压水堆二回路课程设计报告.doc

目 录摘要.21设计内容及要求.22热力系统原则方案确定.3 2.1总体要求和已知条件.3 2.2热力系统原则方案.3 2.3主要热力参数选择.43热力系统热平衡计算.9 3.1热平衡计算方法.9 3.2热平衡计算流程. 10 3.3热平衡计算步骤及代数过程.10 3.4计算中的问题分析.164数据分析及结论.17附录.18附表1已知条件和给定参数.18附表2选定的主要热力参数汇总表.20附表3热平衡计算结果汇总表. 28附图 原则性热力系统图.30参考文献.31摘要：二回路系统是压水堆核电厂的重要组成部分，其主要功能是将反应堆一回路系统产生并传递过来的热量转化为汽轮机转动的机械能，并带动发电机组的转动，最终产生电能。二回路系统的以郎肯循环为基础，由蒸汽发生器二次侧、汽轮机、冷凝器、凝水泵、给水泵、给水加热器等主要设备以及连接这些设备的汽水管道构成热力循环，实现能量的传递和转换。本说明书在确定二回路系统原则方案的基础之上，通过合理的参数选择和模型的建立，对二回路系统各个环节确定其主要的工质参数。结合热量平衡方程、质量平衡方程和汽轮机功率方程进行二回路系统原则方案进行额定功率下的热平衡计算，确定核电厂效率、总蒸汽产量、总给水量、汽轮机耗气量、给水泵功率和扬程等主要参数，为二回路热力系统方案的进一步设计和优化提供基础。1.设计内容及要求1.1设计内容本课程设计的主要任务，是根据设计的要求，拟定压水堆核电厂二回路热力系统原则方案，并完成该方案在满功率工况下的热平衡计算。本课程设计的主要内容包括：（1）确定二回路热力系统的形式和配置方式；（2）根据总体需求和热工约束条件确定热力系统的主要热工参数；（3）依据计算原始资料，进行原则性热力系统的热平衡计算，确定计算负荷工况下各部分汽水流量及其参数、供热量及全厂性的热经济指标；（4）编制课程设计说明书，绘制原则性热力系统图。1.2设计要求本课程设计是学生在学习核动力装置与设备、核电厂运行课程后的一次综合训练，是实践教学的一个重要环节。通过课程设计使学生进一步巩固、加深所学的理论知识并有所扩展；学习并掌握压水堆核电厂二回路热力系统拟定与热平衡计算的方法和基本步骤；锻炼提高运算、制图和计算机应用等基本技能；增强工程概念，培养学生对工程技术问题的严肃、认真和负责态度。通过课程设计应达到以下要求：（1）了解、学习核电厂热力系统规划、设计的一般途径和方案论证、优选的原则；（2）掌握核电厂原则性热力系统计算和核电厂热经济性指标计算的内容和方法；（3）提高计算机绘图、制表、数据处理的能力；（4）培养学生查阅资料、合理选择和分析数据的能力，掌握工程设计说明书撰写的基本原则。2.热力系统原则方案确定2.1总体要求和已知条件压水堆核电厂采用立式自然循环蒸汽发生器，采用给水回热循环、蒸汽再热循环的热力循环方式，额定电功率为1000MW。汽轮机分为高压缸和低压缸，高压缸、低压缸之间设置外置式汽水分离再热器。给水回热系统的回热级数为7级，包括四级低压给水加热器、一级除氧器和两级高压给水加热器。第1级至第4级低压给水加热器的加热蒸汽来自低压缸的抽汽，除氧器使用高压缸的排汽加热，第6级和第7级高压给水加热器的加热蒸汽来自高压缸的抽汽。各级加热器的疏水采用逐级回流的方式，即第7级加热器的疏水排到第6级加热器，第6级加热器的疏水排到除氧器，第4级加热器的疏水排到第3级加热器，依此类推，第1级加热器的疏水排到冷凝器热井。汽水分离再热器包括中间分离器、第一级蒸汽再热器和第二级蒸汽再热器，中间分离器的疏水排放到除氧器；第一级再热器使用高压缸的抽汽加热，疏水排放到第6级高压给水加热器；第二级再热器使用蒸汽发生器的新蒸汽加热，疏水排放到第7级高压给水加热器。主给水泵采用汽轮机驱动，使用来自主蒸汽管道的新蒸汽，汽轮机的乏汽直接排入主汽轮发电机组的冷凝器，即给水泵汽轮机与主发电汽轮机共用冷凝器。凝水泵和循环冷却水泵均使用三相交流电机驱动，正常运行时由厂用电系统供电。2.2热力系统原则方案压水堆核电厂二回路系统的主要功能是将蒸汽发生器所产生的蒸汽送往汽轮机，驱动汽轮机运行，将蒸汽的热能转换为机械能；汽轮机带动发电机运行，将汽轮机输出的机械能转换为发电机输出的电能。电站原则性热力系统表明能量转换与利用的基本过程，反映了发电厂动力循环中工质的基本流程、能量转换与利用过程的完善程度。为了提高热经济性，压水堆核电厂二回路热力系统普遍采用包含再热循环、回热循环的饱和蒸汽朗肯循环。（1）汽轮机组压水堆核电厂汽轮机一般使用低参数的饱和蒸汽，汽轮机由一个高压缸、3个低压缸组成，高压缸、低压缸之间设置外置式汽水分离再热器。单位质量流量的蒸汽在高压缸内的绝热焓降约占整个机组绝热焓降的40%，最佳分缸压力（即高压缸排汽压力）约为高压缸进汽压力的12%14%。（2）蒸汽再热系统压水堆核电厂通常在主汽轮机的高、低压缸之间设置汽水分离-再热器，对高压缸排汽进行除湿和加热，使得进入低压缸的蒸汽达到过热状态，从而提高低压汽轮机运行的安全性和经济性。汽水分离-再热器由一级分离器、两级再热器组成，第一级再热器使用高压缸的抽汽加热，第二级再热器使用蒸汽发生器的新蒸汽加热。中间分离器的疏水排放到除氧器，第一级、第二级再热器的疏水分别排放到不同的高压给水加热器。（3）给水回热系统给水回热系统由回热加热器、回热抽汽管道、凝给水管道、疏水管道等组成。回热加热器按照汽水介质传热方式不同分为混合式加热器和表面式加热器，其中高压、低压给水加热器普遍采用表面式换热器，除氧器为混合式加热器。高压给水加热器采用主汽轮机高压缸的抽汽进行加热，除氧器采用高压缸的排汽进行加热，低压给水加热器采用主汽轮机低压缸的抽汽进行加热。高压给水加热器的疏水可采用逐级回流的方式，最终送入除氧器；低压给水加热器的疏水可以全部采用逐级回流的方式，最终送入冷凝器，也可以部分采用疏水汇流方式，将疏入送入给水管道。选择给水回热级数时，应考虑到每增加一级加热器就要增加设备投资费用，所增加的费用应该能够从核电厂热经济性提高的收益中得到补偿；同时，还要尽量避免热力系统过于复杂，以保证核电厂运行的可靠性。因此，小型机组的回热级数一般取为13级，大型机组的回热级数一般取为79级。压水堆核电厂中普遍使用热力除氧器对给水进行除氧，从其运行原理来看，除氧器就是一个混合式加热器。来自低压给水加热器的给水在除氧器中被来自汽轮机高压缸的排汽加热到除氧器运行压力下的饱和温度，除过氧的饱和水再由给水泵输送到高压给水加热器，被加热到规定的给水温度后再送入蒸汽发生器。大型核电机组一般采用汽动给水泵，能够很好地适应机组变负荷运行，可以利用蒸汽发生器的新蒸汽、汽轮机高压缸的抽汽或者汽水分离再热器出口的热再热蒸汽驱动给水泵汽轮机，因而具有较好的经济性。给水泵汽轮机排出的乏汽被直接排送到主汽轮发电机组的冷凝器。2.3主要热力参数选择典型压水堆核电厂一、二回路工质温度之间的制约关系（1）一回路冷却剂的参数选择反应堆冷却剂系统的运行压力Pc =15.60MPa，冷却剂压力对应的饱和温度为Tcs=345.31，选定反应堆出口冷却剂的过冷度Tsub=18，反应堆出口冷却剂温度:Tco=TcsTsub=345.3118=327.31选定反应堆进出口冷却剂的温升为Tc=37,则反应堆进口冷却剂的温度：T ci =TcoT c=327.3137=290.31（2）蒸汽发生器蒸汽发生器的运行压力为Ps=6.5MPa，通过查水及水蒸汽表可知，对应的蒸汽发生器饱和蒸汽温度为Tfh=283.88，对应的饱和水比焓为hs=1257.8kJ/kg，新蒸汽的干度xfh=0.9975，查表得新蒸汽的焓值hfh=2771.34kJ/kg，一、二次侧对数平均温差为：大致符合要求。（3）冷凝器循环冷却水的进口温度Tsw,1=24，冷凝器中循环冷却水温升Tsw=7，冷凝器传热端差T =5，则冷凝器凝结水饱和温度：Tcd=Tsw,1+Tsw+T=24+7+5=36对应的冷凝器运行压力Pcd=5.945kPa，冷凝器运行压力对应的饱和水焓hcd=150.82kJ/kg。（4）高压缸高压缸进口蒸汽压力为Ph,i=PfhPfh=6.80.056.8=6.46MPa，高压缸进口蒸汽干度根据焓相等的近似过程按(ph，i，hfh)查表得高压缸进口蒸汽xh，i=0.9948，据此可查得高压缸进气的各个参数:进气温度Th,i=280.45，高压缸进口蒸汽熵值Sh，i =5.8401kJ/(kg)。选定最佳分缸压力为高压缸进气压力的14，则高压缸排汽压力ph，z =0.146.46=0.904 MPa。高压缸排汽理想焓值熵相等过程，按(ph，z，Sh，i)查表得hh,z*= 2423.4 kJ/kg，高压缸排汽实际焓值hh，z= hfh-h，i (hfh - hh,z*)=2771.34-0.8207（2771.34-2423.4）=2485.79 kJ/kg。根据压力和焓值可以确定其他参数：排气温度Th，z=175.55，排气干度xh，z=0.8584。（5）汽水分离器汽水分离器的进口蒸汽压力为psp,i=0.904MPa，汽水分离器的进口蒸汽干度xsp,i=0.8584，分离器考虑汽水分离器再热器3%的压力损失，均匀分配到每部分设备，则汽水分离器的出口压力prh1,i=0.99ph,z=0.990.904=0.895MPa，汽水分离器的出口干度选定为xrh1,i=0.9973。（6）第一级再热器第一级再热器的进口蒸汽压力prh1,i=prh1,i=0.895MPa，第一级再热器的进口蒸汽干度xrh1,i=0.9973,进口蒸汽的焓值查表得hrh1，i=2767.33kJ/kg，温度 Trh1，i=175.12。选定加热蒸汽进口压力（参照压水堆核电厂参数）prh1,hs=3.0 MPa，加热蒸汽进口干度xrh1,hs=0.96，根据（prh1,hs，xrh1,hs）查表得加热蒸汽焓hrh1，hs=2731.47 kJ/kg，一级疏水焓hrh1,hs=1008.37 kJ/kg，一级疏水温度Trh1,hs=233.86 kJ/kg。（7）第二级再热器考虑均匀分配压损，第二级再热器的进口蒸汽压力prh2,i=0.99prh1,i =0.886MPa,第二级再热蒸汽出口压力prh2,z=0.99prh2,i =0.878 MPa，再热器出口蒸汽温度比加热蒸汽进口温度低15，再热蒸汽出口蒸汽温度为Trh2,z=268.88，利用水及水蒸汽表查得第二级再热器出口蒸汽焓值为hrh2,z=2988.52kJ/kg，第一级再热器与第二级再热器平均焓升相同，可求得平均焓升为：hrz=（2988.52-2767.33）/2=110.60kJ/kg进而可知再热器进口蒸汽焓值hrh1,2=2767.33+110.60=2877.93kJ/kg,利用水蒸汽表查得第二级再热器进口蒸汽温度T rh2,i=219.54。二级加热蒸汽进口压力（假设和进入高压缸汽损一样）prh2,hi=6.46 MPa，那么干度xrh2,hi=0.9948，Trh2,hi=280.45，hrh2,hi=2771.3 kJ/kg，疏水焓hrh1,hs=1239.02 kJ/kg，疏水温度Trh2,hs=280.45。（8）低压缸假设不计第二级再热器出口过热蒸汽进入低压缸的压力损失，则低压缸进口蒸汽压力为pl,i= prh2,z=0.878MPa，焓值hl,i= hrh2,z=2988.52kJ/kg, 进口蒸汽温度Tl,i=Trh2,z=268.88，利用水蒸汽表查得进口蒸汽熵值Sl,i=7.07 kJ/(kg)。低压缸排汽压力根据排汽压损，pl,z=pcd+5%pcd=6.24kPa，排汽理想焓值按照等熵过程，据(pl,z、Sl,i)查表得hl,z*= 2181.86 kJ/kg，排汽实际焓值hl,z=hl,il,i(hl,ihl,z*)=2314.23 kJ/kg，按(pl,z,hl,z)查水蒸汽表得xl,z=0.8949。（9）给水回热参数的选择1.平均焓升分配蒸汽发生器运行压力6.8MPa下对应的饱和水比焓为hs=1257.08kJ/kg，冷凝器凝结水焓hcd=150.82kJ/kg，每一级加热器的理论焓升为：kJ/kg蒸汽发生器的最佳给水比焓为：hfw,op=hcd+Zhfw,op=150.82+7138.28=1118.78kJ/kg实际给水温度Tfw往往低于理论上的最佳给水温度Tfw,op，取系数为0.88，则可求得实际给水温度Tfw=0.88Tfw,op=0.88256.81=225.99，利用水蒸汽表查得理论给水焓值hfw=971.45kJ/kg，再次等焓升分配确定每一级加热器内给水的实际焓升：kJ/kg因为规定除氧器的运行压力略低于高压缸的排气压力，且除氧器出口水温等于除氧器运行压力对应的饱和温度。结合平均焓升分配法亦可以定出除氧器的运行压力。经过运算查表得除氧器的运行压力pdea=0.734MPa 小于高压缸排气压力，满足要求。对应的除氧器出口给水温度Tdea=166.9，除氧器出口给水焓值hdea=705.94kJ/kg。对高压给水加热器和低压给水加热器进行第二次焓升分配，高压给水加热器每一级的焓升为：kJ/kg，低压给水加热器每一级的焓升为：kJ/kg。2.对每级加热器及除氧器工质参数的确定取凝水泵的出口压力为除氧器运行压力的3.1倍，则第一级低压给水加热器的进口压力为plfwi,1=3.10.734=2.277MPa,由于凝水泵对给水加压为等熵过程，根据压力和熵查水蒸汽表得出第一级低压给水加热器进口给水比焓hlfwi,1=153.11kJ/kg，考虑均匀压降，低压加热器通过运算可知每级压降取p= (pcwp- pdea)/4，则第一级低压给水加热器出口给水压力为p1fwi,1=1.89MPa，利用平均焓升可知出口给水比焓值为hlfwo,1=264.13kJ/kg,利用水蒸汽表查得出口给水温度Tlfwo,1=62.73, 进出口给水温度T1fwi,1=36.06。对于低压给水加热器上端差为2，故可得第一级汽侧疏水温度为64.73，查水蒸汽表知对应的疏水比焓值是270.61kJ/kg，第一级汽侧饱和压力为0.0247MPa。利用同样的方法，可求得其它各级给水加热器的相应参数如下：第一级进口给水压力：p1fwi,1=2.277MPa 第一级出口给水压力：p1fwo,1=1.891MPa第一级进口给水比焓：hlfwi,1=153.11kJ/kg 第一级出口给水比焓：hlfwo,1=264.13kJ/kg第一级进口给水温度：Tlfwi,1=36.06 第一级出口给水温度：Tlfwo,1=62.65第一级疏水温度： Tw，1=64.65 第一级疏水比焓： Hw，1=270.61 kJ/kg第一级疏水压力：Pw，1=0.0247MPa 第二级进口给水压力：p1fwi,2=1.891 MPa 第二级出口给水压力：p1fwo,2=1.506MPa第二级进口给水比焓：hlfwi,2=264.13 kJ/kg 第二级出口给水比焓：hlfwo,2=375.16 kJ/kg 第二级进口给水温度：Tlfwi,2=62.65 第二级出口给水温度：Tlfwo,2=89.16第二级疏水温度：Tw，2=91.16 第二级疏水比焓：Hw，2=381.85 kJ/kg第二级疏水压力：Pw，2=0.0733MPa 第三级进口给水压力：p1fwi,2=1.506 MPa 第三级出口给水压力：p1fwo,2=1.120MPa第三级进口给水比焓：hlfwi,2=375.16kJ/kg 第三级出口给水比焓：hlfwo,2=486.18 kJ/kg 第三级进口给水温度：Tlfwi,2=89.16 第三级出口给水温度：Tlfwo,2=115.50第三级疏水温度：Tw，3=117.50 第三级疏水比焓：Hw，3=493.16 kJ/kg第三级疏水压力：Pw，3=0.1834MPa 第四级进口给水压力：p1fwi,4=1.120 MPa 第四级出口给水压力：p1fwo,4=0.734MPa第四级进口给水比焓：hlfwi,4=486.18kJ/kg 第四级出口给水比焓：hlfwo,4=597.21kJ/kg 第四级进口给水温度：Tlfwi,4=115.50 第四级出口给水温度：Tlfwo,4= 137.61第四级疏水温度： Tw，4=139.61 第四级疏水比焓：Hw，4=587.53kJ/kg第四级汽侧疏水压力：Pw，4=0.400 MPa 除氧器进口给水比焓：hdea,i=597.21kJ/kg 除氧器出口给水比焓：hdea,o=705.94 kJ/kg除氧器出口给水温度：Tdea=166.9 除氧器运行压力：pdea=0.734 MPa 取给水泵出口压力为蒸汽发生器二次侧蒸汽压力的1.25倍，则pfwp=1.25pfh=8.5 MPa，给水泵加压为等熵过程，查的出口焓为714.27 kJ/kg，按照压力在高压加热器上均匀递减，那么：第六级进口给水压力：p1fwi,6=8.5MPa 第六级出口给水压力：p1fwo,6=7.65MPa第六级进口给水比焓：hlfwi,6=714.27 kJ/kg 第六级出口给水比焓：hlfwo,6=847.03kJ/kg 第六级进口给水温度：Tlfwi,6=167.88 第六级出口给水温度：Tlfwo,6=198.15第六级疏水温度：Tw，6=201.15 第六级疏水比焓：Hw，6=857.58 kJ/kg第六级疏水压力：Pw，6=1.592MPa 第七级进口给水压力：p1fwi,7=7.65 MPa 第七级出口给水压力：p1fwo,7=6.8MPa第七级进口给水比焓：hlfwi,7=847.03 kJ/kg 第七级出口给水比焓：hlfwo,7=979.78kJ/kg 第七级进口给水温度：Tlfwi,7=198.15 第七级出口给水温度：Tlfwo,7=227.53第七级疏水温度：Tw，7=230.53 第七级疏水比焓：Hw，7=992.70 kJ/kg第七级疏水压力：Pw，7=2.825MPa （10）抽气和再热参数1.低压缸抽气与高压缸抽汽参数第一级加热器汽侧压力为0.0247MPa，考虑抽气回热5%的压力损失，则第一级抽气压力为ples,1=0.0247/0.95=0.0256MPa, 第一级抽汽理想焓值根据等熵过程查出hlest，1= 2364.11 kJ/kg，实际焓值据效率计算得出hles,1=2466.58kJ/kg.运用和求高压缸排气干度一样的方法可得第一级抽气干度xles,1=0.9353。运用相同的方法可求得其他加热器的抽汽参数其下：第一级抽汽压力：ples,1=0.0256MPa 第一级抽汽干度：xles,1=0.9353第一级抽汽比焓：hles,1=2466.58kJ/kg 第二级抽汽压力：ples,2=0.0763MPa 第二级抽汽干度：xles,2=0.9725第二级抽汽比焓：hles,2=2600.51kJ/kg 第三级抽汽压力：ples,3=0.191MPa 第三级抽汽干度：xles,3=1（过热）第三级抽汽比焓：hles,3=2726.98kJ/kg 第四级抽汽压力：ples,4=0.416MPa 第四级抽汽干度：xles,4=1（过热）第四级抽汽比焓：hles,4=2848.91kJ/kg 第六级抽汽压力：phes,6=1.658MPa 第六级抽汽干度：xhes,6=0.8810第六级抽汽比焓：hhes,6=2562.47kJ/kg 第七级抽汽压力：phes,7=2.942MPa 第七级抽汽干度：xhes,7=0.9105第七级抽汽比焓：hhes,7=2644.76kJ/kg 2.两级再热器抽汽参数 根据上述关于再热器的参数计算，可以得出如下参数： 第一级再热器抽汽压力：prh1,hs=3.0MPa 第一级再热器抽汽干度：xrh1,hs=0.96 第一级再热器抽汽比焓：hrh1,hs=2731.43kJ/kg 第一级再热器疏水焓： Hzc，1=1008.37 kJ/kg 第一级再热器疏水温度：Tzc，1=233.86第二级加热汽进口压力：prh2,hs=6.46MPa 第二级再热器抽汽干度：xrh2,hs=0.9948第二级再热器抽汽比焓：hrh1,hs=2771.30kJ/kg 第二级再热器疏水焓： Hzc，2=1239.20 kJ/kg 第二级再热器疏水温度：Tzc，2=280.453热力系统热平衡计算3.1热平衡计算方法进行机组原则性热力系统计算采用常规计算法中的串联法，对凝汽式机组采用“由高至低”的计算次序，即从抽汽压力最高的加热器开始计算，依次逐个计算至抽汽压力最低的加热器。这样计算的好处是每个方程式中只出现一个未知数，适合手工计算。热力计算过程使用的基本公式是热量平衡方程、质量平衡方程和汽轮机功率方程。3.2热平衡计算流程热力计算的一般流程3.3热平衡计算步骤及代数过程(1) 蒸汽发生器总蒸汽产量的计算(以最终的数据为计算数据)已知核电厂的输出电功率为Ne，假设电厂效率e,NPP=32.2%,则反应堆功率为MW通过对蒸汽发生器列质量守恒与热量守恒方程，可求蒸汽发生器的蒸汽产量为：式中,1一回路能量利用系数，取0.995； hfh蒸汽发生器出口新蒸汽比焓，kJ/kg；hs蒸汽发生器运行压力下的饱和水焓，kJ/kg；hfw蒸汽发生器给水比焓，kJ/kg；d蒸汽发生器排污率，取为新蒸汽产量的1.05%.（2）蒸汽发生器给水流量计算 kg/s（3）给水泵有效输出功率计算式中：Gfw给水泵的质量流量，kg/s；Hfwp给水泵的扬程，MPa；fw为给水的密度，kg/m3。（4）给水泵汽轮机理论功率计算式中：fwp,p汽轮给水泵组的泵效率；fwp,ti给水泵组汽轮机内效率；fwp,tm给水泵组汽轮机机械效率fwp,tg给水泵组汽轮机减速器效率（5）给水泵汽轮机耗汽量计算Kg/s式中：Hfh为新蒸汽比焓Hh,z为高压缸排汽比焓（6）低压给水加热器抽汽量计算假设凝水量Gcd=1108 kg/m3，然后通过能量守恒方程即可确定各低压给水加热器的抽汽量如下：第三级：第二级：第一级：式中：Gles,i第i级低压加热器的抽汽量，kg/s； hfw每级加热器的平均焓升，kJ/kg；h加热器效率；Hc(i)第i级加热器抽汽比焓，kJ/kg；Hw(i)第i级加热器疏水比焓，kJ/kg。（7）低压缸耗气量计算通过质量守恒方程可以确定低压缸的耗汽量： （8）低压缸内功率（9）再热器加热蒸汽量计算通过热平衡方程可以确定再热蒸汽的加热蒸汽量：第一级：第二级：式中：Gzc,1第一级再热器加热蒸汽量，kg/s；Gzc,2第二级再热器加热蒸汽量，kJ/kg；hrh再热器平均焓升，kJ/kg；Hzc,i第i级再热器加热蒸汽的焓值，kJ/kg；Hzs,i第i级再热器疏水焓值，kJ/kg。 （10）高压给水加热器抽汽量计算通过热量平衡的方法确定：第二级：第一级：式中：Ghes,i第i级高压加热器的抽汽量，kg/s;hfw每级加热器的平均焓升，kJ/kg；（11）汽水分离器疏水流量计算利用质量守恒方程即可求得（干蒸气的质量流量不变列方程）：式中：Gfss分离器至除氧器的疏水流量，kg/s;Gs,lp低压缸的耗气量，kg/s；xrh1,i第一级再热器的进口干度；xsp,i汽水分离器的进口干度。（12）高压缸耗气量计算利用高压缸和低压缸发电功率为1000MW可以求得高压缸的耗气量： 式中：m汽轮机组机械效率； ge发电机效率；hh,i高压缸进口蒸汽焓值，kJ/kg；hh,z高压缸出口蒸汽焓值，kJ/kg。（13）高压缸出口排气总流量计算利用质量守恒可以求得：式中：Gsh高压缸出口排气总流量，kg/s;（14）除氧器耗气量计算利用质量守恒方程计算： 利用能量守恒进行检验： 比较得出其能量基本满足。（15）对假设冷凝水流量的验证判断对除氧器运用质量守恒方程，可以得到冷凝水的流量，如下式：将由上式得到的Gcd数值与步骤（6）中假设的Gcd数值进行比较，得相对误差为（1108.42-1108）/1108=0.038%满足精度要求。（16）二回路系统总蒸汽耗量计算同样运用质量守恒方程亦可以确定出二回路系统总的新蒸汽耗量，如下式：（17）对假设核电厂效率的验证判断根据上式求得的总蒸汽耗量，可以计算得到反应堆热功率，如下式：进而可以求出核电厂的效率：将计算得到的核电厂效率e,NPP与步骤（1）中初始假设的核电厂效率e,NPP在精度不大高时相同，即绝对误差小于0.1%，满足精度的要求。3.4计算中的问题分析 1.利用除氧器质量守恒求得疏水量进行迭代时发散问题的讨论根据上述流程先假设一个凝水量对回路的各个部分列出质量守恒方程进行求解，可以得出各个分支的质量流量，利用除氧器的质量守恒再次求得的疏水量与假设疏水量相比会发生发散的情况，原因是多次对系统的设备利用质量守恒造成求解过程中的质量方程发生重复，在一定情况下引入了发散因子，造成迭代发散。解决办法：在原理流程不变的情况下利用excel表格计算迭代过程中，向相反方向手动调整假设量，即结果比假设大时减小假设量，调整次数不算很多的情况下可以得出符合要求的解。若利用编程则可以通过流量在某个合适的全程计算求得结果。最后通过其能量方程进行检验。改变计算疏水量的计算方法，利用除氧器的能量守恒来计算疏水量，在通过迭代计算出真实流量。利用其质量守恒进行检验。2.压力分配的不同对温度分布的影响考虑到低压加热器和高压加热器是等焓升分配，而压力近似按照均匀分配与不分配时对结果会造成多大的影响，以第四级低压加热器的出口为对象进行讨论。按照等压降分配其出口压力为0.734MPa，而凝水泵的出口压力为2.277 MPa，对其之间的压力分配对温度的影响作图如下：压力Mpa温度真实温度误差0.7 137.62137.610.0073 0.9 137.59137.610.0145 1.1 137.55137.610.0436 1.3 137.52137.610.0654 1.5 137.49137.610.0872 1.7 137.46137.610.1090 1.9 137.43137.610.1308 2.1 137.4137.610.1526 2.3 137.37137.610.1744 压力分布的不同对温度的影响0.00000.05000.10000.15000.2000123456789P/MPa误差/%从上述的结果表明，压力分配的影响对温度影响的误差在0.2%的范围内，压力偏离越大，温度偏离越大，但即使第四级低压加热器出口的压力假设为凝水泵的出口压力，其温度误差也不会超过0.2%，而压力按照均匀分配时的影响将会更小，故而在设计的过程中，可以认为加热器的压力是均匀分配的。4数据分析及结论4.1.在进行热力计算时，可以发现有一些因素对效率会产生影响，主要有：设计中所选初参数较低，导致新蒸汽温度低，因而使得热力循环的效率较低，最终影响核电厂效率。计算书中各个管道的压损（主要包括新蒸汽压损、再热蒸汽压损、回热抽汽压损等）是自己在一定范围内选择，可能与实际情况有所差距，而且为了简化计算是，蒸汽在管道中的流动是近似假设为其焓值不变，这对计算结果会有一定的影响。 在本设计中，给水管道的散热没有考虑，简化了计算方案，使得计算所得的效率会发生一定的偏离。4.2.对系统的结构进行定性分析：采用一个高压缸、三个低压缸组成的冲动式汽轮机组，高低压缸的排汽湿度达到了16%，可看出汽轮机运行时的湿度较大，分离器的疏水量大，因此在实际运行中要防止湿汽对叶片的腐蚀和甩负荷时的超速等现象。主汽轮机的高、低压缸之间设置了汽水分离再热器，对高压缸排汽进行除湿和加热，使得进入低压缸的蒸汽达到过热状态，从而提高低压汽轮机运行的安全性和经济性。本次设计中采用一级汽水分离，两级再热器的组成形式。两级再热器的加热蒸汽分别是高压缸抽汽和新蒸汽。设计所取的第二级再热蒸汽比加热的新蒸汽温度低15。给水回热系统是提高电厂效率的重要措施。回热级数的增加可提高热效率，但其是收敛的，到一定程度时会因为抽汽管道等设备的增加使成本增加，反而会降低经济性，本次设计中的给水回热系统由四级低压加热、两级高压加热和一级除氧器组成，并采用表面式加热器等比焓升法以提高效率。4.2 结论热平衡计算结果可以看出，算得的核电厂效率为32.2%，与在役核电厂的效率相接近，可以说本设计符合实际生产的需要，虽然有所偏离，但偏离并不大，结果符合较好，因此本设计是个较为成功的设计。附录：附表一 已知条件和给定参数序号项目符号单位取值范围或数值1核电厂输出电功率NeMW1000.00 2一回路能量利用系数10.9953蒸汽发生器出口蒸汽干度xfh%99.75 4蒸汽发生器排污率d%1.05 5高压缸内效率h,i%82.07 6低压缸内效率l,i%83.59 7汽轮机组机械效率m0.98 8发电机效率ge0.98 9新蒸汽压损PfhMPaPfh=5%Pfh10再热蒸汽压损PrhMPaPrh=5%Phz11回热抽气压损Pe,jMPaPe,j=4%Pe,j12低压缸排气压损PcdkPaPcd=5%Pcd13高压给水加热器出口端差h,u3.00 14低压给水加热器出口端差l,u2.00 15加热器效率h,i0.98 16给水泵效率fwp,p0.58 17给水泵汽轮机内效率fwp,ti0.80 18给水泵汽轮机机械效率fwp,tm0.90 19给水泵汽轮机减速器效率fwp,tg0.98 20循环冷却水进口温度Tsw,124.00 附表二 确定的主要热力参数汇总表序号项目符号单位计算公式或来源数值1反应堆冷却剂系统运行压力pcMPa选定，151615.60 2冷却剂压力对应的饱和温度Tc,s查水和水蒸汽表确定345.31 3反应堆出口冷却剂过冷度Tsub选定，152018.00 4反应堆出口冷却剂温度TcoTco=Tc,s-Tsub327.31 5反应堆进出口冷却剂温升Tc选定，304037.00 6反应堆进口冷却剂温度TciTci=Tco-Tc290.31 7蒸汽发生器饱和蒸汽压力pfhMPa选定，5.07.06.80 8蒸汽发生器饱和蒸汽温度Tfhpfh对应的饱和温度283.88 9蒸汽发生器出口蒸汽焓值hfhkJ/kg按(pfh，xfh)查水蒸汽表2771.34 10蒸汽发生器饱和水焓值hskJ/kg按pfh查水蒸汽表1257.08 11一、二次侧对数平均温差Tm19.37 12冷凝器中循环冷却水温升Tsw选定，687.00 13冷凝器传热端差T选定，3105.00 14冷凝器凝结水饱和温度TcdTcd=Tsw,1+Tsw+T36.00 15冷凝器的运行压力pcdkPaTcd对应的饱和压力5.945 16凝水焓值hcdkJ/kg查表pcd对应的焓值150.82 17凝水熵值ScdKJ/(Kg*)查表pcd对应的熵值0.5188 18高压缸进口蒸汽压力ph,iMPaph,i=pfh-pfh6.46 19高压缸进口蒸汽干度xh,i%近似焓相等过程，按(ph，i，hfh)查表99.48 20高压缸进口蒸汽熵值Sh,ikJ/(kg)按(ph，i，xh,i)查水蒸汽表5.84 21进气温度 Th,i 按(ph，i，xh,i)查水蒸汽表280.45 22高压缸排汽压力ph,zMPa选定分压比14%Ph,i0.904 23高压缸排汽理想焓值hh,z*kJ/kg熵相等过程，按(ph,z，Sh,i)查表2423.40 24高压缸排汽实际焓值hh,zkJ/kghh,z=hfh-h,i(hfh- hh,z*)2485.79 25高压缸排汽干度xh,z%按(ph,z，hh,z)查表85.84 26排气温度 Th,z 查表175.55 27第一级再热器再热蒸汽进口压力prh1,iMPa选定分离器压损1%psp,i0.895 再热蒸汽进口干度xrh1,i%选定99.73 再热器进口蒸汽焓值hrh1,ikJ/kg按(prh1,i，xrh1,i)查水蒸汽表2767.33 蒸汽进口温度（压损使降低）Trh1,z 按(prh1,i，xrh1,i)查水蒸汽表175.12 加热蒸汽进口压力prh1,hsMPa选定3.00 加热蒸汽进口干度xrh1,hs%选定96.00 加热蒸汽进口焓hrh1,hskJ/kg按(prh1,hs，xrh1,hs)查水蒸汽表2731.47 一级疏水焓hrh1,hskJ/kg按prh1,hs，查水蒸汽表1008.37 一级疏水温度Trh1,hs 按prh1,hs，查水蒸汽表233.86 28第二级再热器再热蒸汽进口压力prh2,iMPa选定分离器压损1%prh1,i0.886 再热器进口蒸汽焓值hrh1,2kJ/kg蒸汽经过两级再热器焓升相等2877.93 再热蒸汽进口温度Trh2,i按（prh2,i、hrh1,2）查表219.54 再热蒸汽出口压力prh2,zMPa再热器压损选定1%prh2,i0.88 再热蒸汽出口温度Trh2,z比新蒸汽低1315，选定端差15268.88 再热器出口蒸汽焓值hrh2,zkJ/kg按(prh2,z,Trh2,z)查水蒸汽表2988.52 加热蒸汽进口压力prh2,hsMPa假设5%压损6.460 加热蒸汽进口干度xrh2,hs%近似焓相等过程查表99.48 加热蒸汽进口焓h