哈工程二回路热力系统初步设计表格和程序.docx
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哈工程二回路热力系统初步设计表格和程序
二回路热力系统初步设计表格和程序
结果分析与结论
本次设计中的参数选择接近于压水堆核电厂的真实参数,所设计的压水堆核电厂二回路的热效率为31.19%,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,因此本设计是个较为成功的设计。
已知条件和给定参数
序号
项目
符号
单位
数值
1
核电厂输出电功率
Ne
MW
1000
2
一回路能量利用系数
η1
0.995
3
蒸汽发生器排污率
ξd
1.05%
4
汽轮机组机械效率
ηm
0.95
5
发电机效率
ηge
0.99
6
新蒸汽压损
Δpfh
MPa
5%
7
再热蒸汽压损
Δprh
MPa
6%
8
回热抽汽压损
Δpe,j
MPa
4%
9
低压缸排汽压损
Δpcd
kPa
5%
10
高压给水加热器出口端差
θh,u
℃
3
11
低压给水加热器出口端差
θl,u
℃
2
12
加热器效率
ηh
0.98
13
给水泵效率
ηfwp,p
0.58
14
给水泵汽轮机内效率
ηfwp,ti
0.79
15
给水泵汽轮机机械效率
ηfwp,tm
0.90
16
给水泵汽轮机减速器效率
ηfwp,tg
0.98
17
循环冷却水进口温度
Tsw,1
℃
24
18
循环冷却水温升
ΔTsw
℃
7
19
冷凝器传热端差
δT
℃
4
主要热力参数选定
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
Pc
MPa
选定
15.6
2
反应堆冷却剂的饱和温度
Tc,s
℃
查水和水蒸汽表确定
345.3
3
反应堆出口冷却剂过冷度
ΔTsub
℃
选定,15~20
18
4
反应堆出口冷却剂温度
Tco
℃
Tco=Tc,s−ΔTsub
327.3
5
反应堆进出口冷却剂温升
ΔTc
℃
选定
35
6
反应堆进口冷却剂温度
Tci
℃
Tci=Tco−ΔTc
292.3
7
二回路蒸汽压力
Ps
MPa
选定
6.5
8
蒸汽发生器出口新蒸汽温度
Tfh
℃
ps对应的饱和温度
280.9
9
蒸汽发生器出口新蒸汽干度
xfh
%
选定
99.75
10
循环冷却水温升
ΔTsw
℃
选定
7
11
冷凝器传热端差
δT
℃
选定
4
12
冷凝器凝结水饱和温度
Tcd
℃
Tcd=Tsw,1+ΔTsw+δT
35
13
冷凝器的运行压力
Pcd
kPa
Tcd对应的饱和压力
5.63
14
高压缸进口蒸汽压力
Ph,i
MPa
新蒸汽压损5%
6.17
15
高压缸进口蒸汽干度
xh,i
%
散热导致焓值下降,造成干度下降
99.35
16
高压缸内效率
ηh,i
选定
0.79
17
高压缸排汽压力
ph,z
MPa
根据最佳分缸比选定
0.74
18
高压缸排汽干度
xh,z
%
由内效率等计算
86.05
19
汽水分离器进口蒸汽压力
psp,i
MPa
等于高压缸排气压力
0.74
20
汽水分离器进口蒸汽干度
xsp,i
%
等于高压缸排气干度
86.05
21
第一级再热器进口蒸汽压力
prh1,i
MPa
考虑4%的压损
0.71
22
第一级再热器进口蒸汽干度
xrh1,i
%
选定
99.5
23
第二级再热器进口蒸汽压力
prh2,i
MPa
考虑2%的压损
0.696
24
第二级再热器进口蒸汽温度
Trh2,i
℃
平均焓升计算
208.64
25
第二级再热器出口蒸汽压力
prh2,z
MPa
考虑压损为2%
0.682
26
第二级再热器出口蒸汽温度
Trh2,z
℃
平均焓升计算
261.9
27
低压缸进口蒸汽压力
pl,i
MPa
考虑压损0.002Mpa
0.68
28
低压缸进口蒸汽温度
Tl,i
℃
根据热再热蒸汽焓值计算
261.5
29
低压缸内效率
ηl,i
选定
0.89
30
低压缸排汽压力
pl,z
MPa
冷凝器压力与排汽压损之和
0.00593
31
低压缸排汽干度
xl,z
%
根据低压缸内效率等计算
89.04
32
回热级数
Z
选定
6
33
低压给水加热器级数
ZL
选定
4
34
高压给水加热器级数
ZH
选定
2
35
给水回热分配
Δhfw
kJ/kg
92.24
36
低压加热器给水参数
第1级回热器参数
第1级进口给水压力
MPa
凝水泵出口压力,因为凝水泵对凝水做功加压
0.45
第1级进口给水比焓
hlfwi,1
kJ/kg
hlfwi,1=hlfwo,0
146.64
第1级出口给水比焓
hlfwo,1
kJ/kg
hlfwo,1=hlfwi,1+Δhfw
238.88
第1级进口给水温度
Tlfwi,1
℃
按(pcwp,hlfwi,1)查水蒸汽表
35
第1级出口给水温度
Tlfwo,1
℃
按(pcwp,hlfwo,1)查水蒸汽表
56.98
第1级汽侧疏水温度
℃
出口给水温度与出口端差之和
58.98
第1级汽侧疏水比焓
kJ/kg
查水蒸汽表
246.89
第1级汽侧压力
MPa
查水蒸气表
0.01902
第2级回热器参数
第2级进口给水压力
MPa
考虑均匀压降
0.445
第2级进口给水比焓
hlfwi,2
kJ/kg
hlfwi,2=hlfwo,1
238.88
第2级出口给水比焓
hlfwo,2
kJ/kg
hlfwo,2=hlfwi,2+Δhfw
331.12
第2级进口给水温度
Tlfwi,2
℃
按(pcwp,hlfwi,2)查水蒸汽表
56.98
第2级出口给水温度
Tlfwo,2
℃
按(pcwp,hlfwo,2)查水蒸汽表
79.01
第2级汽侧疏水温度
℃
出口给水温度与出口端差之和
81.01
第2级汽侧疏水比焓
kJ/kg
查水蒸汽表
339.19
第2级汽侧压力
MPa
查水蒸汽表
0.04939
第3极回热器参数
第3级进口给水压力
MPa
考虑均匀压降
0.44
第3级进口给水比焓
hlfwi,3
kJ/kg
hlfwi,3=hlfwo,2
331.12
第3级出口给水比焓
hlfwo,3
kJ/kg
hlfwo,3=hlfwi,3+Δhfw
423.36
第3级进口给水温度
Tlfwi,3
℃
按(pcwp,hlfwi,3)查水蒸汽表
79.01
第3级出口给水温度
Tlfwo,3
℃
按(pcwp,hlfwo,3)查水蒸汽表
100.95
第3级汽侧疏水温度
℃
出口给水温度与出口端差之和
102.95
第3级汽侧疏水比焓
kJ/kg
查水蒸汽表
431.55
第3级汽侧压力
MPa
查水蒸汽表
0.11257
第4级回热器参数
第4级进口给水压力
MPa
考虑均匀压降
0.435
第4级进口给水比焓
hlfwi,4
kJ/kg
hlfwi,4=hlfwo,3
423.36
第4级出口给水比焓
hlfwo,4
kJ/kg
hlfwo,4=hlfwi,4+Δhfw
515.6
第4级进口给水温度
Tlfwi,4
℃
按(pcwp,hlfwi,4)查水蒸汽表
100.95
第4级出口给水温度
Tlfwo,4
℃
按(pcwp,hlfwo,4)查水蒸汽表
122.75
第4级汽侧疏水温度
℃
出口给水温度与出口端差之和
124.75
第4级汽侧疏水比焓
kJ/kg
查水蒸汽表
524
第4级汽侧压力
MPa
查水蒸汽表
0.23044
37
除氧器进口给水比焓
hdea,i
kJ/kg
515.6
38
除氧器出口给水比焓
hdea
kJ/kg
hdea=hdea,i+Δhfw
607.84
39
除氧器出口给水温度
Tdea
℃
hdea对应的饱和水温度
144.34
40
除氧器运行压力
pdea
MPa
Tdea对应的饱和压力
0.4081
41
高压加热器给水参数
第6级
第6级进口给水压力
MPa
给水泵出口压力因为给水泵对给水加压
6.6
第6级进口给水比焓
hhfwi,6
kJ/kg
hhfwi,6=hhfwo,5
607.84
第6级出口给水比焓
hhfwo,6
kJ/kg
hhfwo,6=hhfwi,6+Δhfw
700.08
第6级进口给水温度
Thfwi,6
℃
按(pcwp,hhfwi,6)查水蒸汽表
144.34
第6级出口给水温度
Thfwo,7
℃
按(pcwp,hhfwo,1)查水蒸汽表
164.87
第6级汽侧疏水温度
℃
出口给水温度与出口端差之和
167.87
第6级汽侧疏水比焓
kJ/kg
查水蒸汽表
709.88
第6级汽侧压力
MPa
查水蒸汽表
0.7521
第7级
第7级进口给水压力
MPa
考虑压降
6.55
第7级进口给水比焓
hhfwi,7
kJ/kg
hhfwi,7=hhfwo,6
700.08
第7级出口给水比焓
hhfwo,7
kJ/kg
hhfwo,7=hhfwi,7+Δhfw
792.32
第7级进口给水温度
Thfwi,7
℃
按(pcwp,hhfwi,7)查水蒸汽表
164.87
第7级出口给水温度
Thfwo,7
℃
按(pcwp,hhfwo,7)查水蒸汽表
186
第7级汽侧疏水温度
℃
出口给水温度与出口端差之和
189
第7级汽侧疏水比焓
kJ/kg
查水蒸汽表
803.11
第7级汽侧压力
MPa
查水蒸汽表
1.2277
42
低压缸抽汽参数
第1级
第1级抽汽压力
ples,1
MPa
汽侧压力与压损之和
0.01981
第1级抽汽干度
xles,1
%
根据内效率计算
92.32
第1级抽汽比焓
kJ/kg
查询水蒸汽表
2427.49
第2级
第2级抽汽压力
ples,2
MPa
汽侧压力与压损之和
0.05144
第2级抽汽干度
xles,2
%
根据内效率计算
95.80
第2级抽汽比焓
kJ/kg
查询水蒸汽表
2496.02
第3级
第3级抽汽压力
ples,3
MPa
汽侧压力与压损之和
0.11726
第3级抽汽干度
xles,3
%
根据内效率计算
99.32
第3级抽汽比焓
kJ/kg
查询水蒸汽表
2666.77
第4级
第4级抽汽压力
ples,4
MPa
汽侧压力与压损之和
0.24004
第4级抽汽干度
xles,4
%
根据内效率计算
100
第4级抽汽比焓
kJ/kg
查询水蒸汽表
2778.58
43
高压缸抽汽
第6级
第6级抽汽压力
phes,6
MPa
汽侧压力与压损之和
0.78344
第6级抽汽干度
xhes,6
%
根据内效率计算
86.21
第6级抽汽比焓
kJ/kg
查询水蒸汽表
2484.45
第7级
第7级抽汽压力
phes,7
MPa
汽侧压力与压损之和
1.27890
第7级抽汽干度
xhes,7
%
根据内效率计算
87.96
第7级抽汽比焓
kJ/kg
查询水蒸汽表
2548.26
44
再热器抽汽参数
第1级
来自高压缸的抽汽压力
MPa
选定
2.5
抽汽干度
%
根据内效率计算
91.18
抽汽比焓
kJ/kg
查询水蒸汽表
2639.77
疏水比焓
kJ/kg
查询水蒸汽表
962
第2级
来自新蒸汽的抽汽压力
MPa
考虑压损后的压力
6.11
抽汽温度
℃
查询水蒸汽表
276.8
抽汽干度
%
选定
99.4
抽汽比焓
kJ/kg
查询水蒸汽表
2783.35
疏水比焓
kJ/kg
查询水蒸汽表
1219.9
45
再热器中的平均焓升
kJ/kg
选定
113.3
热平衡计算结果表格
序号
项目
符号
单位
计算结果
1
核电厂效率
%
31.19
2
反应堆功率
MW
3
蒸汽发生器总蒸汽产量
Kg/s
4
汽轮机高压缸耗汽量
Kg/s
5
汽轮机低压缸耗汽量
Kg/s
1050
6
第一级再热器耗汽量
Kg/s
72.2848
7
第二级再热器耗汽量
Kg/s
77.5703
8
除氧器耗汽量
Kg/s
33.9644
9
给水泵汽轮机的耗汽量
Kg/s
71.4793
10
给水泵的给水量
Kg/s
1622
11
给水泵扬程
MPa
6.192
12
高压缸抽汽量
第1级高压给水再热器抽汽量
Kg/s
68.0272
第1级高压给水再热器抽汽量
Kg/s
68.9167
13
低压缸抽汽量
第1级低压给水再热器抽汽量
Kg/s
43.1850
第2级低压给水再热器抽汽量
Kg/s
45.6102
第3级低压给水再热器抽汽量
Kg/s
45.9056
第4级低压给水再热器抽汽量
Kg/s
47.4574
1.1程序及运行结果
1.1.1用MATLAB程序如下。
clc
clear
clc
clearall
Ne=10^6;%发电功率(kW)
Ed=0.0105;%排污率
n1=0.995;%一回路能量利用系数
nli=0.89;%低压缸内效率
nm=0.98;%汽轮机组机械效率
nge=0.99;%发电机效率
nh=0.98;%加热器效率
Hfwp=6.192;%给水泵压头(Mpa)
pw=925.61;%给水密度
nfwpp=0.58;%给水泵效率
nfwpti=0.79;%给水泵汽轮机内效率
nfwptm=0.9;%给水泵汽轮机机械效率
nfwptg=0.98;%给水泵汽轮机减速器效率
Hfh=2774.99;%蒸汽发生器出口新蒸汽比焓(kj/kg)
Hg=792.32;%蒸汽发生器给水比焓(kj/kg)
Hps=1241.17;%蒸汽发生器运行压力下的饱和水焓(kj/kg)
xhz=0.8605;%高压缸排气干度
xz1=0.995;%第一级再热器的干度
Hho=2478;%高压缸出口焓
Hhi=2778.5;%高压缸进口蒸汽焓值
Hli=2979.18;%低压缸进口焓
Hlo=2350.3;%低压缸出口乏汽焓值
Hzc1=2639.77;%汽水分离器第一级抽气焓
Hzs1=962;%汽水分离器第一级的疏水焓
Hzc2=2783.35;%汽水分离器第二级抽气焓
Hzs2=1219.9;%汽水分离器第二级的疏水焓
Hfw=706.99;%分离器分离水的比焓
h1=92.2;%高低压加热器中的平均焓升
h2=113.3;%再热器中的平均焓升
Hfwi=[146.64238.88331.12423.36515.60607.84700.08];%各级加热器进口焓(kj/kg)
Hfwo=[238.88331.12423.36515.60607.84700.08792.32];%各级加热器出口焓(kj/kg)
Hc=[2427.492496.022666.772778.582478.002484.452548.26];%每一级的给水加热器的加热蒸汽比焓
Hw=[246.89339.19431.55524.000709.88803.11];%每一级给水加热器疏水比焓(其中第五个数据是除氧器,但因除氧器是混合式的,程序中不调用这个值,所以以零占位)
H=500;%除氧器焓升假定值....
forx=300:
2000%再热蒸汽流量
ifabs(H-Hfwo(5))/Hfwo(5)<0.005
H=(X*Hfwo(4)+(Ghes
(1)+Ghes
(2)+Gzc1+Gzc2)*Hw(6)+Gps*Hho+Hfw*x*(xz1-xhz)/xhz)/y;
break
else
end
fory=x:
3000;
Nfwpp=1000*y*Hfwp/pw;%给水泵的有效功率(kw)
Nfwpt=Nfwpp/(nfwpp*nfwptm*nfwptg);%给水泵的实际功率
Gsfwp=Nfwpt/(Hfh-Hho);%给水泵的耗气量
Ds=y/(1+Ed);%新蒸汽产量
Gd=y-Ds;%蒸汽发生器排污量
X=x+Gd+Gsfwp;%假设给水流量
Gles(4)=h1*X/(Hc(4)-Hw(4))/nh;%低压缸4到1抽气量
Gles(3)=(h1*X-nh*Gles(4)*(Hw(4)-Hw(3)))/(Hc(3)-Hw(3))/nh;
Gles
(2)=(h1*X-nh*(Gles(3)+Gles(4))*(Hw(3)-Hw
(2)))/(Hc
(2)-Hw
(2))/nh;
Gles
(1)=(h1*X-nh*(Gles
(2)+Gles(3)+Gles(4))*(Hw
(2)-Hw
(1)))/(Hc
(1)-Hw
(1))/nh;
w1=(x-Gles
(1)-Gles
(2)-Gles(3)-Gles(4))*(Hli-Hlo)+Gles
(1)*(Hli-Hc
(1))+Gles
(2)*(Hli-Hc
(2))+Gles(3)*(Hli-Hc(3))+Gles(4)*(Hli-Hc(4));
W1=w1*nm*nge;%低压缸发电量
W2=10^6-W1;%高压缸发电量
Gzc1=x*h2/(nh*(Hzc1-Hzs1));%汽水分离再热器第一级抽气量
Gzc2=x*h2/(nh*(Hzc2-Hzs2));%汽水分离再热器第二级抽气量
Ghes
(2)=(y*h1-nh*Gzc2*(Hzs2-Hw(7)))/(nh*(Hc(7)-Hw(7)));%第二级高压加热器抽气量
Ghes
(1)=(y*h1-nh*((Ghes
(2)+Gzc2)*(Hw(7)-Hw(6))+Gzc1*(Hzs1-Hw(6))))/(nh*(Hc(6)-Hw(6)));%第一级高压加热器抽气量
Gps=y-X-Ghes
(1)-Ghes
(2)-Gzc1-Gzc2-x*(xz1-xhz)/xhz;%高压缸排到除氧器的流量
Gt=Gps+x*xz1/xhz;%高压缸的出口排汽量
w2=Gt*(Hfh-Hho)+Ghes
(1)*(Hfh-Hc(6))+Ghes
(2)*(Hfh-Hc(7))+Gzc1*(Hfh-Hzc1);
U2=w2*nm*nge;%高压缸的发电量
ifabs(W2-U2)/W2<0.001
H=(X*Hfwo(4)+(Ghes
(1)+Ghes
(2)+Gzc1+Gzc2)*Hw(6)+Gps*Hho+Hfw*x*(xz1-xhz)/xhz)/y;
break
else
end
end
end
Qr=(Ds*(Hfh-Hg)+Gd*(Hps-Hg))/n1;%反应堆热功率
npp=Ne/Qr;%核电厂效率
Gshp=Gt+Ghes
(1)+Ghes
(2)+Gzc1;%高压缸耗汽量
disp('核电厂效率')
npp
disp('反应堆热功率MW')
Qr
disp('蒸汽发生器总蒸汽产量kg/s')
Ds
disp('汽轮机高压缸耗气量kg/s')
Gshp
disp('汽轮机低压缸耗气量kg/s')
x
disp('第一级再热器耗气量kg/s')
Gzc1
disp('第二级再热器耗气量kg/s')
Gzc2
disp('除氧器耗气量kg/s')
Gps
disp('给水泵汽轮机耗气量kg/s')
Gsfwp
disp('给水泵给水量kg/s')
y
disp('给水泵扬程MPa')
Hfwp
disp('第一级低压给水加热器抽汽量,既1号回热器抽气量kg/s')
Gles
(1)
disp('第二级低压给水加热器抽汽量,既2号回热器抽气量kg/s')
Gles
(2)
disp('第三级低压给水加热器抽汽量,既3号回热器抽气量kg/s')
Gles(3)
disp('第四级高压给水加热器抽汽量,既4号回热器抽气量kg/s')
Gles(4)
disp('第一级高压给水加热器抽汽量,既6号回热器抽气量kg/s')
Ghes
(1)
disp('第二级高压给水加热器抽汽量,既7号回热器抽气量kg/s')
Ghes
(2)
1.1.2运算结果如下图所示。
2、热力系统图
本设计中的热力系统图如下图所示。
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