Цели и задачи курса
Лекция №1
Цели и задачи курса
ПГ АЭС – элемент, разделяющий первый и второй контур АЭС. Основная задача ПГ – создание барьера между теплоносителем и рабочим телом, который препятствует распределению радиоактивных веществ, т.е. выработка чистого пара.
Барьер – поверхность теплообмена. Среда с более высоким давлением (Р), как правило, движется в трубах ПТО – (поверхность теплообмена), а среда с более низким давлением (Р) движется в межтрубном пространстве. Это позволяет уменьшить толщину стенок корпуса и труб, снизить материалоёмкость и уменьшить толщину труб.
| Тип реактора | Термодинамические параметры | Вид процесса |
| ВВЭР | Рекомендуемые материалыFREE Маран Программная инженерия Техническое задание -18% Курсовой проект по деталям машин под ключ -38% Высшая математика колекция Р1 =10~16,0 МПа > теплопередача внутри труб Р2 =4,4~6,0 МПа > теплопередача в межтрубном пространстве | Кипение в более большем объёме при избыточной энергии |
| БН-600 | Р1,2(Na) = 0,3~0,5 МПа при Т=550 в межтрубном пространстве Р3(пар) = 13 МПа при Т=505 внутри труб | Кипение при вынужденном движении |
Теплоноситель: конвекция однофазной среды (вода, газ, Na) при вынужденном движении. В некоторых ППУ т/н (теплоноситель) может быть 2-х фазной средой, в этом случае в ЯР (ядерном реакторе) возникает кипение, а в ПГ (парогенераторе) - конденсация.
Требования к ПГ:
Первое требование к ПГ
 |
Поверхность теплообмена всегда ведёт к термодинамическим потерям, т.е. при одном и том же количестве передаваемой теплоты температура рабочего тела уменьшается по сравнению с температурой теплоносителя. Для уменьшения потерь применяется противоточная схема теплообмена:
 |
Рис. 1 Схема противотока
t1’ - температура на входе в ПГ, на выход из ЯР
t1’’ - температура теплоносителя на выходе из ПГ, вход в ЯР
t2’ - температура рабочего тела на входе в ПГ (питательная вода на входе в ПГ)
t2’’ - температура рабочего тела на выходе из ПГ
t1’ t1’’ - заданы конструкцией реактора
t2’ - заданы тепловой схемой ПТУ (паротурбинной установкой)
Вопрос: Какова возможная температура пара, полученная в ПГ (t2’’)?
Температура кипения t2S определяется давлением вырабатываемого пара!
- наименьшие температурные напоры, которые можно получить в испарителе и перегревателе.
 |
Рис. 2 Общая схема ПГ по принципу противотока.
ЭКО – экономайзер - теплообменник для нагрева воды до температуры насыщения от t2’ до t2S
ИСП – испаритель служит для выпаривания воды в пар при t2S = const.
ПП – (пароперегреватель) перегрев сухого насыщенного пара от t2S до t2’’.
- температурный напор – разность температур нагревателей и греющей среды, если слишком возросла, то температура нагревающей среды уменьшается, отсюда следует потери тепловой экономичности, если уменьшить, то необходимо увеличить поверхность теплообмена.
![]()
, кВт
, кВт
 |
Если Q – задано, k – известен, если FПТО увеличить, то dt уменьшится!
ПГ должен обеспечивать как можно более высокие параметры пара при заданных параметрах теплоносителя, т.е. он должен удовлетворять требованиям со стороны ЯР, так и со стороны турбины.
Со стороны ЯР: t1’ t1’’, P1 - ограниченны допустимой температурой ТВЭЛов и условиям прочности ЯР.
Со стороны турбины: надо повышать h, т.е. надо повышать P2, t2.
Сопряженные начальные параметры пара
По циклу Карно: термический КПД определяется по формуле
По циклу Ренкина:
Цикл Ренкина приближается к циклу Карно. Рассмотрим цикл в Ts-диаграмме:
процесс 1-2 – ЭКО ПГ (подогрев);
процесс 2-3 – ИСП ПГ (выпаривание);
процесс 3-4 – расширение в турбине (работа);
процесс 4-5 – конденсатор (отвод теплоты);
процесс 5-1 – сжатие.
Подведенное в парогенераторе тепло и механическая мощность турбины соответственно равны:
, где
- теплота
- мощность
- расход рабочего тела
- энтальпия
- располагаемый тепло перепад на турбину
КПД не зависит от величины расхода рабочего тела. Рассмотрим КПД без учета мощности питательного насоса)
Для наглядного представления сопряженных параметров обратимся к hs диаграмме
1, 2, 3 варианты располагаемого тепло перепада, причем 
- максимальный тепло перепад он соответствует сопряженным начальным параметрам пара Þ для увеличения начальной температуры необходимо увеличить начальное давление. В теплоэнергетике давно известен ряд стандартных начальных сопряженных параметров
| Сопряженные Параметры | Виды турбин используемых при данных сопряженных параметрах | КПД, % | ||
|
|
| |||
| 240 | 265 | К-300-240 К-500-240 К-800-240 К-1200-240 | ТЭС СКД сверхкритическое давление | 44-45 |
| 130 | 540 | К-200-130 Т-100-130 Т-90-130 | докритическое давление | 41-42 |
| 90 | 450 | К-100-90 Т-130-90 ПТ-80-90 | 38-40 |
, бар
, 0СПримечание: при обозначении турбин
К - конденсационные
Т - теплофикационные [конд + отбор на теплофикацию]
ПТ - промтеплофикационные [конд + отбор на теплофикацию + отбор на производство]
1 цифра - Nэл [кВт]
2 цифра - P0 [кгс/см2]
На АЭС максимальная температура ограничивается 
на входе в ПГ, поэтому 
Þ сопряженные параметры это сухой насыщенный пар с давлением 
бар и степенью сухости 
. Однако на практике получить невозможно Þ пар влажный и 
. В ПГ такого рада нет ПП, но есть испаритель с устройствами осушения пара, т.е. сепарационные устройства.
Недостатки влажного пара:
D 
D влажный пар это капли в газовой фазе движущиеся с высокой скоростью. На всех поворотах трубопровода, соплах, лопатках турбины, - где идет изменение траектории потока, идет эрозионный износ.
Второе требование к ПГ
Информация в лекции "12 Наследственные правоотношения" поможет Вам.
ПГ должен вырабатывать пар не более 0,5%, а по возможности перегретый. Даже слабый перегрев на 3¸5 0С заметно повышает надежность турбины
Третье требование к ПГ
При парообразовании должно исключаться образование и отложение накипи в трубах поверхности теплообмена, т.к. при этом уменьшается коэффициент теплопередачи
Четвертое требование к ПГ
Конструкционные материалы ПГ должны быть совместимы по физико-химическим свойствам с теплоносителем и рабочим телом, т.е. должна исключаться коррозия металла и особенно переход продуктов коррозии в контур теплоносителя.
