核动力装置循环热力分析D-核动力装置.pptx
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1、船舶核动力装置Marine Nuclear Power Plants核科学与技术学院核科学与技术学院(V2009.04.04)MNPP-C06-L174/22/2024核动力装置核动力装置26.5 核动力装置核动力装置 分析分析l根据核电厂中主要系统和设备的工作特点,可以大致分为根据核电厂中主要系统和设备的工作特点,可以大致分为以下几大类:以下几大类:1.反应堆;反应堆;2.泵类(主泵、凝水泵、给水泵等);泵类(主泵、凝水泵、给水泵等);3.换热设备(蒸汽发生器、蒸汽再生器、给水加热器、凝汽换热设备(蒸汽发生器、蒸汽再生器、给水加热器、凝汽器等);器等);4.主汽轮发电机组;主汽轮发电机组;5
2、.其它设备(汽水分离器、主蒸汽管道等)。其它设备(汽水分离器、主蒸汽管道等)。4/22/2024核动力装置核动力装置3 损失损失l核能转变为热能的损失核能转变为热能的损失l反应堆中的换热损失反应堆中的换热损失l蒸汽发生器中的换热损失蒸汽发生器中的换热损失l给水回热系统的换热损失给水回热系统的换热损失l辅助设备工作引起的损失辅助设备工作引起的损失l主冷凝器中的换热损失主冷凝器中的换热损失l主汽轮机中的损失主汽轮机中的损失 4/22/2024核动力装置核动力装置41.反应堆内的反应堆内的 损失损失l反应堆在运行过程中,堆芯核燃料发生裂变反应,放出大反应堆在运行过程中,堆芯核燃料发生裂变反应,放出大
3、量热能;同时,冷却剂流过堆芯,将堆芯释热带出堆外。量热能;同时,冷却剂流过堆芯,将堆芯释热带出堆外。l因此,反应堆内具有核裂变能转换为热能以及核燃料释热因此,反应堆内具有核裂变能转换为热能以及核燃料释热传递给冷却剂两个热力过程。传递给冷却剂两个热力过程。堆内核能转换为热能过程堆内核能转换为热能过程堆内核燃料释热传递给冷却剂过程堆内核燃料释热传递给冷却剂过程4/22/2024核动力装置核动力装置5l从从热热力力学学的的观观点点来来看看,核核能能都都是是,如如果果忽忽略略核核裂裂变变过过程程中中的的能能量量损损失失,则则核核能能从从数数值值上上应应等等于于反反应应堆堆热热功功率率,即即l核核裂裂变
4、变过过程程中中,堆堆芯芯核核燃燃料料释释热热所所具具有有的的取取决决于于释释热热时时的核燃料温度。即的核燃料温度。即l堆内核能转化为热能过程中,堆内核能转化为热能过程中,损失为损失为 堆内核能转换为热能过程的堆内核能转换为热能过程的 损失损失4/22/2024核动力装置核动力装置6图图6-22 堆芯功率分布假设堆芯功率分布假设设设堆堆芯芯为为无无反反射射层层、均均匀匀装装载载的的圆圆柱柱体体,且且释释热热沿沿堆堆芯芯高高度的轴向分布遵循正弦规律度的轴向分布遵循正弦规律4/22/2024核动力装置核动力装置7堆芯功率、温度分布规律堆芯功率、温度分布规律4/22/2024核动力装置核动力装置8堆内
5、核燃料释热传递给冷却剂过程的堆内核燃料释热传递给冷却剂过程的 损失损失l冷却剂流经堆芯吸收的热量所具有的冷却剂流经堆芯吸收的热量所具有的 为为l堆芯换热过程的堆芯换热过程的 损失为损失为4/22/2024核动力装置核动力装置9反应堆内反应堆内 损失原因分析损失原因分析l堆内核能转换为热能过程堆内核能转换为热能过程 核能全部是核能全部是 ,热能只有部分,热能只有部分 ,从核能转换为热能,从核能转换为热能,能量形式变化,能质下降能量形式变化,能质下降l堆内核燃料释热传递给冷却剂过程堆内核燃料释热传递给冷却剂过程 堆芯核燃料释热温度远高于冷却剂吸热温度,即传热过程堆芯核燃料释热温度远高于冷却剂吸热温
6、度,即传热过程存在较大的温差,从而造成了存在较大的温差,从而造成了 损失损失4/22/2024核动力装置核动力装置106.5.2蒸汽发生器的损失蒸汽发生器的损失l冷却剂将反应堆产生的热能带出,在蒸汽发生器中将热能冷却剂将反应堆产生的热能带出,在蒸汽发生器中将热能传给二回路工质。在蒸汽发生器的换热过程中,由于冷却传给二回路工质。在蒸汽发生器的换热过程中,由于冷却剂和二回路工质之间存在着传热温差,因而剂和二回路工质之间存在着传热温差,因而 产生损失。产生损失。4/22/2024核动力装置核动力装置11l在每一个区段冷却剂的温度和二回路工质的温度均为线性变化,每个区段在每一个区段冷却剂的温度和二回路
7、工质的温度均为线性变化,每个区段的损失均等于该区段的一次侧冷却剂放出的热量与二次侧工质吸收的热差,的损失均等于该区段的一次侧冷却剂放出的热量与二次侧工质吸收的热差,总的损失为三个区段损失之和总的损失为三个区段损失之和4/22/2024核动力装置核动力装置12蒸汽发生器预热段损失蒸汽发生器预热段损失二次侧二次侧:损失损失:一次侧一次侧:4/22/2024核动力装置核动力装置136.5.3给水回热系统的给水回热系统的energy损失损失l给水回热是利用辅机排出的废汽或主汽轮机的抽给水回热是利用辅机排出的废汽或主汽轮机的抽汽来加热蒸汽发生器的给水,以提高给水温度,汽来加热蒸汽发生器的给水,以提高给水
8、温度,进而改善热力循环的效率。进而改善热力循环的效率。l在给水加热器中,加热蒸汽与给水之间存在换热在给水加热器中,加热蒸汽与给水之间存在换热温差,因此在换热过程中必然要产生损失温差,因此在换热过程中必然要产生损失 4/22/2024核动力装置核动力装置14放出放出吸收吸收损失损失损失系数损失系数4/22/2024核动力装置核动力装置15 泵类的泵类的 损失损失l电动泵电动泵电动机电动机泵泵l汽动泵汽动泵汽轮机汽轮机泵泵4/22/2024核动力装置核动力装置16电动机的电动机的 损失损失l对对于于电电动动泵泵,驱驱动动电电机机在在工工作作过过程程中中由由于于电电枢枢绕绕组组中中的的铜铜损损、铁铁
9、损损和和机机械械摩摩擦擦使使得得部部分分电电能能和和机机械械能能耗耗散散为为热热能能,被被设设备备冷却水带走或者散失到周围环境中冷却水带走或者散失到周围环境中;l电动机的电动机的损失为损失为Nm 电动机的输入功率;电动机的输入功率;Np 泵的输入功率。泵的输入功率。4/22/2024核动力装置核动力装置17泵的泵的 损失损失l泵泵在在工工作作过过程程中中,由由于于水水力力、流流量量及及机机械械等等损损失失使使部部分分机机械械能耗散为热能,这些耗散的能量基本上被流体所吸收;能耗散为热能,这些耗散的能量基本上被流体所吸收;l泵的泵的损失为损失为Ne 泵的有效功率;泵的有效功率;T0 环境的绝对温度
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