АТОМНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СТАНЦИИ ПОКАЗАТЕЛИ ТЕПЛОВОЙ
реклама
АТОМНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СТАНЦИИ ПОКАЗАТЕЛИ ТЕПЛОВОЙ ЭКОНОМИЧНОСТИ АЭС Тема 2. 1 ОСНОВНЫЕ ВОПРОСЫ: Тепловая экономичность АКЭС Тепловая экономичность АТЭЦ 2 ТЕПЛОВАЯ ЭКОНОМИЧНОСТЬ АКЭС характеризуется: КПД удельным расходом теплоты удельным расходом ядерного горючего 3 Схема простейшей ПТУ, работающей по циклу Ренкина (а) б– цикл на насыщенном паре; в – цикл на перегретом паре 4 ТЕРМИЧЕСКИЙ КПД С помощью термического КПД оценивается эффективность идеального цикла t H0 H Н q0 5 Реальный процесс расширения пара в турбине 6 Реальный процесс расширения пара в турбине с промежуточными сепарацией и перегревом пара 7 ОТНОСИТЕЛЬНЫЙ ВНУТРЕННИЙ КПД С помощью относительного внутреннего КПД оценивается эффективность реальной турбины с учетом внутренних потерь в ней Hi oi H0 8 АБСОЛЮТНЫЙ ВНУТРЕННИЙ КПД С помощью абсолютного внутреннего КПД оценивается эффективность реальной установки с учетом внутренних потерь в турбине Hi i 0i t q0 9 АБСОЛЮТНЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КПД (КПД ТУРБОУСТАНОВКИ) С помощью абсолютного электрического КПД оценивается эффективность турбоустановки с учетом потерь в турбине и генераторе электрического тока э Э 0i t М Г q0 10 Характерные значения КПД современныхтурбоагрегатов относит.внутренний 85 – 90 % механический 98 – 99 % генератора 97 – 98 % (при воздуш. охлаждении) 98 – 99 % (при водор. охлаждении) 11 Баланс энергии на АЭС 12 КПД ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ Оценка эффективности всего процесса преобразования энергии топлива в электрическую энергию Nэ ηАЭС Qст 13 РАСЧЕТ КПД ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ При определении КПД АЭС учитываются следующие потери теплоты и энергии: в реакторе в парогенераторе в трубопроводах в турбоустановке 14 КПД одноконтурной атомной электростанции: аэсI этрIру 15 КПД двухконтурной АЭС аэс2 ηэ ηтр2ηпг ηтрIηру 16 КПД трехконтурной АЭС аэс2 ηэ ηтр3ηпг ηтр2ηт ηтрIηру 17 КПД реакторной установки учитывает потери теплоты в окружающую среду, с водой продувки реактора, от охлаждения биологической защиты, в некоторых случаях замедлителя и некоторых других элементов установки 18 КПД трубопроводов учитывает потери теплоты в трубопроводах первого, второго, третьего контуров 0,99, так как имеются только потери теплоты в окружающую среду, утечки среды с большой тр1 активностью исключаются. η 19 На двух- и трехконтурных АЭС рабочая среда последних контуров нерадиоактивна КПД трубопроводов этих контуров принимают равными 0,97 0,98 20 КПД парогенератора учитывает потери теплоты в окружающую среду (не выше 1 %) потери с водой продувки парогенератора Qпр Gдпр(hд1 hд2 ) 21 КПД теплообменника между первым и вторым контурами АЭС учитывает потери теплоты в окружающую среду 22 КПД АЭС ηηАЭС АЭС не учитывают расхода электроэнергии на собственные нужды электростанции и поэтому рассматриваются как КПД брутто 23 КПД АЭС ηАЭС КПД АЭС с водным теплоносителем находится на уровне ~33% 24 Расход электроэнергии на собственные нужды электростанции привод ГЦН, питательного и других насосов (конденсатные, дренажные и др.) общестанционные механизмы (газодувки, вентиляторы и пр.) электронагреватели, контрольноизмерительные приборы и аппараты (КИПиА), приводы арматуры и т.п. 25 КПД ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ нетто н ст η N э N сн Qст η (1 βсн ) н ст бр ст 26 доля электрической мощности, расходуемая на собственные нужды станции N сн сн Nэ 27 Удельный расход теплоты на АЭС В системе СИ удельный расход теплоты измеряется в единицах: кВт теплоты сгоревшего топлива/ (кВтэлектрической мощности) q бр ст 1 бр ст 28 Удельный расход выгоревшего ядерного топлива Bя.т Bя.т Bя.т 1 b , кг / кДж N э Qc η АЭС Qя.т Bя.т η АЭС Qя.т η АЭС бр я.т Qя.т - количество теплоты, выделяемое выгоревшим ядерным топливом, 29 Удельный расход выгоревшего ядерного топлива В расчете на 1 кВт·ч 3600 кг b , бр Qя.т ηст кВт ч бр я.т 30 количество теплоты, выделяемое выгоревшим ядерным топливом При делении всех ядер 1 кг урана выделяется 7,91010 кДж теплоты. 10–20 топлива в результате захвата нейтронов превращается в неделящиеся изотопы. С учетом этого, количество теплоты, выделяемое выгоревшим ядерным топливом, может быть = принято 6,71010 кДж/кг. Qя.т 31 Удельный расход выгоревшего ядерного топлива 3600 3600 0,0537 10 b бр 10 бр бр Qя.тст 6,7 10 ст ст бр я.т 6 кг/(кВт·ч) 32 ТЕПЛОВАЯ ЭКОНОМИЧНОСТЬ АТЭЦ характеризуется: показателями по производству электроэнергии показателями по производству теплоты, отпускаемой тепловым потребителям 33 КПД ТУРБОУСТАНОВКИ ПО ПРОИЗВОДСТВУ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ N э Qo Q тп / ηтп э ту 34 КПД АТЭЦ по э бр АТЭЦ производству электроэнергии N э Qст Q тп / (η η ) тп пот 35 Удельный расход теплоты на ТЭЦ на производство электроэнергии э бр АТЭЦ q э ст 3600Q Nэ 36 ТЕПЛОТА ТОПЛИВА, ИДУЩАЯ НА ВЫРАБОТКУ электроэнергии Qтп Q Qст ηтп ηпот э ст Qст Qя.т 37 Удельный расход ядерного топлива на выработку электроэнергии э бр я.т b 0,0537 10 э бр АТЭЦ 6 кг/(кВт·ч) 38 КПД АТЭЦ по производству теплоты тп ηпот т ст 39 Удельный расход ядерного топлива на выработку теплоты т бр я.т b 1 0,01 т бр , г/ГДж 10 т бр 6,7 10 АТЭЦ АТЭЦ 40
