Оптимальные параметры регенеративного подогрева при произвольном числе регенеративных подогревателей в технологической схеме ЯЭУ

Характер зависимости экономии теплоты от степени регенерации и числа регенеративных подогревателей

 

1. При увеличении числа подогревателей к.п.д. цикла с регенерацией растет, а оптимальная степень регенерации увеличивается.

2. Максимальная энергетическая эффективность регенеративного подогрева достигается при бесконечном числе регенеративных подогревателей и степени регенерации, равной единице.

3. Однако анализ показывает, что относительный прирост к.п.д. с каждым последующим дополнительным подогревателем быстро уменьшается.

4. Оптимизация распределения подогрева питательной воды по ступеням обязательна при разработке и расчете регенеративных схем подогрева.

5. Для достижения максимальной тепловой эффективности желательно иметь как можно больше ступеней регенеративного подогрева питательной воды, причем выгоднее иметь смешивающие подогреватели, так как в этом случае из-за отсутствия дополнительного температурного напора, необходимого для теплообмена между греющим паром и нагреваемой водой, тепло пара отборов используется полнее. Но увеличение числа подогревателей ведет, кроме роста к.п.д., еще и к росту капитальных и эксплуатационных затрат.

6. При дальнейшем анализе зависимость для к.п.д. представляем в виде

 

7. Здесь - количество тепла, передаваемого в конденсаторе охлаждающей воде,

8. - удельное количество теплоты, подводимое к рабочему телу в парогенераторе (или в реакторе),

Z – число регенеративных подогревателей

- доля пара из I –го отбора.

Оптимальное распределение регенеративного подогрева по ступеням (один подогреватель в схеме).

Рассмотрим вариант тепловой схемы с одним регенеративным подогревателем смешивающего типа

 

 

Для данного случая можно записать:

Здесь - энтальпия пара отбора, энтальпия конденсата после конденсатора и энтальпия питательной воды соответственно:

Используя уравнения материального и теплового балансов, получаем:

Введём следующие обозначения:

- подогрев в регенеративном подогревателе,

-тепло, передаваемое паром питательной воде

Тогда

Для рассматриваемого случая можно записать

Или

Анализ полученного соотношения.

- это начальные и конечные параметры рабочего тела и от регенерации не зависят;

зависит от теплоты конденсации r, степени сухости

Если при небольшом изменении давления пренебречь зависимостью r от давления, то

 

 

В итоге получаем, что для случая схемы с одним регенеративным подогревателем

Найдем условие максимума энергетического коэффициента

Или

 

 

Или

 

Другими словами, оптимальный подогрев питательной воды при одной ступени регенерации равен теплоперепаду пара отбора в турбине

Какова при этом оптимальная степень регенерации ?

Вспомним, что - тепло, передаваемое паром питательной воде в регенеративном подогревателе. С другой стороны, - теплота, затрачиваемая на испарение 1 кг воды в источнике тепла (парогенераторе или реакторе).

Если предположить, что теплота парообразования слабо зависит от давления, то можно допустить что .

Тогда получаем:

В результате имеем

 

Для случая произвольного числа Z регенеративных подогревателей, включенных в схему, оптимальные параметры следующие:

.

 

 

Практические рекомендации

Так как к.п.д. цикла вблизи оптимальной степени регенерации слабо зависит

от степени регенерации, то целесообразно осуществлять цикл с,

так как при относительно малой потере в к.п.д. мы получаем экономический

выигрыш. Реально.

2. Стремиться к большому числу РП не следует, так как при незначительном

приросте к.п.д. мы сильно увеличиваем капитальные и эксплуатационные

затраты. На практике принято Z = 5 - 8 (~5 ПНД и ~3 ПВД). ˚С.

Примечание: количество регенеративных подогревателей зависит и от типа

реактора. Например, для РБМК, как правило, нет ПВД, так как t_П.В. занижена по другим соображениям:

– уменьшается вынос продуктов коррозии в реактор;

– улучшается работа ГЦН, т.к. при более низкой температуре питательной воды увеличивается запас до кавитации насоса;

– увеличивается предельная мощность ТК по условию запаса до кризиса кипения.