第三章《核电厂蒸汽循环的热效率和效率 》教学课件PPT
合集下载
《热机的效率》课件ppt
钢、采矿、石油化工等行业的各种设备。
家用电器领域
03
在家用电器中，热机被广泛应用于空调、热水器、冰箱等产品
中。
热机的技术发展趋势
高效化
不断提高热机的效率是当前技术发展的重要趋势，例如采用先进 的燃烧技术、优化设计热力学循环等。
清洁能源利用
随着环保意识的提高，利用清洁能源作为热机能源是未来的发展 趋势，例如使用天然气、可再生能源等。
智能化控制
应用智能控制技术，实现热机的智能化控制，能够提高设备的运 行效率和可靠性。
热机的环保与节能前景
环保
随着环保意识的不断提高，热机的环保技术也在不断发展，例如采用清洁燃烧技术、排放 控制技术等，以减少对环境的污染。
节能
采用先进的热力学循环和高效化改造技术，可以大大提高热机的效率，从而降低能源消耗 。
可再生能源利用
利用可再生能源作为热机的能源是未来发展的重要趋势，例如使用太阳能、地热能等可再 生能源来替代传统能源。
THANKS
感谢观看
04
提高热机效率的措施
提高燃烧效率的措施
充分燃烧燃料
选择合适的燃料和采用适当的燃烧方式，使燃料 充分燃烧，减少未燃损失。
改善空气动力性能
合理设计燃烧室和进排气系统，减少空气阻力， 提高燃料燃烧效率。
提高压缩比
增加压缩比可以提高燃料燃烧温度和压力，增加 热机效率。
采用新型材料和技术的措施
采用高强度轻质材料
传热温差的控制
控制适当的传热温差可以提高传热效率。
摩擦损失的影响
机组摩擦阻力
减少运动部件之间的摩擦阻力可以降低能量损耗。
气体泄漏和压缩损失
气体泄漏和压缩损失会导致能量损耗，需要采取措施减少泄漏和压缩损失。
第三章《核电厂蒸汽循环的热效率和效率 》教学课件PPT
1。
17
三、给水泵 取水泵为控制体积，能量方程 PB qm (h2 h1) qQ 平衡方程
I PB qm (ex,H,2 ex,H,1) Ex,Q
效率
ex
qmex,H 2 PB qmex,H1
通常水泵运行时可以 假定为绝热过程
PB qm (h2 h1)
I PB qm (ex,H,2 ex,H,1)
汽轮机内蒸汽理论功
大功率汽轮机0.85～0.92； 核电厂汽轮机稍小
h2.act h2 (1T )(h1 h2 ) h2 (1T )h0
10
●图示的汽轮机系统，忽略管道损失，能量方程
wT,net h1 (12 4 5 )h6 2h2 3h3 4h4 5h5 7h7 8h8 (12 4 5 7 8 )h9 q
18
【例3-3】大亚湾核电厂二回路的给水泵由给水泵汽轮机带动，
每台给水泵在额定输出功率时流量为1467.95kg/s。进入给水泵水 的焓694.8kJ/kg，温度164.3℃，经过水泵后水的焓为704.1kJ/kg， 温度165.6℃，水泵的功率13712kW，假定T0=298K，p0=0.1MPa，
11
★ ex1
ex2
e w e ex ,T
T,act
x1
x2act
It ex1 ex2 wT,net
12
I ex,H1 (1 2 4 5 )ex,H 6 e2 x,H 2 e4 x,H 4 e5 x,H 5 7ex,H 7 e8 x,H 8 (1 2 4 5 7 8 )ex,H 9 ex,W ex,Q
1 h2 h3 h1 h4
忽略水泵功
wnet wt,T wC h1 h2
ex ,T
qm1 (ex1
17
三、给水泵 取水泵为控制体积，能量方程 PB qm (h2 h1) qQ 平衡方程
I PB qm (ex,H,2 ex,H,1) Ex,Q
效率
ex
qmex,H 2 PB qmex,H1
通常水泵运行时可以 假定为绝热过程
PB qm (h2 h1)
I PB qm (ex,H,2 ex,H,1)
汽轮机内蒸汽理论功
大功率汽轮机0.85～0.92； 核电厂汽轮机稍小
h2.act h2 (1T )(h1 h2 ) h2 (1T )h0
10
●图示的汽轮机系统，忽略管道损失，能量方程
wT,net h1 (12 4 5 )h6 2h2 3h3 4h4 5h5 7h7 8h8 (12 4 5 7 8 )h9 q
18
【例3-3】大亚湾核电厂二回路的给水泵由给水泵汽轮机带动，
每台给水泵在额定输出功率时流量为1467.95kg/s。进入给水泵水 的焓694.8kJ/kg，温度164.3℃，经过水泵后水的焓为704.1kJ/kg， 温度165.6℃，水泵的功率13712kW，假定T0=298K，p0=0.1MPa，
11
★ ex1
ex2
e w e ex ,T
T,act
x1
x2act
It ex1 ex2 wT,net
12
I ex,H1 (1 2 4 5 )ex,H 6 e2 x,H 2 e4 x,H 4 e5 x,H 5 7ex,H 7 e8 x,H 8 (1 2 4 5 7 8 )ex,H 9 ex,W ex,Q
1 h2 h3 h1 h4
忽略水泵功
wnet wt,T wC h1 h2
ex ,T
qm1 (ex1
核电站主蒸汽系统PPT文档38页
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
核电站主蒸汽系统
51、没有哪个社会可以制订一部永远 适用的 宪法， 甚至一 条永远 适。——英 格索尔
53、人们通常会发现，法律就是这样 一种的 网，触 犯法律 的人， 小的可 以穿网 而过， 大的可 以破网 而出， 只有中 等的才 会坠入 网中。 ——申 斯通 54、法律就是法律它是一座雄伟的大 夏，庇 护着我 们大家 ；它的 每一块 砖石都 垒在另 一块砖 石上。 ——高 尔斯华 绥 55、今天的法律未必明天仍是法律。 ——罗·伯顿
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
蒸汽动力装置循环PPT课件
T
1 56 4
3
2
0
s
朗肯循环T–s图
T
5 4
1 1’ 67
3
2 2‘
0
s
再热循环T–s图
第16页/共29页
3. 再热对热效率的影响及中间压力
（1）再热对热效率的影响 一次再热吸收的总热量：
对外放热： 热效率：
q 1 ( h 1 h 4 ) ( h 1 h 7 ) q 2 h 2 h 3
T
时进行再热，再热器出口温度为540ºC，排汽
压力为0.008 MPa，
试确定乏气干度和循环热
效率，并与相同初，
T
终状态参数的朗肯循环
进行比较。
5
1 1’ 67
4
3
2 2‘
0
s
再热循环T–s图
第21页/共29页
例题
2. 在朗肯循环中，蒸汽进入汽轮机的压力
P1=13.5MPa, 初温度t1=550ºC，乏气压力为 0.004MPa，求循环净功，加热量、热效率、
T
5
1 1’ 67
4
3
2 2‘
0
s
再热循环T–s图
第18页/共29页
4. 一次再热循环热经济性分析： 1. 采用蒸汽中间再热后，汽轮机的排汽干度提高，
使汽轮机低压缸的蒸汽温度保持在允许温度内， 减轻湿蒸汽对冲击和侵蚀，增加了汽轮机工作 的安全性。
2. 在相同参数范围内，再热循环的有用功和热效率 均高于朗肯循环的结果，即再热循环的热经济性 高于朗肯循环。
✓然后：分析实际循环与理论循环的偏离 程度，找出实际损失的部位，大小， 原因，及改进措施。
第2页/共29页
6—1 蒸汽动力装置循环
水蒸气与蒸汽动力循环课程PPT(32张)
（4）查附表5，p1MPa，ts179.916℃，tts。故第四 种情况是饱和状态，但无法确定是饱和水，干饱和水蒸 气还是湿蒸汽，其余参数也无法确定。
三、水蒸气的焓熵图
欲获得水蒸汽的状态参数,可查
水蒸气表
精确度高,但往往不 太方便、且不直观
水蒸气的焓熵图(莫里尔图)
方便、直观, 但不够精确
临界点C 上界线（x1） 下界线（x0）
——单位质量湿蒸汽中所含饱和蒸汽的质量称
为湿蒸汽的干度。表示式为
饱和液体和饱和 蒸汽的混合物
x mv mv mw
mv-湿蒸气中干饱和蒸气的质量 mw-湿蒸气中饱和水的质量
x0 ，饱和液体
干度x的取值范围为0～1。 0﹤x﹤1 ，湿(饱和)蒸汽
x1 ，干饱和蒸汽
• 引入干度x可确定湿蒸汽中所含饱和液体和饱和蒸汽的
6. 了解再热循环和回热循环的基本装置、热力过程及热效率，了 解热电合供循环的基本思想和经济性指标。
本章难点
1. 本章的基本概念较多，也比较抽象，较难理解。 学习中应反复深入地思考，正确理解这些概念的物理 意义，找出其间有机的联系，并在应用中加深理解。
2. 熟练利用水蒸气图表进行相关工程计算在初始阶 段会有一定难度，应结合例题与习题加强练习。
的液体沸点不同。
汽化过程是吸热过程。
如在0.1MPa时，水的沸点为 99.634℃，氨的沸点为-32℃
基本概念
2. 凝结
——物质由气态转变为液态的过程称为凝结。
如水蒸汽冷凝为
液态物质 (吸热)汽化 (放热)凝结
水
气态物质
同压力下蒸汽的凝结 温度与液体的沸点相
等
汽相空间蒸汽分子越多，蒸汽压力越大，凝结速度 越快。
三、水蒸气的焓熵图
欲获得水蒸汽的状态参数,可查
水蒸气表
精确度高,但往往不 太方便、且不直观
水蒸气的焓熵图(莫里尔图)
方便、直观, 但不够精确
临界点C 上界线（x1） 下界线（x0）
——单位质量湿蒸汽中所含饱和蒸汽的质量称
为湿蒸汽的干度。表示式为
饱和液体和饱和 蒸汽的混合物
x mv mv mw
mv-湿蒸气中干饱和蒸气的质量 mw-湿蒸气中饱和水的质量
x0 ，饱和液体
干度x的取值范围为0～1。 0﹤x﹤1 ，湿(饱和)蒸汽
x1 ，干饱和蒸汽
• 引入干度x可确定湿蒸汽中所含饱和液体和饱和蒸汽的
6. 了解再热循环和回热循环的基本装置、热力过程及热效率，了 解热电合供循环的基本思想和经济性指标。
本章难点
1. 本章的基本概念较多，也比较抽象，较难理解。 学习中应反复深入地思考，正确理解这些概念的物理 意义，找出其间有机的联系，并在应用中加深理解。
2. 熟练利用水蒸气图表进行相关工程计算在初始阶 段会有一定难度，应结合例题与习题加强练习。
的液体沸点不同。
汽化过程是吸热过程。
如在0.1MPa时，水的沸点为 99.634℃，氨的沸点为-32℃
基本概念
2. 凝结
——物质由气态转变为液态的过程称为凝结。
如水蒸汽冷凝为
液态物质 (吸热)汽化 (放热)凝结
水
气态物质
同压力下蒸汽的凝结 温度与液体的沸点相
等
汽相空间蒸汽分子越多，蒸汽压力越大，凝结速度 越快。
高二物理核能的利用精品PPT课件
会产生温度，如无线电波、电力电磁场。
电离辐射
α Β
非电离辐射
γ
放射性物质对人体伤害的规律是：距离射源越远，受照时间越短， 隔离的“屏障”越多，受到伤害越小。
核电站和日常生活辐照水平的对比
一次全身大剂量辐射照射对身体的影响
21世纪已经到来!
我们将如何面对到来的下一个10年？ 膨胀的人口...发 展的经济...对计算机更多的依赖、各种电子技术...对 进口石油的更多依赖...天然气价格和长期供应的不确 定性...以及燃烧天然燃料对环境带来的一大堆问题。
少了9％，尘埃减少 了36％，大气质量有 明显改善。
秦山核电站
大亚湾核电站
布 比 利 斯 核 电 站
核电站与环境
——核电是安全的能源
核电站实施纵深防御、多重保护、多样性的设计原则，确保核 安全；核电站运行期间不受发电量、经济效益和其他因素的约 束。以秦山核电站为例，它有三道屏障，用于防止放射性物质 的外泻。第一道屏障是锆-4合金的燃料包壳，它把核燃料及其 裂变产物封闭起来。第二道屏障是壁后为175毫米钢板制成的反 应堆压力容器以及相应的管道设施，它把反应堆冷却剂包容在 里面，防止有放射性的反应堆冷却剂外泄。第三道屏障是反应 堆安全壳，它是高72.5米、外径38米、厚1米的钢筋混凝土制成 的圆柱形建筑，内衬6毫米的钢板。安全壳既能抵御外部破坏， 例如龙卷风、地震、喷气式飞机的撞击，还能抵御最严重事故 情况下内部的高温和高压，防止放射性物质的外泄。
从原子弹说起
发射区1.6公里内的所有生物全都荡然无存。离发射场800 米的一座32吨重的钢塔成了一堆扭曲的废物。发射场周围 800米的沙粒被融化成玻璃体，绿色透明似翡翠。
1945年8月6日和9日， 美国分别在日本广岛和 长崎两市投下原子弹， 使其遭到致命打击，8 月15日，日本无条件投 降。
电离辐射
α Β
非电离辐射
γ
放射性物质对人体伤害的规律是：距离射源越远，受照时间越短， 隔离的“屏障”越多，受到伤害越小。
核电站和日常生活辐照水平的对比
一次全身大剂量辐射照射对身体的影响
21世纪已经到来!
我们将如何面对到来的下一个10年？ 膨胀的人口...发 展的经济...对计算机更多的依赖、各种电子技术...对 进口石油的更多依赖...天然气价格和长期供应的不确 定性...以及燃烧天然燃料对环境带来的一大堆问题。
少了9％，尘埃减少 了36％，大气质量有 明显改善。
秦山核电站
大亚湾核电站
布 比 利 斯 核 电 站
核电站与环境
——核电是安全的能源
核电站实施纵深防御、多重保护、多样性的设计原则，确保核 安全；核电站运行期间不受发电量、经济效益和其他因素的约 束。以秦山核电站为例，它有三道屏障，用于防止放射性物质 的外泻。第一道屏障是锆-4合金的燃料包壳，它把核燃料及其 裂变产物封闭起来。第二道屏障是壁后为175毫米钢板制成的反 应堆压力容器以及相应的管道设施，它把反应堆冷却剂包容在 里面，防止有放射性的反应堆冷却剂外泄。第三道屏障是反应 堆安全壳，它是高72.5米、外径38米、厚1米的钢筋混凝土制成 的圆柱形建筑，内衬6毫米的钢板。安全壳既能抵御外部破坏， 例如龙卷风、地震、喷气式飞机的撞击，还能抵御最严重事故 情况下内部的高温和高压，防止放射性物质的外泄。
从原子弹说起
发射区1.6公里内的所有生物全都荡然无存。离发射场800 米的一座32吨重的钢塔成了一堆扭曲的废物。发射场周围 800米的沙粒被融化成玻璃体，绿色透明似翡翠。
1945年8月6日和9日， 美国分别在日本广岛和 长崎两市投下原子弹， 使其遭到致命打击，8 月15日，日本无条件投 降。
蒸汽动力循环及其参数ppt课件
平均分配法：τjop＝(hb’－hc’)/(Z+1)
P.65(2-14)
最佳给水焓升的本质是汽轮机抽汽压力的优化
最佳给水焓
hfwop＝ hc’＋∑Zτjop
P.67(2-17)
2021/4/25
21
2.4 蒸汽再热循环
2.4.1再热循环的组成 2.4.2再热循环效率计算 2.4.3再热循环的主要特征 2.4.4再热循环的参数优化
2021/4/25
16
2.3.1回热循环的组成
回热过程及其作用
在朗肯循环基础上利用汽轮机抽汽加热凝水 （或给水）的过程为回热
回热加热器是实现回热换热的设备 作用：提高给水温度改善循环效率
原则性热力系统
表示热力循环本质联系的热力系统 回热循环在朗肯循环加回热加热器
回热过程的T－s图
回热抽汽来自汽机膨胀过程线p1t1 加热器中抽汽定压放热并凝结为水 给水（或凝水）被加热后送往锅炉
最佳再热压力
再热压力高虽然可以提高平均吸热温度，但作用有限 再热压力低会因附加循环温度低而无法提高吸热温度 最佳再热压力：prhop＝(0.1~0.2)×p0→ (0.15~0.25)×p0
再热回热循环
与非再热机组比 采用回热时提高热经济性的幅度要小（削弱回热） 再热机组采用回热的热经济性仍高于无再热的回热机组(合理设计)
2021/4/25
5
水蒸汽的相图（定压）
2021/4/25
6
朗肯循环过程
2021/4/25
9
朗肯循环效率
朗肯循环的能量平衡
能量平衡：qb－qc＝wn＝wt－wp
循环效率
定义：ηt＝wn / qb＝1－ qc / qb
朗肯循环效率
知识点：正循环及热效率PPT
愈多，循环的经济性能也就愈好。但是由于向冷源传递的热 量不能为零，所以热效率总是小于1。 推导热效率的过程中只采用了热力学第一定律，并未加 其它限制，故公式适用于任何可逆与不可逆循环。 下面介绍火力发电厂正循环的工作原理。 该循环的系统组成与工作原理如图2所示。它包括四部分 主要热力设备：蒸汽锅炉、汽轮机、凝汽器和给水泵。用管 道把锅炉、汽轮机、凝汽器和给水泵连接起来，组成一个封 闭的系统，系统内循环工质为水和蒸汽。水先在给水泵中绝 热加压送入锅炉，在锅炉中水被定压加热而形成高温高压的 过热蒸汽，过热蒸汽在汽轮机中绝热膨胀将热能转变为机械
图2 正循环特例-火力发电厂原理图
q1 q2 w0
上式表明，工质从高温热源所吸收的热量，不可能全部 转化循环净功，同时还有一部分热量向低温热源放出。正循 环的热效率就是循环净功与工质从高温热源吸热量之比，即 w0 q t 1 2 （1） q1 q1
知识点：正循环及热效率
可见热效率愈大，在付出同等热量时，所获得的净功就
知识点：正循环及热效率
能后变成低温低压的乏汽，乏汽进入凝汽器定压凝结放热变 为冷凝水，重新经给水泵加压送入锅炉进行新的循环。汽轮 机输出的机械能通过发电机转变成电能。
高温高压蒸汽 输出净功w0 汽轮机 发电机 蒸汽锅炉 工质吸热q 1 q1 =q 2 +w0
～
低温低压乏汽 凝汽器 给水泵 低温高压水 低温低压水 冷却水 工质放热q 2
知识点：正循环及热效率
所有热力发动机进行的循环都是正循环。正循环是将热 能转变为机械能的循环，见图1。
p 2 1 4 高温热源 T1 q1 3 工质 q2 0 低温热源 T2 6 5 v
wቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
0
w
0
图2 正循环特例-火力发电厂原理图
q1 q2 w0
上式表明，工质从高温热源所吸收的热量，不可能全部 转化循环净功，同时还有一部分热量向低温热源放出。正循 环的热效率就是循环净功与工质从高温热源吸热量之比，即 w0 q t 1 2 （1） q1 q1
知识点：正循环及热效率
可见热效率愈大，在付出同等热量时，所获得的净功就
知识点：正循环及热效率
能后变成低温低压的乏汽，乏汽进入凝汽器定压凝结放热变 为冷凝水，重新经给水泵加压送入锅炉进行新的循环。汽轮 机输出的机械能通过发电机转变成电能。
高温高压蒸汽 输出净功w0 汽轮机 发电机 蒸汽锅炉 工质吸热q 1 q1 =q 2 +w0
～
低温低压乏汽 凝汽器 给水泵 低温高压水 低温低压水 冷却水 工质放热q 2
知识点：正循环及热效率
所有热力发动机进行的循环都是正循环。正循环是将热 能转变为机械能的循环，见图1。
p 2 1 4 高温热源 T1 q1 3 工质 q2 0 低温热源 T2 6 5 v
wቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
0
w
0
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
6
1036.19kJ/kg
取蒸汽发生器为控制体积，稳定状态能量方程： qm1(h1 h2 ) qm3 (h4 h3 )
蒸汽流量
qm3
qm1(h1 h2 ) (h4 h3 )
4875kg/s (1515.0kJ/kg 1287.8kJ/kg) 608.47kg/s 2771.0kJ/kg 950.7kJ/kg
8
二、蒸汽轮机
●大型核电厂中应用最广的是饱和蒸汽轮机 ；
● 大亚湾核电站的两台汽轮发电机组在额定功率时，进入汽 轮机的新蒸汽是压力6.53MPa，干度为0.96的饱和蒸汽， 主蒸汽的流量是1467.95kg/s，排汽压力0.007MPa ，温度 为39℃
★汽轮机内过程的能量分析
●蒸汽经过汽轮机的绝热膨胀 与理想可逆过程有显著的差别
ex ,T
qm1 (ex1
qm3ex4 ex2 ) qm3ex3
608.4kg/s 1036.19kJ/kg
0.944
4875kg/s 111.28kJ/kg 608.4kg/s 206.44kJ/kg
7
讨论： ▲蒸汽发生器的热（能量）量利用率是100%，但因传热温差， 1 ▲蒸汽发生器内两股流体（一回路冷却剂和二回路蒸汽）的 平均温差比火力电厂的锅炉中烟气和水的温差小得多，所以
s2 3.138kJ/(kg K)
7.08MPa，
221.3℃
5
h ' 1242.0kJ/k g s ' 3.078kJ/(kg K) h" 2777.8kJ/k g s" 5.848kJ/(kg K)
h4 h ' x(h" h ') 1242.0kJ/kg 0.9956(2777.8 1242.0)kJ/kg 2771.0kJ/kg
率。假定T0=298K，p0=0.1MPa。
解：冷却剂的流量
17550t/h qm1 3600 4875kg/s
h1 1515.0kJ/k g s1 3.527kJ/(kg K)
15.5MPa 290.8℃
15.5MPa
329.8℃h2 1287.8kJ/k g
冷却剂参数：
新蒸汽参数： p=6.53MPa，x=0.9956
●可逆过程汽轮机输出技术功 wt h1 h2
●不可逆绝热过程实际作技术功
wT,act h1 h2,act (h1 h2 ) (h2,act h2 )
h0 h1 h2 理想绝热焓降9
●汽轮机相对内效率（汽轮机效率）
汽轮机内蒸汽实际作功
T
wT,act wt
h1 h2,act h1 h2
汽轮机内蒸汽理论功
大功率汽轮机0.85～0.92； 核电厂汽轮机稍小
h2.act h2 (1T )(h1 h2 ) h2 (1T )h0
10
●图示的汽轮机系统，忽略管道损失，能量方程
wT,net h1 (12 4 5 )h6 2h2 3h3 4h4 5h5 7h7 8h8 (12 4 5 7 8 )h9 q
ex3 h3 h0 T0 (s3 s0 ) (950.7 104.87)kJ/kg 298K (2.512 0.3664)kJ/(kg K) 206.44kJ/kg
ex4 h4 h0 T0 (s4 s0 ) (2771.0 104.87)kJ/kg 298K (5.836 0.3664)kJ/(kg K)
解：取水泵为控制体积。能量方程
qQ PB qm (h2 h1)
13712kJ/s 1467.95kg/s (704.1kJ/kg 694.8kJ/kg) 60.1kJ/s
查表得
与水泵功率相比，散热量可忽略不计
s1 1.987kJ/(kg K)、s2 2.008kJ/(kg K)
ex,H,2 ex,H,1 h2 h1 T0 (s2 s1) 704.1kJ/kg 694.8kJ/kg 298K [2.008kJ/(kg K) 1.987kJ/(kg K)] 6.258kJ/kg
I PB qm (ex,H,2 ex,H,1)
13712kJ/s 1467.95kg/s 6.258kJ/kg 4525.6kJ/s
19
1-2 朗肯循环的热效率
一、核电厂循环的理论热效率
4-1 水在蒸汽发生器中的预热、 汽化过程近似认为定压过程
q1 h1 h4
1-2过程绝热
wt,T h1 h2
16
ex
PT q e m2 x,H 2
qm3ex,H 3 qm4ex,H 4 q e m1 x,H1
qm5ex,H5 q e m6 x,H 6
540374.7kJ/s 37.009kg/s 711.76kJ/kg 36.067kg/s 586.91kJ/kg 927.072kg/s 848.33kJ/kg
●
ex ,T
qm1 (ex1
qm3ex4 ex2 )
qm3ex3
4
【例3-1】大亚湾核电厂环路数是3，每环冷却剂的流量为 17550 t/h，一回路压力为15.5MPa，若冷却剂平均出口温度 329.8℃，平均进口温度290.8℃，蒸汽发生器产生的新蒸汽 是压力6.53MPa，干度为0.9956的湿饱和蒸汽，进入蒸汽发 生器的水压力为7.08MPa，温度为221.3℃蒸汽发生器向环境
18
【例3-3】大亚湾核电厂二回路的给水泵由给水泵汽轮机带动，
每台给水泵在额定输出功率时流量为1467.95kg/s。进入给水泵水 的焓694.8kJ/kg，温度164.3℃，经过水泵后水的焓为704.1kJ/kg， 温度165.6℃，水泵的功率13712kW，假定T0=298K，p0=0.1MPa，
第三章 核电厂蒸汽循环 的热效率和效率
1
3-1
2
一、蒸汽发生器
压水堆核电厂一回路 工作压力在15MPa左右； 冷却剂（压力水）在反应堆的
进口温度位于280℃~300℃，出 口温度即蒸汽发生器进口温度约 310℃~330℃。
大亚湾核电厂: 一回路压力15.5MPa; 冷却剂出口平均温度为329.8℃。
s4 s ' x(s" s ') 3.078kJ/(kg K) 0.9956(5.848 3.078)kJ/(kg K) 5.836kJ/(kg K)
7.08MPa，221.3℃ 时 h3=950.7kJ/kg ;s3=2.521kJ/(kg·K)；
环境态水 h0 104.87kJ/k g s0 0.3664kJ/(kg K)
1。
17
三、给水泵 取水泵为控制体积，能量方程 PB qm (h2 h1) qQ 平衡方程
I PB qm (ex,H,2 ex,H,1) Ex,Q
效率
ex
qmex,H 2 PB qmex,H1
通常水泵运行时可以 假定为绝热过程
PB qm (h2 h1)
I PB qm (ex,H,2 ex,H,1)
43.274kg/s 459.67kJ/kg 47.112kg/s 306.77kJ/kg 763.610kg/s 100.38kJ/kg 927.072kg/s 848.33kJ/kg
88.86%
本例汽轮机没有散热，所以热（能量）利用率为100%，但是 从各排汽的熵逐步增大可知蒸汽在汽轮机内过程不可逆，因此
效率
9 12 4 5 7 8
ex
ex,W
e2 x,H 2
e4 x,H 4 5ex,H 5 7ex,H 7 8ex,H 8 ex,H1 (12 4 5 )ex,H 6
9ex,H 9
13
【例3-2】大亚湾核电厂汽轮机双流低压缸进汽量927.072kg/s， 进汽焓2991.1kJ/kg，温度267.31℃。汽轮机有4级抽汽，抽汽量和 抽汽状态分别为
3
取蒸汽发生器为控制体积，稳定运行状态 ●能量方程
一回路冷却剂质量流量
qm1(h1 h2 ) qm3 (h4 h3 ) Q
0
蒸汽发生器的产汽量
qm1(h1 h2 ) qm3 (h4 h3 )
It qm1(ex1 ex2 ) qm3 (ex4 ex3 )
方程
It qm1(ex1 ex2 ) qm3 (ex4 ex3 ) Ex,Q
qm2 37.009kg/s qm3 36.067kg/s qm4 43.274kg/s qm5 47.112kg/s
p2 0.3557MPa h2 2859.6kJ/kg
p3 0.1862MPa h3 2740.9kJ/kg
p4 0.0885MPa h4 2623.0kJ/kg p5 0.0331MPa h5 2470.7kJ/kg
查相关资料
h0 104.87kJ/k g s0 0.3664kJ/(kg K)
s1 7.205kJ/(kg K) s2 7.222kJ/(kg K)
s3 7.245kJ/(kg K) s4 7.274kJ/(kg K)
s5 7.276kJ/(kg K) s6 7.579kJ/(kg K)
15
ex1 h1 h0 T0 (s1 s0 ) (2991.1104.87)kJ/kg 298K (7.205 0.3664)kJ/(kg K) 848.33kJ/kg
ex2 h2 h0 T0 (s2 s0 ) (2859.6 104.87)kJ/kg 298K (7.222 0.3664)kJ/(kg K) 711.76kJ/kg
4-3绝热压缩，给水泵消耗的功
2-3乏汽在冷凝器中冷凝， 也为定压过程
wC h4 h3
q2 h2 h3
循环净功 wnet wt,T wC (h1 h2 ) (h4 h3 ) (h1 h4 ) (h2 h3 ) q1 q2 qnet 20
twnet q1源自1 q2 q1ex3 h3 h0 T0 (s3 s0 ) (2740.9 104.87)kJ/kg 298K (7.245 0.3664)kJ/(kg K) 586.91kJ/kg
1036.19kJ/kg
取蒸汽发生器为控制体积，稳定状态能量方程： qm1(h1 h2 ) qm3 (h4 h3 )
蒸汽流量
qm3
qm1(h1 h2 ) (h4 h3 )
4875kg/s (1515.0kJ/kg 1287.8kJ/kg) 608.47kg/s 2771.0kJ/kg 950.7kJ/kg
8
二、蒸汽轮机
●大型核电厂中应用最广的是饱和蒸汽轮机 ；
● 大亚湾核电站的两台汽轮发电机组在额定功率时，进入汽 轮机的新蒸汽是压力6.53MPa，干度为0.96的饱和蒸汽， 主蒸汽的流量是1467.95kg/s，排汽压力0.007MPa ，温度 为39℃
★汽轮机内过程的能量分析
●蒸汽经过汽轮机的绝热膨胀 与理想可逆过程有显著的差别
ex ,T
qm1 (ex1
qm3ex4 ex2 ) qm3ex3
608.4kg/s 1036.19kJ/kg
0.944
4875kg/s 111.28kJ/kg 608.4kg/s 206.44kJ/kg
7
讨论： ▲蒸汽发生器的热（能量）量利用率是100%，但因传热温差， 1 ▲蒸汽发生器内两股流体（一回路冷却剂和二回路蒸汽）的 平均温差比火力电厂的锅炉中烟气和水的温差小得多，所以
s2 3.138kJ/(kg K)
7.08MPa，
221.3℃
5
h ' 1242.0kJ/k g s ' 3.078kJ/(kg K) h" 2777.8kJ/k g s" 5.848kJ/(kg K)
h4 h ' x(h" h ') 1242.0kJ/kg 0.9956(2777.8 1242.0)kJ/kg 2771.0kJ/kg
率。假定T0=298K，p0=0.1MPa。
解：冷却剂的流量
17550t/h qm1 3600 4875kg/s
h1 1515.0kJ/k g s1 3.527kJ/(kg K)
15.5MPa 290.8℃
15.5MPa
329.8℃h2 1287.8kJ/k g
冷却剂参数：
新蒸汽参数： p=6.53MPa，x=0.9956
●可逆过程汽轮机输出技术功 wt h1 h2
●不可逆绝热过程实际作技术功
wT,act h1 h2,act (h1 h2 ) (h2,act h2 )
h0 h1 h2 理想绝热焓降9
●汽轮机相对内效率（汽轮机效率）
汽轮机内蒸汽实际作功
T
wT,act wt
h1 h2,act h1 h2
汽轮机内蒸汽理论功
大功率汽轮机0.85～0.92； 核电厂汽轮机稍小
h2.act h2 (1T )(h1 h2 ) h2 (1T )h0
10
●图示的汽轮机系统，忽略管道损失，能量方程
wT,net h1 (12 4 5 )h6 2h2 3h3 4h4 5h5 7h7 8h8 (12 4 5 7 8 )h9 q
ex3 h3 h0 T0 (s3 s0 ) (950.7 104.87)kJ/kg 298K (2.512 0.3664)kJ/(kg K) 206.44kJ/kg
ex4 h4 h0 T0 (s4 s0 ) (2771.0 104.87)kJ/kg 298K (5.836 0.3664)kJ/(kg K)
解：取水泵为控制体积。能量方程
qQ PB qm (h2 h1)
13712kJ/s 1467.95kg/s (704.1kJ/kg 694.8kJ/kg) 60.1kJ/s
查表得
与水泵功率相比，散热量可忽略不计
s1 1.987kJ/(kg K)、s2 2.008kJ/(kg K)
ex,H,2 ex,H,1 h2 h1 T0 (s2 s1) 704.1kJ/kg 694.8kJ/kg 298K [2.008kJ/(kg K) 1.987kJ/(kg K)] 6.258kJ/kg
I PB qm (ex,H,2 ex,H,1)
13712kJ/s 1467.95kg/s 6.258kJ/kg 4525.6kJ/s
19
1-2 朗肯循环的热效率
一、核电厂循环的理论热效率
4-1 水在蒸汽发生器中的预热、 汽化过程近似认为定压过程
q1 h1 h4
1-2过程绝热
wt,T h1 h2
16
ex
PT q e m2 x,H 2
qm3ex,H 3 qm4ex,H 4 q e m1 x,H1
qm5ex,H5 q e m6 x,H 6
540374.7kJ/s 37.009kg/s 711.76kJ/kg 36.067kg/s 586.91kJ/kg 927.072kg/s 848.33kJ/kg
●
ex ,T
qm1 (ex1
qm3ex4 ex2 )
qm3ex3
4
【例3-1】大亚湾核电厂环路数是3，每环冷却剂的流量为 17550 t/h，一回路压力为15.5MPa，若冷却剂平均出口温度 329.8℃，平均进口温度290.8℃，蒸汽发生器产生的新蒸汽 是压力6.53MPa，干度为0.9956的湿饱和蒸汽，进入蒸汽发 生器的水压力为7.08MPa，温度为221.3℃蒸汽发生器向环境
18
【例3-3】大亚湾核电厂二回路的给水泵由给水泵汽轮机带动，
每台给水泵在额定输出功率时流量为1467.95kg/s。进入给水泵水 的焓694.8kJ/kg，温度164.3℃，经过水泵后水的焓为704.1kJ/kg， 温度165.6℃，水泵的功率13712kW，假定T0=298K，p0=0.1MPa，
第三章 核电厂蒸汽循环 的热效率和效率
1
3-1
2
一、蒸汽发生器
压水堆核电厂一回路 工作压力在15MPa左右； 冷却剂（压力水）在反应堆的
进口温度位于280℃~300℃，出 口温度即蒸汽发生器进口温度约 310℃~330℃。
大亚湾核电厂: 一回路压力15.5MPa; 冷却剂出口平均温度为329.8℃。
s4 s ' x(s" s ') 3.078kJ/(kg K) 0.9956(5.848 3.078)kJ/(kg K) 5.836kJ/(kg K)
7.08MPa，221.3℃ 时 h3=950.7kJ/kg ;s3=2.521kJ/(kg·K)；
环境态水 h0 104.87kJ/k g s0 0.3664kJ/(kg K)
1。
17
三、给水泵 取水泵为控制体积，能量方程 PB qm (h2 h1) qQ 平衡方程
I PB qm (ex,H,2 ex,H,1) Ex,Q
效率
ex
qmex,H 2 PB qmex,H1
通常水泵运行时可以 假定为绝热过程
PB qm (h2 h1)
I PB qm (ex,H,2 ex,H,1)
43.274kg/s 459.67kJ/kg 47.112kg/s 306.77kJ/kg 763.610kg/s 100.38kJ/kg 927.072kg/s 848.33kJ/kg
88.86%
本例汽轮机没有散热，所以热（能量）利用率为100%，但是 从各排汽的熵逐步增大可知蒸汽在汽轮机内过程不可逆，因此
效率
9 12 4 5 7 8
ex
ex,W
e2 x,H 2
e4 x,H 4 5ex,H 5 7ex,H 7 8ex,H 8 ex,H1 (12 4 5 )ex,H 6
9ex,H 9
13
【例3-2】大亚湾核电厂汽轮机双流低压缸进汽量927.072kg/s， 进汽焓2991.1kJ/kg，温度267.31℃。汽轮机有4级抽汽，抽汽量和 抽汽状态分别为
3
取蒸汽发生器为控制体积，稳定运行状态 ●能量方程
一回路冷却剂质量流量
qm1(h1 h2 ) qm3 (h4 h3 ) Q
0
蒸汽发生器的产汽量
qm1(h1 h2 ) qm3 (h4 h3 )
It qm1(ex1 ex2 ) qm3 (ex4 ex3 )
方程
It qm1(ex1 ex2 ) qm3 (ex4 ex3 ) Ex,Q
qm2 37.009kg/s qm3 36.067kg/s qm4 43.274kg/s qm5 47.112kg/s
p2 0.3557MPa h2 2859.6kJ/kg
p3 0.1862MPa h3 2740.9kJ/kg
p4 0.0885MPa h4 2623.0kJ/kg p5 0.0331MPa h5 2470.7kJ/kg
查相关资料
h0 104.87kJ/k g s0 0.3664kJ/(kg K)
s1 7.205kJ/(kg K) s2 7.222kJ/(kg K)
s3 7.245kJ/(kg K) s4 7.274kJ/(kg K)
s5 7.276kJ/(kg K) s6 7.579kJ/(kg K)
15
ex1 h1 h0 T0 (s1 s0 ) (2991.1104.87)kJ/kg 298K (7.205 0.3664)kJ/(kg K) 848.33kJ/kg
ex2 h2 h0 T0 (s2 s0 ) (2859.6 104.87)kJ/kg 298K (7.222 0.3664)kJ/(kg K) 711.76kJ/kg
4-3绝热压缩，给水泵消耗的功
2-3乏汽在冷凝器中冷凝， 也为定压过程
wC h4 h3
q2 h2 h3
循环净功 wnet wt,T wC (h1 h2 ) (h4 h3 ) (h1 h4 ) (h2 h3 ) q1 q2 qnet 20
twnet q1源自1 q2 q1ex3 h3 h0 T0 (s3 s0 ) (2740.9 104.87)kJ/kg 298K (7.245 0.3664)kJ/(kg K) 586.91kJ/kg