱井。汽水分離再熱器包括中間分離器、第一級蒸汽再熱器和第二級蒸汽再熱器，中間分離器的疏水排

6、放到除氧器；第一級再熱器使用高壓缸的抽汽加熱，疏水排放到第6級高壓給水加熱器；第二級再熱器使用蒸汽發生器的新蒸汽加熱，疏水排放到第7級高壓給水加熱器。主給水泵采用汽輪機驅動，使用來自主蒸汽管道的新蒸汽，汽輪機的乏汽直接排入主汽輪發電機組的冷凝器，即給水泵汽輪機與主發電汽輪機共用冷凝器。凝水泵和循環冷卻水泵均使用三相交流電機驅動，正常運行時由廠用電系統供電。原則方案壓水堆核電廠二回路系統的主要功能是將蒸汽發生器所產生的蒸汽送往汽輪機，驅動汽輪機運行，將蒸汽的熱能轉換為機械能；汽輪機帶動發電機運行，將汽輪機輸出的機械能轉換為發電機輸出的電能。電站原則性熱力系統表明能量轉換與利用的基本過程，反映了發

7、電廠動力循環中工質的基本流程、能量轉換與利用過程的完善程度。為了提高熱經濟性，壓水堆核電廠二回路熱力系統普遍采用包含再熱循環、回熱循環的飽和蒸汽朗肯循環。壓水堆核電廠二回路熱力系統原理流程圖請參看附圖一。（1）汽輪機組壓水堆核電廠汽輪機一般使用低參數的飽和蒸汽，汽輪機由一個高壓缸、3個低壓缸組成，高壓缸、低壓缸之間設置外置式汽水分離再熱器。單位質量流量的蒸汽在高壓缸內的絕熱焓降約占整個機組絕熱焓降的40%，最佳分缸壓力（即高壓缸排汽壓力）約為高壓缸進汽壓力的12%14%。（2）蒸汽再熱系統壓水堆核電廠通常在主汽輪機的高、低壓缸之間設置汽水分離-再熱器，對高壓缸排汽進行除濕和加熱，使得進入低壓缸

8、的蒸汽達到過熱狀態，從而提高低壓汽輪機運行的安全性和經濟性。汽水分離-再熱器由一級分離器、兩級再熱器組成，第一級再熱器使用高壓缸的抽汽加熱，第二級再熱器使用蒸汽發生器的新蒸汽加熱。中間分離器的疏水排放到除氧器，第一級、第二級再熱器的疏水分別排放到不同的高壓給水加熱器。（3）給水回熱系統給水回熱系統由回熱加熱器、回熱抽汽管道、凝給水管道、疏水管道等組成。回熱加熱器按照汽水介質傳熱方式不同分為混合式加熱器和表面式加熱器，其中高壓、低壓給水加熱器普遍采用表面式換熱器，除氧器為混合式加熱器。高壓給水加熱器采用主汽輪機高壓缸的抽汽進行加熱，除氧器采用高壓缸的排汽進行加熱，低壓給水加熱器采用主汽輪機低壓缸

9、的抽汽進行加熱。高壓給水加熱器的疏水可采用逐級回流的方式，最終送入除氧器；低壓給水加熱器的疏水可以全部采用逐級回流的方式，最終送入冷凝器，也可以部分采用疏水匯流方式，將疏入送入給水管道。選擇給水回熱級數時，應考慮到每增加一級加熱器就要增加設備投資費用，所增加的費用應該能夠從核電廠熱經濟性提高的收益中得到補償；同時，還要盡量避免熱力系統過于復雜，以保證核電廠運行的可靠性。因此，小型機組的回熱級數一般取為13級，大型機組的回熱級數一般取為79級。壓水堆核電廠中普遍使用熱力除氧器對給水進行除氧，從其運行原理來看，除氧器就是一個混合式加熱器。來自低壓給水加熱器的給水在除氧器中被來自汽輪機高壓缸的排汽加

10、熱到除氧器運行壓力下的飽和溫度，除過氧的飽和水再由給水泵輸送到高壓給水加熱器，被加熱到規定的給水溫度后再送入蒸汽發生器。大型核電機組一般采用汽動給水泵，能夠很好地適應機組變負荷運行，可以利用蒸汽發生器的新蒸汽、汽輪機高壓缸的抽汽或者汽水分離再熱器出口的熱再熱蒸汽驅動給水泵汽輪機，因而具有較好的經濟性。給水泵汽輪機排出的乏汽被直接排送到主汽輪發電機組的冷凝器。熱力參數選擇（1）一回路冷卻劑的參數選擇反應堆冷卻劑系統的運行壓力Pc =15.5MPa，冷卻劑壓力對應的飽和溫度為Tcs，選定反應堆出口冷卻劑的過冷度Tsub=18，反應堆出口冷卻劑溫度T co =T c,sT sub18=選定反應堆進出

11、口冷卻劑的溫升為Tc=36,則反應堆進口冷卻劑的溫度：T ci =T coT c（2）蒸汽發生器蒸汽發生器的運行壓力為Ps=6.0MPa，通過查水及水蒸汽表可知，對應的蒸汽發生器飽和蒸汽溫度為Tfh=，對應的飽和水比焓、飽和蒸汽比焓分別為hs，hs”，新蒸汽的干度xfh=0.9975，則新蒸汽的焓值hfh)=2779.89 kJ/kg，一、二次側對數平均溫差為：對數平均溫差在2033范圍內，符合要求。（3）冷凝器循環冷卻水的進口溫度Tsw,1=24，冷凝器中循環冷卻水溫升Tsw=7，冷凝器傳熱端差T =5，則冷凝器凝結水飽和溫度：Tcd =Tsw,1 + Tsw +T=24+7+5=36對應的

12、冷凝器運行壓力Pcd，冷凝器運行壓力對應的飽和水焓hcd。（4）高壓缸高壓缸進口蒸汽壓力為Ph,i=PfhPfh=60.3=5.7MPa，對應的飽和水比焓和飽和蒸汽比焓分別為，hh,is=1196.2 kJ/kg，hh,is”=2787.03 kJ/kg。通過熱平衡計算hfh=hh,is+xh,z(hh,is”-hh,is)，可得高壓缸進口蒸汽干度xh,i，進口蒸汽比焓值hh,ikJ/kg,進口蒸汽的比熵sh,i=5.901kJ/(kgK)，高壓缸的排氣壓力ph,z×ph,i×，假設工質在高壓缸內為等熵膨脹過程，則ph,z=0.798MPa對應的比焓值為kJ/kg，高壓缸的

13、內效率h,i=82.07%，故實際焓值為2779.89-（-2430.557）×0.8207=2493.19kJ/kg。壓力0.798MPa下對應的飽和水焓與飽和蒸汽焓值分別為：hh,zs=720.481kJ/kg，hh,zs”高壓缸出口蒸汽干度可求得為：xsp,i=(2494.639-720.48)/(2767.361-720.481)=0.8667.（5）汽水分離器汽水分離器的進口蒸汽壓力為psp,iMPa，汽水分離器的進口蒸汽干度xsp,i=86.67%，考慮汽水分離器3%的壓力損失，則汽水分離器的出口壓力prh1,i，汽水分離器的出口干度選定為%.（6）第一級再熱器第一級再熱

14、器的進口蒸汽壓力prh1,i=psp,i-psp=0.798-0.024=0.774MPa，第一級再熱器的進口蒸汽干度xrh1,i=99.5%,進口蒸汽的焓值（7）第二級再熱器考慮第一級再熱器3%的壓損，第二級再熱器的進口蒸汽壓力prh2,i=prh1,i-prh1。考慮新蒸汽進入第二級再熱器2%的壓力損失，則第二級再熱器加熱蒸汽的進口壓力為6×=5.88MPa,對應的飽和溫度為，干度為0.997， kJ/kg，考慮第二及再熱器的2%的壓損，則其出口蒸汽壓力為prh2,hs=MPa,第二級再熱器出口蒸汽溫度比加熱蒸汽進口溫度低14，再熱蒸汽出口蒸汽溫度為Trh2,z，利用水及水蒸汽表

15、查得第二級再熱器出口蒸汽焓值為hrz2,o=kJ/kg。第一級再熱器與第二級再熱器平均焓升相同，可求得平均焓升為：hrz=-2755.88）×進而可知第一級再熱器的出口焓值為hrh1,o1kJ/kg,利用水蒸汽表查得第一級再熱器出口蒸汽溫度Trh1,o。（8）低壓缸考慮第二級再熱器出口過熱蒸汽進入低壓缸的壓力損失為MPa，則低壓缸進口蒸汽壓力為pl,i=MPa，焓值是kJ/kg,利用水蒸汽表查得進口蒸汽溫度Tl,i=，進口蒸汽的比熵為sl,i=7.127 kJ/(kgK)。冷凝器的運行壓力為MPa，考慮低壓缸排氣至冷凝器5%的壓力損失，則可求得低壓缸的排氣壓力為pl,z=0.0062

16、58Mpa,利用同求高壓缸出口干度一樣的方法求得低壓缸的排氣干度為xl,z=89.99%,對應的焓值是hl,z=kJ/kg。（9） 給水回熱參數的選擇1)平均焓升分配蒸汽發生器運行壓力MPa下對應的飽和水比焓為hs=，冷凝器運行壓力kPa下對應的凝結水比焓為kJ/kg，每一級加熱器的理論焓升為：kJ/kg蒸汽發生器的最佳給水比焓為：hfw,op=hcd+Zhfw,op=150.84+7×由于蒸汽發生器進口給水壓力比新蒸汽壓力高MPa，故給水壓力為MPa，利用水蒸汽表可知最佳給水溫度Tfw,op，實際給水溫度Tfw往往低于理論上的最佳給水溫度Tfw,op，取系數為0.87，則可求得實際

17、給水溫度TfwTfw,op×=216.62，結合給水壓力MPa，利用水蒸汽表查得實際給水焓值hfw，再次等焓升分配確定每一級加熱器內給水的實際焓升：kJ/kg因為規定除氧器的運行壓力略低于高壓缸的排氣壓力，且除氧器出口水溫等于除氧器運行壓力對應的飽和溫度。結合平均焓升分配法亦可以定出除氧器的運行壓力。經過簡單運算與查表定出除氧器的運行壓力pdea ，對應的除氧器出口給水溫度Tdea，除氧器出口給水焓值hdea。對高壓給水加熱器和低壓給水加熱器進行第二次焓升分配，高壓給水加熱器每一級的焓升為：kJ/kg，低壓給水加熱器每一級的焓升為：kJ/kg。由以上計算可見高壓加熱器與低壓加熱器平均

18、焓升基本一致，而且除氧器的工作壓力也達到了相應要求。2）對每級加熱器及除氧器工質參數的確定取凝水泵的出口壓力為除氧器運行壓力的，則第一級低壓給水加熱器的進口壓力為plfwi,1×=2.350MPa,由于凝水泵對給水比焓影響小，可以忽略掉。則第一級低壓給水加熱器進口給水比焓hlfwi,1，查水蒸汽表可知第一級低壓給水加熱器進口給水溫度，Tlfwi,1。考慮均勻壓降，低壓加熱器通過運算可知每級壓降取MPa為宜，則第一級低壓給水加熱器出口給水壓力為MPa，利用平均焓升可知出口給水比焓值為hlfwo,1=262.964kJ/kg,利用水蒸汽表查得出口給水溫度為Tlfwo,1。對于低壓給水加熱

19、器上端差為2，故可得第一級汽側疏水溫度為，查水蒸汽表知對應的疏水比焓值是2，第一級汽側飽和壓力為MPa。利用同樣的方法，可求得其它低壓級及高壓給水加熱器的相應參數，現將其列如其下：第一級進口給水壓力：p1fwi,1=MPa第一級出口給水壓力：p1fwo,1MPa第一級進口給水比焓：hlfwi,1kJ/kg第一級出口給水比焓：hlfwo,1kJ/kg第一級進口給水溫度：Tlfwi,1=35.51第一級出口給水溫度：Tlfwo,1第一級汽側疏水溫度第一級汽側疏水比焓kJ/kg第一級汽側疏水壓力MPa第二級進口給水壓力：p1fwi,2MPa第二級出口給水壓力：p1fwo,2MPa第二級進口給水比焓：

20、hlfwi,2kJ/kg第二級出口給水比焓：hlfwo,2kJ/kg第二級進口給水溫度：Tlfwi,2第二級出口給水溫度：Tlfwo,2=第二級汽側疏水溫度：第二級汽側疏水比焓：kJ/kg第二級汽側疏水壓力：MPa 第三級進口給水壓力：p1fwi,2MPa 第三級出口給水壓力：p1fwo,2MPa第三級進口給水比焓：hlfwi,2kJ/kg第三級出口給水比焓：hlfwo,2=kJ/kg 第三級進口給水溫度：Tlfwi,2第三級出口給水溫度：Tlfwo,2第三級汽側疏水溫度：第三級汽側疏水比焓：kJ/kg第三級汽側疏水壓力：0.18569MPa 第四級進口給水壓力：p1fwi,4MPa 第四級出

21、口給水壓力：p1fwo,4=0.79MPa第四級進口給水比焓：hlfwi,4kJ/kg 第四級出口給水比焓：hlfwo,4第四級進口給水溫度：Tlfwi,4第四級出口給水溫度：Tlfwo,4第四級汽側疏水溫度： 第四級汽側疏水比焓：kJ/kg第四級汽側疏水壓力 MPa除氧器進口給水比焓：hdea,ikJ/kg除氧器出口給水比焓：hdea,okJ/kg除氧器出口給水溫度：Tdea除氧器運行壓力：pdea=0.758 MPa第六級進口給水壓力：p1fwi,6第六級出口給水壓力：p1fwo,6=第六級進口給水比焓：hlfwi,6kJ/kg 第六級出口給水比焓：hlfwo,6kJ/kg第六級進口給水溫

22、度：Tlfwi,6第六級出口給水溫度：Tlfwo,6第六級汽側疏水溫度： 第六級汽側疏水比焓：8kJ/kg第六級汽側疏水壓力：1.40714MPa第七級進口給水壓力：p1fwi,7=MPa第七級出口給水壓力：p1fwo,7=第七級進口給水比焓：hlfwi,7=8kJ/kg 第七級出口給水比焓：hlfwo,7第七級進口給水溫度：Tlfwi,7=第七級出口給水溫度：Tlfwo,7第七級汽側疏水溫度：2 第七級汽側疏水比焓：9kJ/kg第七級汽側疏水壓力：MPa （10）抽氣參數1）低壓缸抽氣與高壓缸抽汽參數第一級加熱器汽側壓力為MPa，考慮回熱抽氣5%的壓力損失，則第一級抽氣壓力為ples,1=0

23、.02439/0.95=0.02567MPa,運用同求高壓缸排氣干度一樣的方法，結合查水蒸氣表可得第一級抽氣干度xles,1=94.07%，第一級抽汽比焓為，hles,1運用相同的方法可求得其他四級高壓兩級低壓加熱器的抽汽參數，現將其列如其下：第一級抽汽壓力：ples,1 第一級抽汽干度：xles,1=94.07%第一級抽汽比焓：hles,1第二級抽汽壓力：ples,2 第二級抽汽干度：xles,2=97.96%第二級抽汽比焓：hles,2第三級抽汽壓力：ples,3 第三級抽汽干度：xles,3=100%第三級抽汽比焓：hles,3第四級抽汽壓力：ples,4第四級抽汽干度：xles,4=1

24、00%第四級抽汽比焓：hles,4第六級抽汽壓力：phes,6第六級抽汽干度：xhes,6=89.32%第六級抽汽比焓：hhes,6第七級抽汽壓力：phes,7第七級抽汽干度：xhes,7=91.85%第七級抽汽比焓：hhes,72）兩級再熱器抽汽參數第一級再熱器抽汽壓力：prh1,hs=2.7MPa 第一級再熱器抽汽干度：xrh1,hs=92.49% 第一級再熱器抽汽比焓：hrh1,hs=2kJ/kg第二級再熱器抽汽壓力：prh2,hs=5.88MPa 第二級再熱器抽汽干度：xrh2,hs=99.67%第二級再熱器抽汽比焓：hrh1,hs=2kJ/kg3熱力系統熱平衡計算計算方法進行機組原則

25、性熱力系統計算采用常規計算法中的串聯法，對凝汽式機組采用“由高至低”的計算次序，即從抽汽壓力最高的加熱器開始計算，依次逐個計算至抽汽壓力最低的加熱器。這樣計算的好處是每個方程式中只出現一個未知數，適合手工計算。熱力計算過程使用的基本公式是熱量平衡方程、質量平衡方程和汽輪機功率方程。計算模型(1) 蒸汽發生器總蒸汽產量的計算已知核電廠的輸出電功率為Ne，假設電廠效率為e,NPP,則反應堆功率為通過對蒸汽發生器列質量守恒與熱量守恒方程，可求蒸汽發生器的蒸汽產量為：式中,1一回路能量利用系數，取0.99；hfh蒸汽發生器出口新蒸汽比焓，kJ/kg；hs蒸汽發生器運行壓力下的飽和水焓，kJ/kg；hf

26、w蒸汽發生器給水比焓，kJ/kg；d5%.（2）蒸汽發生器給水流量計算（3）給水泵有效輸出功率計算式中：Gfw給水泵的質量流量，kg/s；Hfwp給水泵的揚程，MPa；fw為給水的密度，kg/m3。（4）給水泵汽輪機理論功率計算式中：fwp,p汽輪給水泵組的泵效率；fwp,ti給水泵組汽輪機內效率；fwp,tm給水泵組汽輪機機械效率fwp,tg給水泵組汽輪機減速器效率（5）給水泵汽輪機耗汽量計算式中：Hfh為新蒸汽比焓Hh,z為高壓缸排汽比焓（6）低壓給水加熱器抽汽量計算假設凝水量Gcd的數值，然后通過熱量守恒方程即可確定各低壓給水加熱器的抽汽量，現將其表達式列如其下：第四級：第三級：第二級：

27、第一級：式中：Gles,i第i級低壓加熱器的抽汽量，kg/s；hfw每級加熱器的平均焓升，kJ/kg；h加熱器效率；Hc(i)第i級加熱器抽汽比焓，kJ/kg；Hw(i)第i級加熱器疏水比焓，kJ/kg。（7）低壓缸耗氣量計算通過質量守恒方程可以確定低壓缸的耗汽量：（8）再熱器加熱蒸汽量計算通過熱平衡方程可以確定再熱蒸汽的加熱蒸汽量：第一級：第二級：式中：Gzc,1第一級再熱器加熱蒸汽量，kg/s；Gzc,2第二級再熱器加熱蒸汽量，kJ/kg；hrh再熱器平均焓升，kJ/kg；Hzc,i第i級再熱器加熱蒸汽的焓值，kJ/kg；Hzs,i第i級再熱器疏水焓值，kJ/kg。（9）高壓給水加熱器抽汽

28、量計算通過熱量平衡的方法確定：式中：Ghes,i第i級高壓加熱器的抽汽量，kg/s;hfw每級加熱器的平均焓升，kJ/kg；（10）汽水分離器疏水流量計算利用質量守恒方程即可求得：式中：Gfss分離器至除氧器的疏水流量，kg/s;Gs,lp低壓缸的耗氣量，kg/s；xrh1,i第一級再熱器的進口干度；xsp,i汽水分離器的進口干度。（11）除氧器耗氣量計算利用熱量守恒方程計算：式中：hdeao除氧器出口給水比焓，kJ/kg；hsp,i汽水分離器入口蒸汽焓值，kJ/kg；hhfwo,4第四級加熱器出口給水焓值，kJ/kg；Hw(6)第六級加熱器出口疏水比焓，kJ/kg；hh,z高壓缸出口蒸汽比焓

29、，kJ/kg。（12）高壓缸出口排氣總流量計算利用質量守恒可以求得：式中：Gt高壓缸出口排氣總流量，kg/s;xrh1,i第一級再熱器進口蒸汽干度；xh,z高壓缸出口排氣干度。（13）高壓缸耗氣量計算利用能量守恒方程，同時考慮到高壓缸內的絕熱焓降約占整個機組絕熱焓降的40%，由此可以求得：式中：m汽輪機組機械效率；ge發電機效率；hh,i高壓缸進口蒸汽焓值，kJ/kg；hh,z高壓缸出口蒸汽焓值，kJ/kg。（14）對假設冷凝水流量的驗證判斷對除氧器運用質量守恒方程，可以得到冷凝水的流量，如下式：將由上式得到的Gcd數值與步驟（6）中假設的Gcd數值進行比較，若相對誤差大于1%，則返回步驟（6

30、）進行迭代計算，直到滿足精度要求為止。（15）二回路系統總蒸汽耗量計算同樣運用質量守恒方程亦可以確定出二回路系統總的新蒸汽耗量，如下式：（16）對假設核電廠效率的驗證判斷根據（15）步求得的總蒸汽耗量，可以計算得到反應堆熱功率，如下式：進而可以求出核電廠的效率：將計算得到的核電廠效率e,NPP與步驟（1）中初始假設的核電廠效率e,NPP進行比較，若絕對誤差%，則返回步驟（1）進行迭代計算，直到滿足精度的要求為止。計算流程圖：熱力計算的一般流程計算結果及分析本次熱力計算得到的核電廠的效率e,NPP%，比一般核電廠效率36%略低一點，其主要原因在于，本次課程設計給出的高壓缸、低壓缸的內效率較低，造

31、成其輸出的有效功率較低，從而導致核電廠有效功率較低；另外，從循環熱力分析的角度來看，核電廠的效率偏低可能是因為，蒸汽發生器的壓力選的不夠高，導致給水吸熱溫度低。或者是放熱溫度不太低，導致從低壓缸排出的乏汽放熱溫度偏高，這些因素會導致核電廠有效功率降低；除此以外，其他的因素主要體現在系統自身的能量消耗與散熱上，比如管道設備的散熱，閥件的少許泄露，補水的加入與污水的排放等，亦會造成核電廠效率的偏低。當然，參數的選擇，會對核電廠的效率也會造成影響。通過計算可以確定高壓缸做功占整個機組做功的40.44%，低壓缸做功占整個機組做功的59.56%，這個與給出的數據符合地較好。計算得到的其他參數，高壓缸的排

32、氣干度為86.67%，低壓干的排氣干度89.99%，均大于86%，而且通過其他書籍的參考，其數值也較為合理，這樣既保證了汽輪機組的安全可靠運行，也保證的汽輪機組的功率輸出，在安全可靠性與經濟性之間做到了較好的調和。本次課程設計算得的低壓加熱器的加熱蒸汽量數值在5060之間，高壓加熱器的加熱蒸汽量數值在100左右，除氧器的加熱蒸汽量數值是55.6134，再熱器的加熱蒸汽量數值在70左右，通過有關資料的參考與自己的驗證分析，數值的大小是較為合理的。本課程設計采用7級回熱的方式，這樣可以提高核電廠的循環效率，一般而言回熱級數越高，核電廠的循環熱效率會隨之提高，但是增加的幅度卻減少了，同時成本也會增加

33、。這在設計時需要考慮。采用7級回熱，是比較合理的。本次課程設計得到的核電廠效率e,NPP%，總蒸汽產量Ds，高壓汽輪機的耗氣量Gs,hp=kg/s,低壓汽輪機耗氣量Gs,lpkg/s，給水泵的功率為Nfwp,p=12437.5kW，給水泵的揚程為Hfwp=MPa。高壓缸做功占整個機組做功的40.44%，低壓缸做功占整個機組做功的59.56%，計算得到的各加熱器、除氧器、再熱器的加熱蒸汽流量在合理適當的范圍之內。從系統方案上來講：其一，增加給水回熱級數，可以調高核電廠的熱效率，但是應考慮到每增加一級加熱器就要增加設備投資費用，所增加的費用應該能夠從核電廠熱經濟性提高的收益中得到補償，而且還應當盡

34、量避免熱力系統過于復雜，保證核電廠運行的可靠性。其二，采用中間再熱的方式，對核電廠的熱效率也會產生一定的影響，若使總的平均吸熱溫度增加，則核電廠的熱效率就會提升，而且中間再熱會使汽輪機的效率和安全性提高。其三，給水泵采用汽動汽輪機帶動，會消耗一定的新蒸汽，雖然使得給水泵的自動調節功能得到了加強，但是這會使得新蒸汽減少，從而導致核電廠的熱效率有所降低。最后，汽輪機高、低壓缸的內效率也會對核電廠的熱效率有影響，而且這個影響是較為重要的，提高汽輪機高、低壓缸的內效率，會使整個核電廠的熱效率得到提高。從熱力參數選擇上來講。其一，提高二回路工質的平均吸熱溫度，可以提高核電廠的熱效率，這主要是通過增加一回

35、路運行壓力或者蒸汽發生器運行壓力的方法實現的。其二，減少二回路工質的平均放熱溫度，可以提高核電廠的熱效率，這主要是通過降低冷凝器的運行壓力即降低其運行飽和溫度的方法實現的。其三，設法減少蒸汽發生器的排污率，因為排污的時候會損失熱量，會使核電廠的效率提高。最后，設備管道的壓力損失、散熱損失也會對核電廠的熱效率有影響，通過新的更優化的設計、采用新型的材料來使壓力損失和散熱損失減少，從而提高核電廠的熱效率。從熱平衡計算上來講，由于一部分的熱量消耗在了除氧器上，因此會使核電廠的效率受到影響。同時對于蒸汽發生器的排污等因素也可以從這個方面來考量，對核電廠的效率有影響。因此從以上討論可知，提高汽輪機高低壓

36、缸的相對內效率、采用平均吸熱溫度較高的中間再熱方式、適當的減少給水泵汽輪機的耗氣量或者采用其他的帶動方式、提高二回路工質的平均吸熱溫度、降低二回路工質的平均放熱溫度、適當降低蒸汽發生器的排污量，減少管道設備的壓力損失與散熱損失，減少除氧器的熱量消耗，均可以使核電廠的熱效率得到改進。附錄附表1已知條件和給定參數序號項目符號單位數值1核電廠輸出電功率NeMW10002一回路能量利用系數13蒸汽發生器出口蒸汽干度xfh%4蒸汽發生器排污率d1.05%5高壓缸內效率h,i%6低壓缸內效率l,i%7汽輪機組機械效率m8發電機效率ge9新蒸汽壓損pfhMPa5%10再熱蒸汽壓損prhMPa5%11回熱抽汽

37、壓損pe, jMPa5%12低壓缸排汽壓損pcdkPa5%13高壓給水加熱器出口端差h,u314低壓給水加熱器出口端差l,u215加熱器效率h916給水泵效率fwp,p17給水泵汽輪機內效率fwp,ti0.8018給水泵汽輪機機械效率fwp,tm19給水泵汽輪機減速器效率fwp,tg20循環冷卻水進口溫度Tsw,124附表2確定的主要熱力參數匯總表序號項目符號單位計算公式或來源數值1反應堆冷卻劑系統運行壓力PcMPa選定，15162冷卻劑壓力對應的飽和溫度T c,s查水和水蒸汽表確定3反應堆出口冷卻劑過冷度Tsub選定，1520184反應堆出口冷卻劑溫度TcoT co =T c,s T sub

38、5反應堆進出口冷卻劑溫升Tc選定，3040366反應堆進口冷卻劑溫度T ciT ci =T co T c7蒸汽發生器飽和蒸汽壓力PsMPa8蒸汽發生器飽和新蒸汽溫度Tfhps對應的飽和溫度9一、二次側對數平均溫差Tm10冷凝器中循環冷卻水溫升Tsw選定，68711冷凝器傳熱端差T選定，310512冷凝器凝結水飽和溫度TcdT cd =Tsw,1 + Tsw +T3613冷凝器的運行壓力PcdkPaTcd對應的飽和壓力5.94514高壓缸進口蒸汽壓力Ph,iMPaPh,i=PfhPfh15高壓缸進口蒸汽干度xh,i%由熱平衡計算16高壓缸排汽壓力ph,zMPa選定17高壓缸排汽干度xh,z%由絕

39、熱焓降與內效率計算18汽水分離器進口蒸汽壓力psp,iMPa等于高壓缸排氣壓力19汽水分離器進口蒸汽干度xsp,i%等于高壓缸排氣干度第一級再熱器20再熱器進口蒸汽壓力prh1,iMPa考慮3%的壓損21再熱器進口蒸汽干度xrh1,i%由分離器能力決定22加熱蒸汽進口壓力prh1,hsMPa選定23加熱蒸汽進口干度xrh1,hs%結合內效率可求第二級再熱器24再熱器進口蒸汽壓力prh2,iMPa考慮3%的壓損25再熱器進口蒸汽溫度Trh2,i由平均焓升計算26再熱器蒸汽出口壓力prh2,zMPa考慮壓損為2%27再熱器出口蒸汽溫度Trh2,z由給定參數選定28加熱蒸汽進口壓力Prh2,hsMP

40、a考慮壓損為2%29加熱蒸汽進口干度xrh2,hs%由熱平衡計算低壓缸30進口蒸汽壓力pl,iMPa8Mpa31進口蒸汽溫度Tl,i由熱再熱蒸汽焓值計算32排汽壓力pl,zMPa冷凝器壓力與排汽壓損之和33排汽干度xl,z%由絕熱焓降與內效率計算34回熱級數Z選定735低壓給水加熱器級數ZL選定436高壓給水加熱器級數ZH選定237第一次給水回熱分配hfwkJ/kg111.28第二次給水回熱分配38高壓加熱器給水焓升hfw，hkJ/kg39除氧器及低壓給水焓升hfw，lkJ/kg40低壓加熱器給水參數第1級回熱器參數第1級進口給水壓力MPa凝水泵出口壓力，除氧器運行壓力3倍第1級進口給水比焓h

41、 lfwi, 1kJ/kgh lfwi, 1 = h lfwo, 0第1級進口給水溫度T lfwi,1按(p cwp ,hlfwi, 1)查水蒸汽表第1級出口給水壓力MPa考慮均勻壓降第1級出口給水比焓h lfwo, 1kJ/kgh lfwo, 1= h lfwi, 1+hfw第1級出口給水溫度T lfwo, 1按(p cwp, hlfwo, 1)查水蒸汽表第1級汽側疏水溫度出口給水溫度與出口端差之和第1級汽側疏水比焓kJ/kg查水蒸汽表第1級汽側壓力MPa查水蒸氣表第2級回熱器參數第2級進口給水壓力MPa考慮均勻壓降第2級進口給水比焓h lfwi,2kJ/kgh lfwi,2= h lfwo

42、, 1第2級進口給水溫度T lfwi, 2按(p cwp ,hlfwi, 2)查水蒸汽表第2級出口給水壓力MPa考慮均勻壓降7第2級出口給水比焓h lfwo, 2kJ/kgh lfwo, 2= h lfwi, 2+hfw第2級出口給水溫度T lfwo, 2按(p cwp, hlfwo, 2)查水蒸汽表第2級汽側疏水溫度出口給水溫度與出口端差之和第2級汽側疏水比焓kJ/kg查水蒸汽表3第2級汽側壓力MPa查水蒸汽表第3極回熱器參數第3級進口給水壓力MPa考慮均勻壓降第3級進口給水比焓h lfwi, 3kJ/kgh lfwi, 3 = h lfwo, 2第3級進口給水溫度T lfwi, 3按(p

43、cwp ,hlfwi, 3)查水蒸汽表第3級出口給水壓力MPa考慮均勻壓降第3級出口給水比焓h lfwo,3kJ/kgh lfwo,3= h lfwi, 3+hfw第3級出口給水溫度T lfwo, 3按(p cwp, hlfwo, 3)查水蒸汽表第3級汽側疏水溫度出口給水溫度與出口端差之和第3級汽側疏水比焓kJ/kg查水蒸汽表第3級汽側壓力MPa查水蒸汽表第4級回熱器參數第4級進口給水壓力MPa考慮均勻壓降第4級進口給水比焓h lfwi,4kJ/kgh lfwi, 4= h lfwo, 3第4級進口給水溫度T lfwi, 4按(p cwp ,hlfwi, 4)查水蒸汽表第4級出口給水壓力MPa

44、考慮均勻壓降第4級出口給水比焓h lfwo, 4kJ/kgh lfwo,4= h lfwi, 4+hfw第4級出口給水溫度T lfwo, 4按(p cwp, hlfwo, 4)查水蒸汽表第4級汽側疏水溫度出口給水溫度與出口端差之和第4級汽側疏水比焓kJ/kg查水蒸汽表第4級汽側壓力MPa查水蒸汽表除氧器41除氧器進口給水比焓h dea,ikJ/kg42除氧器出口給水比焓h deakJ/kgh dea= h dea,i+h fw43除氧器出口給水溫度T deah dea對應的飽和水溫度44除氧器運行壓力p deaMPaT dea對應的飽和壓力45高壓加熱器給水參數第6級第6級進口給水壓力MPa給

45、水泵出口壓力，SG蒸汽壓力倍第6級進口給水比焓h hfwi,6kJ/kgh hfwi, 6 = h hfwo, 5第6級進口給水溫度T hfwi,6按(p cwp ,hhfwi, 6)查水蒸汽表第6級出口給水壓力MPa考慮均勻壓降第6級出口給水比焓h hfwo, 6kJ/kgh hfwo, 6= hhfwi, 6+hfw第6級出口給水溫度Thfwo, 7按(p cwp, hhfwo, 1)查水蒸汽表第6級汽側疏水溫度出口給水溫度與出口端差之和第6級汽側疏水比焓kJ/kg查水蒸汽表第6級汽側壓力MPa查水蒸汽表第7級第7級進口給水壓力MPa考慮壓降第7級進口給水比焓h hfwi,7kJ/kgh

46、hfwi,7= h hfwo, 6第7級進口給水溫度T hfwi, 7按(p cwp ,hhfwi, 7)查水蒸汽表第7級出口給水壓力MPa考慮壓降第7級出口給水比焓h hfwo, 7kJ/kgh hfwo, 7= hhfwi, 7+hfw第7級出口給水溫度Thfwo, 7按(p cwp, hhfwo, 7)查水蒸汽表第7級汽側疏水溫度出口給水溫度與出口端差之和第7級汽側疏水比焓kJ/kg查水蒸汽表第7級汽側壓力MPa查水蒸汽表46高壓缸抽汽第6級第6級抽汽壓力phes,6MPa汽側壓力與壓損之和第6級抽汽干度x hes, 6%根據內效率計算第6級抽汽比焓kJ/kg查詢水蒸汽表第7級第7級抽汽

47、壓力phes, 7MPa汽側壓力與壓損之和第7級抽汽干度x hes, 7%根據內效率計算第7級抽汽比焓kJ/kg查詢水蒸汽表47低壓缸抽汽參數第1 級第1級抽汽壓力p les, 1MPa汽側壓力與壓損之和第1級抽汽干度x les, 1%根據內效率計算第1級抽汽比焓kJ/kg查詢水蒸汽表第2級第2級抽汽壓力p les,2MPa汽側壓力與壓損之和第2級抽汽干度x les, 2%根據內效率計算第2級抽汽比焓kJ/kg查詢水蒸汽表第3級第3級抽汽壓力p les, 3MPa汽側壓力與壓損之和第3級抽汽干度x les, 3%根據內效率計算100第3級抽汽比焓kJ/kg查詢水蒸汽表第4級第4級抽汽壓力p les,4MPa汽側壓力與壓損之和第4級抽汽干度x les, 4%根據內效率計算100第4級抽汽比焓kJ/kg查詢水蒸汽表48再熱器抽汽參數第1級加熱蒸汽進口壓力prh1,hsMPa選定加熱蒸汽進口溫度查詢水蒸汽表加熱蒸汽進口干度xrh1,hs%根據內效率計算加熱蒸汽進口比焓hrh1,hskJ/kg查詢水蒸汽表疏水比焓kJ/kg查詢水蒸汽表第2級加熱蒸汽進口壓力prh2,hsMPa考慮壓損后的壓力加熱蒸汽進口溫度查詢水蒸汽表加熱蒸汽進口干度xrh2,hs%選定加熱蒸汽進口比焓hrh2,hskJ/kg查詢水蒸汽表