课程设计压水堆核电厂二回路热力系统初步设计说明书.doc

哈尔滨工程大学本科生课程设计（二）压水堆核电厂二回路热力系统初步设计说明书 班 级：20111513一学 号：2011151310 一姓 名：李伟超一一一 院指导老师： 一核科学与技术学院2014年6月目 录摘要.21设计内容及要求. 22热力系统原则方案确定. 3 2.1总体要求和已知条件. 3 2.2热力系统原则方案. 3 2.3主要热力参数选择. 43热力系统热平衡计算. 9 3.1热平衡计算方法. 9 3.2热平衡计算模型. 9 3.3热平衡计算流程. 13 3.4计算结果及分析. 134结论. 14附录.15附表1已知条件和给定参数.15附表2选定的主要热力参数汇总表.16附表3热平衡计算结果汇总表. 22参考文献.23程序及结果显示.23附图1原则性热力系统图.26初步设计压水堆核电厂二回路热力系统，使二回路能安全经济的完成其主要功能：将蒸汽发生器所产生的蒸汽送往汽轮机，驱动汽轮机运行，将蒸汽的热能转换为机械能；汽轮机带动发电机运行，将汽轮机输出的机械能转换为发电机输出的电能。在确定二回路系统原则方案的基础之上，通过合理的参数选择与相关模型（物理模型、数学模型）的建立，对二回路系统各个环节确定其主要的工质参数。之后利用逐次近似法（通过编程）结合热量平衡方程、质量平衡方程和汽轮机功率方程进行二回路系统原则方案进行100%功率下的热平衡计算，确定核电厂效率、总蒸汽产量、总给水量、汽轮机耗气量、给水泵功率和扬程等主要参数，为二回路热力系统方案的进一步设计和优化提供基础。1.设计内容及要求1.1设计内容本课程设计的主要任务，是根据设计的要求，拟定压水堆核电厂二回路热力系统原则方案，并完成该方案在满功率工况下的热平衡计算。本课程设计的主要内容包括：（1）确定二回路热力系统的形式和配置方式；（2）根据总体需求和热工约束条件确定热力系统的主要热工参数；（3）依据计算原始资料，进行原则性热力系统的热平衡计算，确定计算负荷工况下各部分汽水流量及其参数、供热量及全厂性的热经济指标；（4）编制课程设计说明书，绘制原则性热力系统图。1.2设计要求本课程设计是学生在学习核动力装置与设备、核电厂运行课程后的一次综合训练，是实践教学的一个重要环节。通过课程设计使学生进一步巩固、加深所学的理论知识并有所扩展；学习并掌握压水堆核电厂二回路热力系统拟定与热平衡计算的方法和基本步骤；锻炼提高运算、制图和计算机应用等基本技能；增强工程概念，培养学生对工程技术问题的严肃、认真和负责态度。通过课程设计应达到以下要求：（1）了解、学习核电厂热力系统规划、设计的一般途径和方案论证、优选的原则；（2）掌握核电厂原则性热力系统计算和核电厂热经济性指标计算的内容和方法；（3）提高计算机绘图、制表、数据处理的能力；（4）培养学生查阅资料、合理选择和分析数据的能力，掌握工程设计说明书撰写的基本原则。2.热力系统原则方案确定2.1总体要求和已知条件压水堆核电厂采用立式自然循环蒸汽发生器，采用给水回热循环、蒸汽再热循环的热力循环方式，额定电功率为1000MW。汽轮机分为高压缸和低压缸，高压缸、低压缸之间设置外置式汽水分离再热器。给水回热系统的回热级数为7级，包括四级低压给水加热器、一级除氧器和两级高压给水加热器。第1级至第4级低压给水加热器的加热蒸汽来自低压缸的抽汽，除氧器使用高压缸的排汽加热，第6级和第7级高压给水加热器的加热蒸汽来自高压缸的抽汽。各级加热器的疏水采用逐级回流的方式，即第7级加热器的疏水排到第6级加热器，第6级加热器的疏水排到除氧器，第4级加热器的疏水排到第3级加热器，依此类推，第1级加热器的疏水排到冷凝器热井。汽水分离再热器包括中间分离器、第一级蒸汽再热器和第二级蒸汽再热器，中间分离器的疏水排放到除氧器；第一级再热器使用高压缸的抽汽加热，疏水排放到第6级高压给水加热器；第二级再热器使用蒸汽发生器的新蒸汽加热，疏水排放到第7级高压给水加热器。主给水泵采用汽轮机驱动，使用来自主蒸汽管道的新蒸汽，汽轮机的乏汽直接排入主汽轮发电机组的冷凝器，即给水泵汽轮机与主发电汽轮机共用冷凝器。凝水泵和循环冷却水泵均使用三相交流电机驱动，正常运行时由厂用电系统供电。2.2热力系统原则方案压水堆核电厂二回路系统的主要功能是将蒸汽发生器所产生的蒸汽送往汽轮机，驱动汽轮机运行，将蒸汽的热能转换为机械能；汽轮机带动发电机运行，将汽轮机输出的机械能转换为发电机输出的电能。电站原则性热力系统表明能量转换与利用的基本过程，反映了发电厂动力循环中工质的基本流程、能量转换与利用过程的完善程度。为了提高热经济性，压水堆核电厂二回路热力系统普遍采用包含再热循环、回热循环的饱和蒸汽朗肯循环。压水堆核电厂二回路热力系统原理流程图请参看附图一。（1）汽轮机组压水堆核电厂汽轮机一般使用低参数的饱和蒸汽，汽轮机由一个高压缸、3个低压缸组成，高压缸、低压缸之间设置外置式汽水分离再热器。单位质量流量的蒸汽在高压缸内的绝热焓降约占整个机组绝热焓降的40%，最佳分缸压力（即高压缸排汽压力）约为高压缸进汽压力的12%14%。（2）蒸汽再热系统压水堆核电厂通常在主汽轮机的高、低压缸之间设置汽水分离-再热器，对高压缸排汽进行除湿和加热，使得进入低压缸的蒸汽达到过热状态，从而提高低压汽轮机运行的安全性和经济性。汽水分离-再热器由一级分离器、两级再热器组成，第一级再热器使用高压缸的抽汽加热，第二级再热器使用蒸汽发生器的新蒸汽加热。中间分离器的疏水排放到除氧器，第一级、第二级再热器的疏水分别排放到不同的高压给水加热器。（3）给水回热系统给水回热系统由回热加热器、回热抽汽管道、凝给水管道、疏水管道等组成。回热加热器按照汽水介质传热方式不同分为混合式加热器和表面式加热器，其中高压、低压给水加热器普遍采用表面式换热器，除氧器为混合式加热器。高压给水加热器采用主汽轮机高压缸的抽汽进行加热，除氧器采用高压缸的排汽进行加热，低压给水加热器采用主汽轮机低压缸的抽汽进行加热。高压给水加热器的疏水可采用逐级回流的方式，最终送入除氧器；低压给水加热器的疏水可以全部采用逐级回流的方式，最终送入冷凝器，也可以部分采用疏水汇流方式，将疏入送入给水管道。选择给水回热级数时，应考虑到每增加一级加热器就要增加设备投资费用，所增加的费用应该能够从核电厂热经济性提高的收益中得到补偿；同时，还要尽量避免热力系统过于复杂，以保证核电厂运行的可靠性。因此，小型机组的回热级数一般取为13级，大型机组的回热级数一般取为79级。压水堆核电厂中普遍使用热力除氧器对给水进行除氧，从其运行原理来看，除氧器就是一个混合式加热器。来自低压给水加热器的给水在除氧器中被来自汽轮机高压缸的排汽加热到除氧器运行压力下的饱和温度，除过氧的饱和水再由给水泵输送到高压给水加热器，被加热到规定的给水温度后再送入蒸汽发生器。大型核电机组一般采用汽动给水泵，能够很好地适应机组变负荷运行，可以利用蒸汽发生器的新蒸汽、汽轮机高压缸的抽汽或者汽水分离再热器出口的热再热蒸汽驱动给水泵汽轮机，因而具有较好的经济性。给水泵汽轮机排出的乏汽被直接排送到主汽轮发电机组的冷凝器。2.3主要热力参数选择（1）一回路冷却剂的参数选择反应堆冷却剂系统的运行压力Pc =15.5MPa，冷却剂压力对应的饱和温度为Tcs=344.8，选定反应堆出口冷却剂的过冷度T sub=18，反应堆出口冷却剂温度T co =T c,s T sub=344.818=326.8选定反应堆进出口冷却剂的温升为Tc=35,则反应堆进口冷却剂的温度：T ci =T co T c=326.835=291.8（2）蒸汽发生器蒸汽发生器的运行压力为Ps=6.0MPa，通过查水及水蒸汽表可知，对应的蒸汽发生器饱和蒸汽温度为Tfh=275.63，对应的饱和水比焓、饱和蒸汽比焓分别为hs=1213.3kJ/kg，hs”=2783.82kJ/kg，新蒸汽的干度xfh=0.9975，则新蒸汽的焓值hfh=1213.3+0.9975(2783.821213.3)=2779.89 kJ/kg，一、二次侧对数平均温差为：Tm=(Tco-Tci)/ln(Tco-Tfh)/(Tci-Tfh)=24.5对数平均温差在2033范围内，符合要求。（3）冷凝器循环冷却水的进口温度Tsw,1=24，冷凝器中循环冷却水温升Tsw=7，冷凝器传热端差T =5，则冷凝器凝结水饱和温度：Tcd =Tsw,1 + Tsw +T=24+7+5=36对应的冷凝器运行压力Pcd=5.94kPa，冷凝器运行压力对应的饱和水焓hcd=150.8kJ/kg。（4）高压缸高压缸进口蒸汽压力为Ph,i=PfhPfh=6.5×0.95=6.18MPa，对应的饱和水比焓和饱和蒸汽比焓分别为，hh,is=1224.7 kJ/kg，hh,is”=2783.1kJ/kg。通过热平衡计算hfh=hh,is+xh,z(hh,is”-hh,is)，可得高压缸进口蒸汽干度xh,i=0.9953，进口蒸汽比焓值hh,i=2775.7kJ/kg,进口蒸汽的比熵sh,i=5.84kJ/(kgK)，高压缸的排气压力ph,z=0.13×ph,i=0.13×6.18=0.80Mpa，假设工质在高压缸内为等熵膨胀过程，则ph,z=0.80MPa对应的比焓值为2416.7 kJ/kg，高压缸的内效率h,i=82.07%，故实际焓值为2775.7-（2775.7-2416.7）×0.8207=2481.1kJ/kg。压力0.80MPa下对应的饱和水焓与饱和蒸汽焓值分别为：hh,zs=721.1kJ/kg，hh,zs”=2767.5kJ/kg高压缸出口蒸汽干度可求得为：xsp,i=(2481.1-721.1)/(2767.5-721.1)=0.8600（5）汽水分离器汽水分离器的进口蒸汽压力为psp,i=0.8×0.98=0.78MPa，汽水分离器的进口蒸汽干度xsp,i=86.08%，考虑汽水分离器4%的压力损失，则汽水分离器的出口压力prh1,i=0.75MPa，汽水分离器的出口干度选定为99.5%.（6）第一级再热器第一级再热器的进口蒸汽压力prh1,i=0.75MPa，第一级再热器的进口蒸汽干度xrh1,i=99.5%,进口蒸汽的焓值2754.5kJ/kg.（7）第二级再热器考虑第一级再热器2%的压损，第二级再热器的进口蒸汽压力prh2,i=0.75×0.98=0.74MPa。考虑第二级再热器的2%的压损，则其出口蒸汽压力为prh2,hs=0.74×0.98=0.73MPa,第二级再热器出口蒸汽温度比加热蒸汽进口温度低13.5，再热蒸汽出口蒸汽温度为Trh2,z=264，利用水及水蒸汽表查得第二级再热器出口蒸汽焓值为hrz2,o=2982.8kJ/kg。第一级再热器与第二级再热器平均焓升相同，可求得平均焓升为：hrz=（2982.8-2754.5）×0.5=114.2kJ/kg进而可知第一级再热器的出口焓值为hrh1,o=2754.5+114.2=2868.7kJ/kg,利用水蒸汽表查得第一级再热器出口蒸汽温度Trh1,o=212.0。（8）低压缸考虑第二级再热器出口过热蒸汽进入低压缸的压力损失为2%，则低压缸进口蒸汽压力为pl,i=0.73×0.98=0.72MPa，焓值是2982.8kJ/kg,利用水蒸汽表查得进口蒸汽温度Tl,i=263.8，进口蒸汽的比熵为sl,i=7.15 kJ/(kgK)。冷凝器的运行压力为0.00594MPa，考虑低压缸排气至冷凝器5%的压力损失，则可求得低压缸的排气压力为pl,z=0.00625Mpa,利用同求高压缸出口干度一样的方法求得低压缸的排气干度为xl,z=90.26%,对应的焓值是hl,z=2333.7kJ/kg。（9） 给水回热参数的选择1)平均焓升分配蒸汽发生器运行压力6.5MPa下对应的饱和水比焓为hs=1241.7kJ/kg，冷凝器运行压力5.94kPa下对应的凝结水比焓为150.8kJ/kg，每一级加热器的理论焓升为：hfw,op=(1241.7-150.8)/8=136.4kj/kg蒸汽发生器的最佳给水比焓为：hfw,op=hcd+Zhfw,op=150.8+7×136.4=1105.6kJ/kg取给水进入蒸汽发生器的压力等于蒸汽发生器的运行压力，利用水蒸汽表可知最佳给水温度Tfw,op=254.0，实际给水温度Tfw往往低于理论上的最佳给水温度Tfw,op，取系数为0.85，则可求得实际给水温度Tfw=0.85Tfw,op=0.85×254=215.9，结合给水压力6.5MPa，利用水蒸汽表查得实际给水焓值hfw=926.6kJ/kg，再次等焓升分配确定每一级加热器内给水的实际焓升： hfw=(926.6-150.8)/7=110.8kj/kg因为规定除氧器的运行压力略低于高压缸的排气压力，且除氧器出口水温等于除氧器运行压力对应的饱和温度。结合平均焓升分配法亦可以定出除氧器的运行压力。经过简单运算与查表定出除氧器的运行压力pdea=0.72MPa ，对应的除氧器出口给水温度Tdea=166.1，除氧器出口给水焓值hdea=702.3kJ/kg。对高压给水加热器和低压给水加热器进行第二次焓升分配，高压给水加热器每一级的焓升为： hfw,h=(926.6-702.3)/2=112.2kj/kg低压给水加热器每一级的焓升为： hfw,l=(702.3-150.8)/5=110.3kj/kg由以上计算可见高压加热器与低压加热器平均焓升基本一致，而且除氧器的工作压力也达到了相应要求。2）对每级加热器及除氧器工质参数的确定取凝水泵的出口压力为除氧器运行压力的3倍，则第一级低压给水加热器的进口压力为plfwi,1=3×0.72=2.16MPa,由于凝水泵对给水比焓影响小，可以忽略掉。则第一级低压给水加热器进口给水比焓hlfwi,1=150.84kJ/kg，查水蒸汽表可知第一级低压给水加热器进口给水温度，Tlfwi,1=35.5。考虑均匀压降，低压加热器通过运算可知每级压降取0.36MPa为宜，则第一级低压给水加热器出口给水压力为1.80MPa，利用平均焓升可知出口给水比焓值为hlfwo,1=261.1kJ/kg,利用水蒸汽表查得出口给水温度为Tlfwo,1=62.0。对于低压给水加热器上端差为2，故可得第一级汽侧疏水温度为64.0，查水蒸汽表知对应的疏水比焓值是268.3kJ/kg，第一级汽侧饱和压力为0.024MPa。利用同样的方法，可求得其它低压级及高压给水加热器的相应参数，现将其列如其下：第一级进口给水压力：p1fwi,1=2.16MPa 第一级出口给水压力：p1fwo,1=1.80 MPa第一级进口给水比焓：hlfwi,1=150.8 kJ/kg 第一级出口给水比焓：hlfwo,1=261.1kJ/kg第一级进口给水温度：Tlfwi,1=35.5 第一级出口给水温度：Tlfwo,1=62.0第一级汽侧疏水温度：64.0 第一级汽侧疏水比焓：267.9kJ/kg第一级汽侧疏水压力：0.024MPa 第二级进口给水压力：p1fwi,2=1.80 MPa 第二级出口给水压力：p1fwo,2=1.44MPa第二级进口给水比焓：hlfwi,2=261.1 kJ/kg 第二级出口给水比焓：hlfwo,2=378.8 kJ/kg 第二级进口给水温度：Tlfwi,2=62.0 第二级出口给水温度：Tlfwo,2=88.4第二级汽侧疏水温度：90.4 第二级汽侧疏水比焓：378.8 kJ/kg第二级汽侧疏水压力：0.071MPa 第三级进口给水压力：p1fwi,2=1.44 MPa 第三级出口给水压力：p1fwo,2=1.08MPa第三级进口给水比焓：hlfwi,2=371.4kJ/kg 第三级出口给水比焓：hlfwo,2=481.7 kJ/kg 第三级进口给水温度：Tlfwi,2=88.4 第三级出口给水温度：Tlfwo,2=114.6第三级汽侧疏水温度：116.6 第三级汽侧疏水比焓：489.5kJ/kg第三级汽侧疏水压力：0.18MPa 第四级进口给水压力：p1fwi,4=1.08 MPa 第四级出口给水压力：p1fwo,4=0.72MPa第四级进口给水比焓：hlfwi,4=481.7 kJ/kg 第四级出口给水比焓：hlfwo,4=592.0kJ/kg 第四级进口给水温度：Tlfwi,4=114.6 第四级出口给水温度：Tlfwo,4=140.6第四级汽侧疏水温度：142.6 第四级汽侧疏水比焓：600.5 kJ/kg第四级汽侧疏水压力：0.39 MPa 除氧器进口给水比焓：hdea,i=592.0 kJ/kg 除氧器出口给水比焓：hdea,o=702.3 kJ/kg除氧器出口给水温度：Tdea=166.1 除氧器运行压力：pdea=0.72 MPa 取给水泵出口压力为蒸汽发生器运行压力的1.2倍。考虑均匀压降为0.65Mpa.端差3.第六级进口给水压力：p1fwi,6=7.8MPa 第六级出口给水压力：p1fwo,6=7.15MPa第六级进口给水比焓：hlfwi,6=702.3kJ/kg 第六级出口给水比焓：hlfwo,6=814.5 kJ/kg 第六级进口给水温度：Tlfwi,6=165.2 第六级出口给水温度：Tlfwo,6=190.9第六级汽侧疏水温度：193.9 第六级汽侧疏水比焓：825.6 kJ/kg第六级汽侧疏水压力：1.37MPa 第七级进口给水压力：p1fwi,7=7.15 MPa 第七级出口给水压力：p1fwo,7=6.5MPa第七级进口给水比焓：hlfwi,7=814.5 kJ/kg 第七级出口给水比焓：hlfwo,7=926.6kJ/kg 第七级进口给水温度：Tlfwi,7=190.9 第七级出口给水温度：Tlfwo,7=215.9第七级汽侧疏水温度：218.9 第七级汽侧疏水比焓：939.3 kJ/kg第七级汽侧疏水压力：2.27MPa （10）抽气参数1）低压缸抽气与高压缸抽汽参数第一级加热器汽侧压力为0.024MPa，考虑回热抽气3%的压力损失，则第一级抽气压力为ples,1=0.024/0.97=0.025MPa,运用同求高压缸排气干度一样的方法，结合查水蒸气表可得第一级抽气干度xles,1=94.07%，第一级抽汽比焓为，hles,1=2480.69kJ/kg.运用相同的方法可求得其他两级高压四 级低压加热器的抽汽参数，现将其列如其下：第一级抽汽压力：ples,1=0.025MPa 第一级抽汽干度：xles,1=94.36%第一级抽汽比焓：hles,1=2485.9kJ/kg 第二级抽汽压力：ples,2=0.073MPa 第二级抽汽干度：xles,2=98.04%第二级抽汽比焓：hles,2=2617.2kJ/kg 第三级抽汽压力：ples,3=0.19MPa 第三级抽汽干度：xles,3=100%第三级抽汽比焓：hles,3=2753.4kJ/kg 第四级抽汽压力：ples,4=0.4MPa 第四级抽汽干度：xles,4=100%第四级抽汽比焓：hles,4=2868.6kJ/kg 第六级抽汽压力：phes,6=1.41MPa 第六级抽汽干度：xhes,6=88.27%第六级抽汽比焓：hhes,6=2558.6kJ/kg 第七级抽汽压力：phes,7=2.34MPa 第七级抽汽干度：xhes,7=90.82%第七级抽汽比焓：hhes,7=2629.9kJ/kg 2）两级再热器抽汽参数 第一级再热器抽汽压力：prh1,hs=2.55MPa 第一级再热器抽汽干度：xrh1,hs=91.3% 第一级再热器抽汽比焓：hrh1,hs=2641.6kJ/kg 第二级再热器抽汽压力：prh2,hs=6.18MPa 第二级再热器抽汽干度：xrh2,hs=99.53%第二级再热器抽汽比焓：hrh1,hs=2775.7kJ/kg 3热力系统热平衡计算3.1热平衡计算方法进行机组原则性热力系统计算采用常规计算法中的串联法，对凝汽式机组采用“由高至低”的计算次序，即从抽汽压力最高的加热器开始计算，依次逐个计算至抽汽压力最低的加热器。这样计算的好处是每个方程式中只出现一个未知数，适合手工计算。热力计算过程使用的基本公式是热量平衡方程、质量平衡方程和汽轮机功率方程。3.2热平衡计算模型(1) 蒸汽发生器总蒸汽产量的计算已知核电厂的输出电功率为Ne，假设电厂效率为e,NPP,则反应堆功率为通过对蒸汽发生器列质量守恒与热量守恒方程，可求蒸汽发生器的蒸汽产量为：式中,1一回路能量利用系数，取0.99； hfh蒸汽发生器出口新蒸汽比焓，kJ/kg；hs蒸汽发生器运行压力下的饱和水焓，kJ/kg；hfw蒸汽发生器给水比焓，kJ/kg；d蒸汽发生器排污率，取为新蒸汽产量的1.05%.（2）蒸汽发生器给水流量计算（3）给水泵有效输出功率计算式中：Gfw给水泵的质量流量，kg/s；Hfwp给水泵的扬程，MPa；fw为给水的密度，kg/m3。（4）给水泵汽轮机理论功率计算式中：fwp,p汽轮给水泵组的泵效率；fwp,ti给水泵组汽轮机内效率；fwp,tm给水泵组汽轮机机械效率fwp,tg给水泵组汽轮机减速器效率（5）给水泵汽轮机耗汽量计算式中：Hfh为新蒸汽比焓Hh,z为高压缸排汽比焓（6）低压给水加热器抽汽量计算假设凝水量Gcd的数值，然后通过热量守恒方程即可确定各低压给水加热器的抽汽量，现将其表达式列如其下：第四级：第三级：第二级：第一级：式中：Gles,i第i级低压加热器的抽汽量，kg/s； hfw每级加热器的平均焓升，kJ/kg；h加热器效率；Hc(i)第i级加热器抽汽比焓，kJ/kg；Hw(i)第i级加热器疏水比焓，kJ/kg。（7）低压缸耗气量计算通过质量守恒方程可以确定低压缸的耗汽量： （8）再热器加热蒸汽量计算通过热平衡方程可以确定再热蒸汽的加热蒸汽量：第一级：第二级：式中：Gzc,1第一级再热器加热蒸汽量，kg/s；Gzc,2第二级再热器加热蒸汽量，kJ/kg；hrh再热器平均焓升，kJ/kg；Hzc,i第i级再热器加热蒸汽的焓值，kJ/kg；Hzs,i第i级再热器疏水焓值，kJ/kg。 （9）高压给水加热器抽汽量计算通过热量平衡的方法确定：式中：Ghes,i第i级高压加热器的抽汽量，kg/s;hfw每级加热器的平均焓升，kJ/kg；（10）汽水分离器疏水流量计算利用质量守恒方程即可求得：式中：Gfss分离器至除氧器的疏水流量，kg/s;Gs,lp低压缸的耗气量，kg/s；xrh1,i第一级再热器的进口干度；xsp,i汽水分离器的进口干度。（11）除氧器耗气量计算利用热量守恒方程计算：式中：hdeao除氧器出口给水比焓，kJ/kg；hsp,i汽水分离器入口蒸汽焓值，kJ/kg；hhfwo,4第四级加热器出口给水焓值，kJ/kg；Hw(6) 第六级加热器出口疏水比焓，kJ/kg；hh,z高压缸出口蒸汽比焓，kJ/kg。（12）高压缸出口排气总流量计算利用质量守恒可以求得：式中：Gt高压缸出口排气总流量，kg/s;xrh1,i第一级再热器进口蒸汽干度；xh,z高压缸出口排气干度。（13）高压缸耗气量计算利用能量守恒方程，同时考虑到高压缸内的绝热焓降约占整个机组绝热焓降的40%，由此可以求得： 式中：m汽轮机组机械效率； ge发电机效率；hh,i高压缸进口蒸汽焓值，kJ/kg；hh,z高压缸出口蒸汽焓值，kJ/kg。（14）对假设冷凝水流量的验证判断对除氧器运用质量守恒方程，可以得到冷凝水的流量，如下式：将由上式得到的Gcd数值与步骤（6）中假设的Gcd数值进行比较，若相对误差大于1%，则返回步骤（6）进行迭代计算，直到满足精度要求为止。（15）二回路系统总蒸汽耗量计算同样运用质量守恒方程亦可以确定出二回路系统总的新蒸汽耗量，如下式：（16）对假设核电厂效率的验证判断根据（15）步求得的总蒸汽耗量，可以计算得到反应堆热功率，如下式：进而可以求出核电厂的效率：将计算得到的核电厂效率e,NPP与步骤（1）中初始假设的核电厂效率e,NPP进行比较，若绝对误差大于0.1%，则返回步骤（1）进行迭代计算，直到满足精度的要求为止。3.3热平衡计算流程图：热力计算的一般流程3.4计算结果及分析本次热力计算得到的核电厂的效率e,NPP=30.90%，比一般核电厂效率36%略低一点，其主要原因在于，本次课程设计给出的高压缸、低压缸的内效率较低，造成其输出的有效功率较低，从而导致核电厂有效功率较低；另外，从循环热力分析的角度来看，核电厂的效率偏低可能是因为，蒸汽发生器的压力选的不够高，导致给水吸热温度低。或者是放热温度不太低，导致从低压缸排出的乏汽放热温度偏高，这些因素会导致核电厂有效功率降低；除此以外，其他的因素主要体现在系统自身的能量消耗与散热上，比如管道设备的散热，阀件的少许泄露，补水的加入与污水的排放等，亦会造成核电厂效率的偏低。当然，参数的选择，会对核电厂的效率也会造成影响。通过计算可以确定高压缸做功占整个机组做功的40.44%，低压缸做功占整个机组做功的59.56%，这个与给出的数据符合地较好。计算得到的其他参数，高压缸的排气干度为86.67%，低压干的排气干度89.99%，均大于86%，而且通过其他书籍的参考，其数值也较为合理，这样既保证了汽轮机组的安全可靠运行，也保证的汽轮机组的功率输出，在安全可靠性与经济性之间做到了较好的调和。本次课程设计算得的低压加热器的加热蒸汽量数值在5060之间，高压加热器的加热蒸汽量数值在100左右，除氧器的加热蒸汽量数值是55.6134，再热器的加热蒸汽量数值在70左右，通过有关资料的参考与自己的验证分析，数值的大小是较为合理的。本课程设计采用7级回热的方式，这样可以提高核电厂的循环效率，一般而言回热级数越高，核电厂的循环热效率会随之提高，但是增加的幅度却减少了，同时成本也会增加。这在设计时需要考虑。采用7级回热，是比较合理的。4.结论本次课程设计得到的核电厂效率e,NPP=30.90%，总蒸汽产量Ds=1728.85kg/s，高压汽轮机的耗气量Gs,hp=1548.89 kg/s,低压汽轮机耗气量Gs,lp=1056.26 kg/s，给水泵的功率为Nfwp,p=12437.5kW，给水泵的扬程为Hfwp=6.4420MPa。高压缸做功占整个机组做功的40.44%，低压缸做功占整个机组做功的59.56%，计算得到的各加热器、除氧器、再热器的加热蒸汽流量在合理适当的范围之内。从系统方案上来讲：其一，增加给水回热级数，可以调高核电厂的热效率，但是应考虑到每增加一级加热器就要增加设备投资费用，所增加的费用应该能够从核电厂热经济性提高的收益中得到补偿，而且还应当尽量避免热力系统过于复杂，保证核电厂运行的可靠性。其二，采用中间再热的方式，对核电厂的热效率也会产生一定的影响，若使总的平均吸热温度增加，则核电厂的热效率就会提升，而且中间再热会使汽轮机的效率和安全性提高。其三，给水泵采用汽动汽轮机带动，会消耗一定的新蒸汽，虽然使得给水泵的自动调节功能得到了加强，但是这会使得新蒸汽减少，从而导致核电厂的热效率有所降低。最后，汽轮机高、低压缸的内效率也会对核电厂的热效率有影响，而且这个影响是较为重要的，提高汽轮机高、低压缸的内效率，会使整个核电厂的热效率得到提高。从热力参数选择上来讲。其一，提高二回路工质的平均吸热温度，可以提高核电厂的热效率，这主要是通过增加一回路运行压力或者蒸汽发生器运行压力的方法实现的。其二，减少二回路工质的平均放热温度，可以提高核电厂的热效率，这主要是通过降低冷凝器的运行压力即降低其运行饱和温度的方法实现的。其三，设法减少蒸汽发生器的排污率，因为排污的时候会损失热量，会使核电厂的效率提高。最后，设备管道的压力损失、散热损失也会对核电厂的热效率有影响，通过新的更优化的设计、采用新型的材料来使压力损失和散热损失减少，从而提高核电厂的热效率。从热平衡计算上来讲，由于一部分的热量消耗在了除氧器上，因此会使核电厂的效率受到影响。同时对于蒸汽发生器的排污等因素也可以从这个方面来考量，对核电厂的效率有影响。因此从以上讨论可知，提高汽轮机高低压缸的相对内效率、采用平均吸热温度较高的中间再热方式、适当的减少给水泵汽轮机的耗气量或者采用其他的带动方式、提高二回路工质的平均吸热温度、降低二回路工质的平均放热温度、适当降低蒸汽发生器的排污量，减少管道设备的压力损失与散热损失，减少除氧器的热量消耗，均可以使核电厂的热效率得到改进。附录附表1 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N eMW10002一回路能量利用系数 10.993蒸汽发生器出口蒸汽干度xfh%99.754蒸汽发生器排污率 d1.05%5高压缸内效率 h,i%82.076低压缸内效率