ГЛАВА 2
ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК С ВТГР И БГР
§ 2.1. ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ ТЕПЛОВЫЕ СХЕМЫ ЭУ С ВТГР И БГР
- Коэффициент использования тепла реактора
Основная тенденция в развитии термодинамических циклов ЭУ с ВТГР и БГР — стремление к сокращению количества тепла, отводимого в окружающую среду, и уменьшению необратимых потерь в цикле. Для сравнительного анализа различных принципиальных схем ЭУ применим коэффициент использования тепла реактора
(2.1)
Если в ЭУ осуществляется подвод тепла не только в реакторе (например, подвод электроэнергии на привод газодувок в установке, вырабатывающей ВПТ и НПТ), то выражение для определения ηπ примет вид
(2.2)
Под ВПТ и НПТ будем понимать тепло, которое передается теплоносителем первого контура рабочим телам, участвующим в технологических процессах, идущих соответственно при температуре свыше 500 и до 500 °C.
В зависимости от назначения ЭУ соотношения величин Qэл, QВПТ, QНПТ могут меняться. Для оценки термодинамического совершенства ЭУ выражения (2.1) и (2.2) весьма удобны, особенно при сравнительном анализе различных типов ЭУ и при рассмотрении структуры энергетики в целом. Вместе с тем формулы (2.1) и (2.2) не дают возможности выявить источники потерь, приводящих к уменьшению η, и наметить меры по их устранению. Поскольку главной причиной снижения ηи является необратимость реальных термодинамических процессов, то их анализ позволяет определить конкретные меры, реализация которых будет способствовать повышению ηи.
Существуют различные методы анализа необратимых потерь термодинамического цикла, например по работоспособности тепла реактора, по тепловому балансу и по другим показателям, которые достаточно подробно изложены в литературе [24—27]. Отметим только, что выбор параметров ЭУ с ВТГР и БГР и ее принципиальной схемы должен производиться с учетом особенностей газового теплоносителя. Эти особенности выражаются прежде всего в относительно высоких потерях работоспособности газа на циркуляцию теплоносителя в первом контуре и в возможности существенного сокращения необратимых потерь при передаче тепла в теплообменных аппаратах.
Рис. 2.1. Принципиальные схемы двухконтурных ЭУ с ВТГР и БГР для производства электроэнергии (а); электроэнергии-+НПТ (б); ВПТ + НПТ (в); ВПТ+ + электроэнергии (г); электроэнергии+ВПТ+НПТ (д):
1 — реактор; 2 — парогенератор; 3 — газодувка с приводом; 4 — турбогенератор; 5 — конденсатор; 6 — насос; 7 — теплообменник НПТ; 8— теплообменник ВПТ +Не; Н2О;——электроэнергия;—ВПТ; — XНПТ)
Последняя особенность объясняется более высоким значением средней температуры теплоносителя реакторного контура по сравнению с известными типами реакторов.
Учет особенностей газового теплоносителя при выборе принципиальной схемы ЭУ, ее оптимальных параметров и компоновочных решений в значительной степени может способствовать достижению высоких значений ηи.
В табл. 2.1 даны зависимости для определения ηи различных ЭУ, принципиальные схемы которых приведены на рис. 2.1 и 2.2.
Таблица 2.1
Зависимости для определения ηи
Рис. 2.2. Принципиальные схемы одноконтурных ЭУ с ВТГР и БГР для производства электроэнергии (а); электроэнергии+НПТ (б); электроэнергии+ ВПТ (в); электроэнергии+ НПТ+ВПТ (г):
1 — реактор; 2 — турбина; 3 — компрессор; 4 — генератор; 5 — регенератор; 6 — концевой охладитель; 7 — теплообменник НПТ; 8— теплообменник ВПТНе; 9 —Н2О; ВПТ; -НПТ)
