MNPP-C04-L11

2012/12/3
《核动力装置》
34
造水参数确定

造水装置的产量 加热蒸汽参数 蒸发温度
2012/12/3
《核动力装置》
35
4.9船舶电力系统


电力系统用于保障船舶在正常情况下和应急情况下产生电 能，向核动力装置和船上所有用户提供电能。 核动力装置电力系统主要有两个特点： 第一，由主电力系统和应急电力系统组成，设计上符合 单一故障准则； 第二，在任何情况下均必须能提供不间断电力需求，这 是核反应堆核安全设计的要求。
2012/12/3
《核动力装置》
36



主电力系统-用于保证所有用户的电能，应由至少 两个无关联的主配电柜、两台主发电机和一台备 用发电机组成。 应急电力系统-与主电力系统无关，用于当主发电 机和备用发电机不工作时，保证核动力装置与整 个船舶重要用户的电能。 蓄电池储存电能，通过直流-交流逆变电变换，在 其它电源不工作时保证提供不间断供应电能。



高选择性和高渗透性的半透膜；
运行压力高于海水的渗透压。
2012/12/3
《核动力装置》
9
图4-42 反渗透原理
2012/12/3
《核动力装置》
10
图4-43 反渗透原理示意图
2012/12/3
《核动力装置》
11
二、电渗析法

渗析是指溶液中溶质通过半透膜的现象，自然渗析的推动 力是半透膜两侧溶质的浓度差。 在直流电场的作用下，离子透过选择性离子交换膜而迁移， 从而使电解质离子自溶液中部分分离出来的过程称为电渗 析。
2012/12/3
《核动力装置》
37
图4-53主泵供电原理图
2012/12/3
《核动力装置》
38
思考题
1.造水系统的功用是什么? 2.海水淡化的方法通常有哪几种? 3.利用蒸发法造水，造水比的含义是什么? 4.推导低压浸管型和单级闪发式造水装置的造水比表达式。
2012/12/3
《核动力装置》
39


一级 R＝Gv／Gｓ ……………………………………0.95
二级 R＝（Gv，1＋ Gv，2 ）／Gs ……………………1.80 三级 R＝ （Gv，1＋ Gv，2 ＋ Gv，3 ）／Gs …………2.50
2012/12/3
《核动力装置》
26
采用真空蒸发的优点

耗热少。 由于蒸发温度低，可用低温低压的蒸汽作为热源； 通常使用废汽总管的蒸汽来加热海水。 减少水垢生成，延长运行时间。
MNPP-C03-L11
船舶核动力装置
Marine Nuclear Power Plants
核科学与技术学院
（V2009.04.04）
4.8 造水系统
1.设置的必要性
2.功用
3.海水淡化方法 4.蒸发法造水的三种形式
2012/12/3
《核动力装置》
2
1.设置的必要性

船舶长期在海洋中航行，动力装置及船员都要消耗淡水， 仅靠船舶自身携带无法满足需求，因此船舶必须设置造水 系统（制淡系统、制淡装置）； 压水堆核动力装置一、二回路都使用轻水作为工质，运行 过程中由于跑、冒、滴、漏以及取样等原因，造成工质装 量减少，影响正常运行
造水比＝？
2012/12/3 《核动力装置》 32
图4-51 闪发型造水装置
2012/12/3
《核动力装置》
33
薄膜蒸发式造水装置

海水在传热管间呈薄膜状流动，传热系数较高，因此传热 面积小、造水装置结构紧凑； 立管降膜式 海水用泵从上部喷入加热管内，在管内成膜，蒸汽在管外 加热。


横管喷淋膜式 海水在传热管外成膜，加热蒸汽在管内流动。
《核动力装置》 4



2012/12/3
舰船淡水消耗量 用途 民用船舶 单位 用量 150~250
生活用水
军用船舶
L/(人· 天)
25
柴油机
动力装置用水 汽轮机 L/(马力· 天)
0.15~0.23
0.4~1.0
资料来源：刘英贵、刘令勋. 船舶特辅装置与系统. 北京：国防工业出版社，1991
淡水
2012/12/3
海水
《核动力装置》 19
（2）多效蒸发

将几个蒸发器串联进行蒸发操作，以节省热量的蒸馏淡化 方法 海水蒸发器的受热面是盘管，盘管浸泡在海水中，盘管内 通有蒸汽，蒸发器内为真空


低真空蒸发：0.07~0.08MPa
高真空蒸发: 0.013~0.015MPa
2012/12/3
《核动力装置》
20
多级蒸发过程示意
2012/12/3
《核动力装置》
21
（3）蒸汽压缩蒸发

将蒸发产生的二次蒸 汽绝热压缩，再返回 海水蒸发器作为加热 蒸汽，同时冷凝成淡 水，以提高热能利用 率的蒸馏淡化方法
图 蒸汽压缩蒸发过程示意
2012/12/3 《核动力装置》 22
4.蒸发法造水的三种形式

2012/12/3
《核动力装置》
12
图4-44 电渗析原理示意图
2012/12/3
《核动力装置》
13
三、蒸发法

使海水受热汽化，再将蒸汽冷凝，从而得到淡水 主要有以下四种形式 多级闪蒸 多效蒸发 蒸汽压缩蒸馏 太阳能蒸馏 常见的蒸发式造水装置 低压浸管型造水装置 闪发式造水装置 薄膜蒸发式造水装置
2012/12/3 《核动力装置》 24
单级低压浸管型造水装置的造水比

质量平衡方程 Gf＝Gv＋Gb 能量平衡方程 Gs（hs－hd）＝Gvhv＋Gbhb－Gfhf


排污率
ε＝Gv／Gb 造水比 R＝Gv／Gs

2012/12/3
《核动力装置》
25
多级蒸发装置的造水比

多级蒸发系统中，第一级蒸发器产生的二次汽，作为第二 级蒸发器的加热蒸汽，依此类推 级数越多，产生蒸汽越多，但装置重量、尺寸增加很多， 设备投资也大大增加，船用装置最多不超过三级

通过物理、化学等方法，从海水中获取淡水 主 从海水中取出盐（离子交换、电渗析、电容吸附法等）


实际应用的方法
反渗透法 电渗析法 蒸发法（蒸馏法）
《核动力装置》 7
2012/12/3
复习

循环水系统的功用是什么?

2012/12/3
《核动力装置》
3
蒸汽和凝给水的损失

蒸汽经过轴封以及在蒸汽管路中流经法兰、阀门等的不严 密部分的泄漏损失； 水经过水泵密封处的泄漏以及在管路、设备和水柜等处的 泄漏损失； 蒸汽发生器泄放时蒸汽和水的损失以及装置在启动和停车 时的疏水损失； 一回路系统泄漏、取样以及启动过程中排水造成的损失。 全船非动力用水的消耗，例如饮用水、生活用水、卫生用 水等。
自流式循环水系统有什么特点?
循环水系统的流量调节方式有哪些? 润滑油系统的功用是什么? 润滑油系统的设计要求是什么?
2012/12/3
《核动力装置》
8
一、反渗透法

在压力驱动下，淡水通过半透膜进入膜的低压侧，水中的 其他组分被阻挡在膜的高压侧并随浓缩水排出，从而达到 有效分离的作用 为了获得必要的淡化速率，实际操作压力大于5.5MPa， 操作压力与海水渗透压力之差，即为过程的推动力 反渗透过程必须具备两个条件
2012/12/3 《核动力装置》 5
2.功用

将海水淡化，生产符合要求的动力装置用水和生活用水， 供应动力装置补给水和人员消耗 通常情况下，船上各种用途的淡水都由同一套淡化装置生 产，则所造淡水的质量应该符合要求最高的一、二回路补 给水的水质标准

2012/12/3
《核动力装置》
6
3.海水淡化方法

低压浸管型造水装置
海水蒸发器内设置加热管，用蒸汽加热海水，使其蒸发产生蒸汽 海水蒸发器内为真空状态

闪发式造水装置
海水在预热器中加热，然后送入闪发室，闪发产生蒸汽 闪发室内为真空状态

薄膜蒸发式造水装置
2012/12/3
《核动力装置》
23
图4-47 低压浸管型原理 海水蒸发器 加热盘管
造水比：单位质量 的加热蒸汽（一次 汽）可以产生的二 次蒸汽量

Gvhv＋Gbhb=Gfhf，o

排污率ε＝Gv／Gb 造水比R＝Gv／Gs
2012/12/3
《核动力装置》
30
采用闪发原理造水的优点

利用水的自过热而蒸发，使已被加热的海水在减压状态下 过热蒸发； 热量消耗少； 可以解决传热面上结垢的问题。

2012/12/3
《核动力装置》
31
图4-50 多级闪发造水装置的温度分布
《核动力装置》 14
2012/12/3
图4-45低压浸管型蒸汽发生器工作原理
2012/12/3
《核动力装置》
15
图4-46 单级闪发式造水装置
2012/12/3
《核动力装置》
16
薄膜蒸发式造水装置


薄膜蒸发式造水装置利用的薄膜蒸发原理 海水蒸发器常见的形式有立管降膜式和横管喷淋膜式两种 类型。 立管降膜式海水蒸发器：传热管束为直立放置，海水泵将 海水送入海水蒸发器，通过上部喷嘴均匀喷入传热管内。 传热管多制成双槽形的螺纹管。 横管喷淋膜式蒸发器：传热管束为水平布置，海水泵将海 水送至管束上面的喷嘴，从上向下喷淋的海水在传热管外 表面形成薄膜状态向下流动，加热蒸汽在传热管内冷凝放 热，使传热管外侧的海水蒸发产生蒸汽。这种蒸发器的传 热管一般采用光管。