压水堆核电厂二回路热力系统初步设计说明书——专业课程设计说明书

压水堆核电厂二回路热力系统初步设计说明书——专业课程设计说明书
专业课程设计说明书
压水堆核电厂二回路热力系统初步设计
班级：20111513
学号：2011151327
姓名：朱智强
指导老师：王贺
核科学与技术学院
2014年6月
目录
摘要 (2)
1设计内容及要求 (2)
2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 (4)
3热力系统热平衡计算 (10)
3.1热平衡计算方法 (10)
3.2热平衡计算模型 (10)
3.3热平衡计算流程 (14)
3.4计算结果及分析 (15)
4结论 (15)
附录 (16)
附表1已知条件和给定参数 (16)
附表2选定的主要热力参数汇总表 (17)
附表3热平衡计算结果汇总表......................................
24
附图原则性热力系统图 (25)
参考文献 (26)
摘要
二回路系统的组成以郎肯循环为基础，由蒸汽发生器二次侧、汽轮机、冷凝器、凝水泵、给水泵、给水加热器等主要设备以及连接这些设备的汽水管道构成的热力循环，实现能量的传递和转换。

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：反应堆内核燃料裂变产生的热量由流经堆芯的冷却剂带出，在蒸汽发生器中传递给二回路工质，二回路工质吸热后产生一定温度和压力的蒸汽，通过蒸汽系统输送到汽轮机高压缸做功或耗热设备的使用，汽轮机高压缸做功后的乏汽经汽水分离再热器再热后送入低压缸继续做功，低压缸做功后的废气排入冷凝器中，由循环冷却水冷凝成水，经低压给水加热器预热，除氧后用高压给水加热器进一步加热，后经过给水泵增压送入蒸汽发生器，开始下一次循环。

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。

之后利用迭代（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参考。

1.设计内容及要求
1.1设计内容
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
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（本次设计将给水泵的排气送入汽水分离再热器进行再热）。

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如附图一所示。

（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1~3级，大型机组的回热级数一般取为7~9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。

(本次设计将给水泵的排气送入汽水分离再热器进行再热)
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P c =15.5MPa ，冷却剂压力对应的饱和温度为T cs =344.79Mpa ，选定反应堆出口冷却剂的过冷度ΔT sub =18℃，反应堆出口冷却剂温度
T co =T c,s –ΔT sub =344.79−18=326.79℃
选定反应堆进出口冷却剂的温升为ΔT c =36℃,则反应堆进口冷却剂的温度：
T ci =T co –ΔT c =326.79−36=290.79℃
（2）蒸汽发生器
蒸汽发生器的运行压力为P s =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T fh =275.63℃，对应的饱和水比焓、饱和蒸汽比焓分别为h s ˊ=1213.3kJ/kg ，h s ”=2783.82kJ/kg ，新蒸汽的干度x fh =99.75％，则新蒸汽的焓值h fh =1213.3+0.9975(2783.82−1213.3)=2779.89 kJ/kg ，一、二次侧对数平均温差为：
60.2963
.27579.29063.27579.326ln 79
.29079.326ln =---=---=
∆Ts Tci Ts Tco Tci Tco Tm ℃
对数平均温差在20℃~33℃范围内，符合要求。

（3）冷凝器
循环冷却水的进口温度T sw,1=24℃，冷凝器中循环冷却水温升ΔT sw =7℃，冷凝器传热端差δT =5℃，则冷凝器凝结水饱和温度：
T cd =T sw,1 + ΔT sw +δT=24+7+5=36℃
对应的冷凝器运行压力P cd =5.945kPa ，冷凝器运行压力对应的饱和水焓h cd =150.77kJ/kg 。

（4）高压缸
高压缸进口蒸汽压力为P h,i =P fh −ΔP fh =6*（1−5％）=5.7MPa ，对应的饱和水比焓和饱和蒸汽比焓分别为，h h,is ˊ=1196.63 kJ/kg ，h h,is ”=2787.73 kJ/kg 。

通过热平衡计算h fh =h h,is ˊ+x h,z (h h,is ”-h h,is ˊ)，可得高压缸进口蒸汽干度x h,i =99.55％，进口蒸汽比焓值h h,i =2780.57kJ/kg,进口蒸汽的比熵s h,i =5.901kJ/(kg ˙K)，高压缸的排气压力p h,z =13％×p h,i =13％×5.7=0.741，假设工质在高压缸内为等熵膨胀过程，则p h,z =0.741MPa 对应的比焓值为2418.701 kJ/kg ，高压缸的内效率ηh,i =82.07%，故实际焓值为2780.57-（2780.57-2418.701）×0.8207=2483.58kJ/kg 。

压力0.741MPa 下对应的饱和水焓与饱和蒸汽焓值分别为：
h h,zs ˊ=707.23kJ/kg ，h h,zs ”=2765.14kJ/kg
高压缸出口蒸汽干度可求得为：
x sp,i =(2483.58-707.23)/(2765.14-707.23)=0.8632
（5）汽水分离器
汽水分离器的进口蒸汽压力为p sp,i =0.741MPa ，汽水分离器的进口蒸汽干度x sp,i =86.32%，考虑汽水分离器3%的压力损失，则汽水分离器的出口压力p rh1,i =0.719MPa ，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p rh1,i =p sp,i -Δp sp =0.741*（1-3％）=0.719MPa ，第一级再热器的进口蒸汽干度x rh1,i =99.5%,进口蒸汽的焓值2753.57kJ/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p rh2,i =p rh1,i -Δp rh1=0.705MPa 。

考虑新蒸汽进入第二级再热器5%的压力损失，则第二级再热器加热蒸汽的进口压力为6×0.95=5.7MPa,对应的饱和温度为272.26℃，干度为0.9955，焓值为2780.57kJ/kg ，考虑第二及再热器的1%的压损，则其出口蒸汽压力为p rh2,hs =0.698MPa,第二级再热器出口蒸汽温度比加热蒸汽进口温度低14℃，再热蒸汽出口蒸汽温度为T rh2,z =258.26℃，利用水及水蒸汽表查得第二级再热器出口蒸汽焓值为h rz2,o =2971.73kJ/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：
Δh rz =（2971.73-2753.57）/ 2 =109.08kJ/kg
进而可知第一级再热器的出口焓值为h rh1,o =2753.57+109.08=2862.65kJ/kg,利用水蒸汽表查得第一级再热器出口蒸汽温度T rh1,o =207.89℃。

（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很小，取低压缸进汽压力与第二级再热器出口过热蒸汽压力近似相等。

则低压缸进口蒸汽压力为p l,i =0.698MPa ，焓值是2971.73kJ/kg ，温度是T l,i=258.26℃，进口蒸汽的比熵为s l,i =7.1498 kJ/(kg ˙K)。

冷凝器的运行压力为0.005945MPa ，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p l,z =0.005945/(1-5％)=0.00626Mpa,利用同求高压缸出口干度一样的方法(等熵过程和内效率)求得低压缸的排气干度为x l,z =90.35%,对应的焓值是h l,z =2335.17kJ/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6.0MPa 下对应的饱和水比焓为h s ˊ=1213.73kJ/kg ，冷凝器运行压力5.945kPa 下对应的凝结水比焓为150.77kJ/kg ，每一级加热器的理论焓升为：
87.1328
77
.15073.12131',=-=+-=
∆Z h h h cd s op fw kJ/kg
蒸汽发生器的最佳给水比焓为：
h fw,op =h cd +Z Δh fw,op =150.77+7×132.87=1080.86 kJ/kg
由于蒸汽发生器进口给水压力比新蒸汽压力高0.1MPa ，故给水压力为6.1MPa ，利用水蒸汽表可知最佳给水温度T fw,op =249.01℃，实际给水温度T fw 往往低于理论上的最佳给水温度T fw,op ，取系数为0.87，则可求得实际给水温度T fw =0.87T fw,op =0.87×249.01=216.64℃，结合给水压力6.1MPa ，利用水蒸汽表查得实际给水焓值h fw =927.99kJ/kg ，再次等焓升分配确定每一级加热器内给水的实际焓升：
03.1117
77
.15099.927=-=-=
∆Z h h h cd fw fw kJ/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p dea =0.735MPa ＜0.741MPa ，对应的除氧器出口给水温度T dea =166.95℃，除氧器出口给水焓值h dea =705.92kJ/kg 。

由于求得的除氧器运行压力满足略小于高压缸排汽压力的要求，故不再进行第二次焓升分配。

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3.117倍，则第一级低压给水加
热器的进口压力为p
lfwi,1
=3.117×0.735=2.291MPa,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h
lfwi,1
=150.77kJ/kg，
查水蒸汽表可知第一级低压给水加热器进口给水温度，T
lfwi,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0.389MPa为宜，则第一级低压给水加热器出口给水压力为 1.902MPa，利用平均焓升可知出口给水比焓值为
h
lfwo,1=261.80kJ/kg,利用水蒸汽表查得出口给水温度为T
lfwo,1
=62.17℃。

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64.17℃，查水蒸汽表
知对应的疏水比焓值是268.60kJ/kg，第一级汽侧饱和压力为0.02413MPa。

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：p
1fwi,1
=2.291MPa
第一级进口给水比焓：h
lfwi,1
=150.77 kJ/kg
第一级进口给水温度：T
lfwi,1
=35.50℃
第一级出口给水温度：T
lfwo,1
=62.17℃
第一级出口给水压力：p
1fwo,1
=1.902 MPa
第一级出口给水比焓：h
lfwo,1
=261.80kJ/kg
第一级汽侧疏水温度：64.17℃
第一级汽侧疏水比焓：268.60 kJ/kg
第一级汽侧疏水压力：0.02413MPa
第二级进口给水压力：p
1fwi,2
=1.903 MPa
第二级进口给水比焓：h
lfwi,2
=261.80 kJ/kg
第二级进口给水温度：T
lfwi,2
=62.17℃
第二级出口给水压力：p
1fwo,2
=1.513MPa
第二级出口给水比焓：h
lfwo,2
=372.83 kJ/kg
第二级出口给水温度：T
lfwo,2
=88.75℃
第二级汽侧疏水温度：90.75℃
第二级汽侧疏水比焓：380.12 kJ/kg
第二级汽侧疏水压力：0.07221MPa
第三级进口给水压力：p
1fwi,2
=1.515 MPa
第三级进口给水比焓：h
lfwi,2
=372.83 kJ/kg
第三级进口给水温度：T
lfwi,2
=88.75℃
第三级出口给水压力：p
1fwo,2
=1.124MPa
第三级出口给水比焓：h
lfwo,2
=483.86 kJ/kg
第三级出口给水温度：T
lfwo,2
=115.15℃
第三级汽侧疏水温度：117.15℃
第三级汽侧疏水比焓：491.68 kJ/kg
第三级汽侧疏水压力：0.1814MPa
=1.127 MPa
第四级进口给水压力：p
1fwi,4
=483.86 kJ/kg
第四级进口给水比焓：h
lfwi,4
=115.15℃
第四级进口给水温度：T
lfwi,4
=0.735MPa
第四级出口给水压力：p
1fwo,4
=594.89kJ/kg
第四级出口给水比焓：h
lfwo,4
第四级出口给水温度：T
=141.27℃
lfwo,4
第四级汽侧疏水温度：143.27℃
第四级汽侧疏水比焓：603.25 kJ/kg
第四级汽侧疏水压力：0.3962 MPa 除氧器进口给水比焓：h
=594.89 kJ/kg
dea,i
=705.92 kJ/kg
除氧器出口给水比焓：h
dea,o
除氧器出口给水温度：T
=166.95℃
dea
=0.735 MPa
除氧器运行压力：p
dea
第六级进口给水压力：p
=7.2MPa
1fwi,6
=705.92 kJ/kg
第六级进口给水比焓：h
lfwi,6
=166.12℃
第六级进口给水温度：T
lfwi,6
第六级出口给水压力：p
=6.65MPa
1fwo,6
第六级出口给水比焓：h
=816.95 kJ/kg
lfwo,6
第六级出口给水温度：T
=191.56℃
lfwo,6
第六级汽侧疏水温度：194.56℃
第六级汽侧疏水比焓：827.95 kJ/kg
第六级汽侧疏水压力：1.385MPa
=6.65 MPa
第七级进口给水压力：p
1fwi,7
第七级进口给水比焓：h
=816.95 kJ/kg
lfwi,7
=191.56℃
第七级进口给水温度：T
lfwi,7
第七级出口给水压力：p
=6.1MPa
1fwo,7
第七级出口给水比焓：h
=927.99kJ/kg
lfwo,7
第七级出口给水温度：T
=216.34℃
lfwo,7
第七级汽侧疏水温度：219.34℃
第七级汽侧疏水比焓：940.59 kJ/kg
第七级汽侧疏水压力：2.290MPa
（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0.02413MPa，考虑回热抽气低压缸（3%）和高压
缸（4％）的压力损失，则第一级抽气压力为p
=0.02413/0.97=0.02487MPa,
les,1
运用同求高压缸排气干度一样的方法(等熵过程和内效率)，结合查水蒸气表可
得第一级抽气干度x
les,1=94.38%，第一级抽汽比焓为，h
les,1
=2485.41kJ/kg.运用
相同的方法可求得其他两级高压和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：p
les,1
=0.02487MPa
第一级抽汽干度：x
les,1
=94.38%
第一级抽汽比焓：h
les,1
=2485.41kJ/kg
第二级抽汽压力：p
les,2
=0.07444MPa
第二级抽汽干度：x
les,2
=98.22%
第二级抽汽比焓：h
les,2
=2621.50kJ/kg
第三级抽汽压力：p
les,3
=0.1870MPa
第三级抽汽干度：x
les,3
=100%
第三级抽汽比焓：h
les,3
=2750.18kJ/kg
第四级抽汽压力：p
les,4
=0.4084MPa
第四级抽汽干度：x
les,4
=100%
第四级抽汽比焓：h
les,4
=2877.13kJ/kg
第六级抽汽压力：p
hes,6
=1.4427MPa
第六级抽汽干度：x
hes,6
=88.90%
第六级抽汽比焓：h
hes,6
=2573.00kJ/kg
第七级抽汽压力：p
hes,7
=2.3854MPa
第七级抽汽干度：x
hes,7
=91.57%
第七级抽汽比焓：h
hes,7
=2645.41kJ/kg 2）两级再热器用于加热的抽汽参数
第一级再热器抽汽压力：p
rh1,hs
=2.6MPa
第一级再热器抽汽干度：x
rh1,hs
=92.14%
第一级再热器抽汽比焓：h
rh1,hs
=2658.56kJ/kg
第二级再热器抽汽压力：p
rh2,hs
=5.7MPa
第二级再热器抽汽干度：x
rh2,hs
=99.55%
第二级再热器抽汽比焓：h
rh1,hs
=2780.57kJ/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N e ，假设电厂效率为ηe,NPP
（第一次取0.33）,
则反应堆功率为
e
R e,NPP
N Q =
η（MW ） 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：
R 1
s fh s d s fw Q D (h h ')(1)(h 'h )
η=
-++ξ-*1000（kg/s ） 式中,η1——一回路能量利用系数，取0.993；
h fh ——蒸汽发生器出口新蒸汽比焓，kJ/kg ； h s ˊ——蒸汽发生器运行压力下的饱和水焓，kJ/kg ；
h fw ——蒸汽发生器给水比焓，kJ/kg ；
ξd ——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
fw d s
G 1D ()=+ξ⨯（kg/s ）
（3）给水泵有效输出功率计算
fw fwp
fwp p fw
1000G H N KW ，=
ρ
式中：G fw ——给水泵的质量流量，kg/s ；
H fwp ——给水泵的扬程，MPa ；（近似取进出口压差7.2-0.735=6.465 MPa ）
ρfw ——为给水的密度，kg/m 3(出口的比容为0.0011046 m 3
/kg)
（4）给水泵汽轮机理论功率计算
()
fwp,p
fwp,t fwp,p fwp,ti fwp,tm fwp,tg
N N η
ηηη
=
式中：η
fwp,p
——汽轮给水泵组的泵效率；（取0.58）
ηfwp,ti ——给水泵组汽轮机内效率；
（取0.81） ηfwp,tm ——给水泵组汽轮机机械效率；
（取0.9） η
fwp,tg ——给水泵组汽轮机减速器效率；
（取0.98）
（5）给水泵汽轮机耗汽量计算
fwp,t fwp,s fh h,z
N G H H =
-
式中：H fh ——为新蒸汽比焓
H h,z ——为高压缸理想排汽比焓
（6）低压给水加热器抽汽量计算
假设凝水量G cd (根据参考数据，第一次取1000，然后每隔1向上累加逼近进行迭代)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：()
fw cd
les,4
h c w h G G H (4)H (4)∆=
η-
第三级：(3))
Η(3)(Ηη)G η(G Δh G w
c h les,4h c
d fw les,3
--=
第二级：(2))
Η(2)(Ηη))
G (G η(G Δh G w c h les,3les,4h cd fw les,2
-+-=
第一级：(1))
Η(1)(Ηη))
G G (G η(G Δh G
w c h les,2les,3les,4h cd fw les,1
-++-=
式中：G les,i ——第i 级低压加热器的抽汽量，kg/s ；
Δh fw ——每级加热器的平均焓升，kJ/kg ；（等于111.03 kJ/kg ）
ηh ——加热器效率(取0.99)；
H c (i)——第i 级加热器抽汽比焓，kJ/kg ； H w (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：
s,lp cd d s G G D =-ξ （排污损失通过均衡水柜补充给冷凝器）
（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：)
H (H ηΔh G G
zs,1
zc,1h rh lp s,rh1
s,-=
第二级：)
H (H ηΔh G G
zs,2
zc,2h rh lp s,rh2
s,-=
式中：G
s,rh1
——第一级再热器加热蒸汽量，kg/s ；
G s,rh2——第二级再热器加热蒸汽量，kg/s ；
Δh rh ——再热器平均焓升，kJ/kg ；（等于109.28 kJ/kg ） H zc,i ——第i 级再热器加热蒸汽的焓值，kJ/kg ； H zs,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：
(7))
H (7)(H η(7))
H (H G ηΔh G G w c h w zs,2rh2s,h fw fw hes,2---=
(6))
H (6)(H η(6)))
H -(H G (6))H -(7))(H G ((G ηΔh G G w c h w zs,1rh1s,w w rh2s,hes,2h fw fw hes,1-++-=
式中：G hes,i ——第i 级高压加热器的抽汽量，kg/s;
Δh fw ——每级加热器的平均焓升，kJ/kg ；
（10）汽水分离器疏水流量计算
利用蒸汽质量守恒方程即可求得：
i
sp,i sp,i rh1,lp s,dea s,x )
x (x G g -=
式中：dea
s,g
——分离器至除氧器的疏水流量，kg/s;
G s,lp ——低压缸的耗气量，kg/s ； x rh1,i ——第一级再热器的进口干度； x sp,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：
z
h,w rh2s,rh1s,hes,2hes,1lfwo,4cd i sp,dea s,deao fw dea s,h (6)
)H G G G (G h G h g h G G +++---=
式中：h deao ——除氧器出口给水比焓，kJ/kg ；
h sp,i ——汽水分离器疏水焓值，kJ/kg ；（p=0.719MPa 查表） h lfwo,4——第四级加热器出口给水焓值，kJ/kg ；
H w (6) ——第六级加热器出口疏水比焓，kJ/kg ； h h,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：
rh1,i t s,dea s,lp
fwp,s
h,z
x G G G G x =+-
式中：G t ——高压缸出口排气总流量，kg/s;
x rh1,i ——第一级再热器进口蒸汽干度； x h,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焓降约占整个机组焓降的40%(此处为第二个限制条件，确定Gcd 的循环标准，若用12步里的公式求下去，则Gcd 不会变化)，由此可得：
t h,i h,z hes,1h,i c hes,2h,i c s,rh1h,i zc,1e m ge (G (h h )G (h H (6))G (h H (7))G (h H ))40%N /()
-+-+-+-=ηη且t
hes,1hes,2s,rh1s,hp
G
G G G G +++=
则有
e m ge hes,1h,i c hes,2h,i c s,rh1h,i zc,1s,hp hes,1hes,2s,rh1
h,i h,z
40%N /()G (h H (6))G (h H (7))G (h H ))
G G G G h h ηη------=
+++- 式中：η
m
——汽轮机组机械效率；（取0.985）
ηge ——发电机效率；（取0.99）
h h,i ——高压缸进口蒸汽焓值，kJ/kg ； h h,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：
cd fw hes,1hes,2s,rh1s,rh2s,dea s,dea
G G (G G +G G )g G =-++--
将由上式得到的G cd 数值与步骤（6）中假设的G cd 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：
fh s,rh 2s,hp fwp,s G G G G =++
（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：
fh fh fw d fh s fw R 1
G (h h )G (h 'h )
Q '-+ξ-=
η
进而可以求出核电厂的效率：
e
e,NPP R 'N 'Q '
η=
将计算得到的核电厂效率ηe,NPP ’与步骤（1）中初始假设的核电厂效率ηe,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ηe,NPP =32.25%，与实际核电厂效率相近。

当然这也不是完全与实际相同的计算，区别在于：1、管道压损没考虑完全，并且在管道中认为汽的焓值不变。

2、蒸汽发生器的压力比实际核电站的运行压力
要低许多，会导致给水吸热温度较低。

3、排污水的损失也有热损失，而且补水的焓值没有计算。

4、系统自身的能量消耗与散热，比如管道设备的散热，阀件的少许泄露，亦会造成核电厂效率的偏低。

5、参数选得不同，也会对计算结果产生影响。

通过计算可以确定高压缸和低压缸发出的实际功率为1008.077MW，有0.8％的误差，其原因是：1、所有的数据都不够精确，故而会造成误差。

2、凝水泵和给水泵对水的参数会有影响，计算中只考虑了压强变化，而没有考虑焓的变化；管道内的压损亦是如此。

3、迭代也有精度的偏差，而不是完全相等。

综和以上因素，0.8％的误差在允许范围内。

计算得到的其他参数，高压缸的排气干度为86.32%，低压缸的排气干度为90.35%，均大于86%，满足汽轮机的工作要求。

计算得到的低压加热器的加热蒸汽量数值在50左右，高压加热器的加热蒸汽量数值在90到100之间，除氧器的加热蒸汽量数值为50左右，再热器的加热蒸汽量数值在70左右，与参考数据比较接近。

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。

要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。

4.结论
本次课程设计得到的核电厂效率η
e,NPP =32.25%，总蒸汽产量D
s
=1659.43kg/s，
高压汽轮机的耗气量G
s,hp =1504.23kg/s,低压汽轮机耗气量G
s,lp
=1094.59kg/s，
给水泵的功率为N
fwp,p =11968.4kW，给水泵的扬程为H
fwp
=6.465MPa。

高压杆和低
压缸实际发出的功率为1008.077MW，在误差范围内。

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。

附录
附表1 已知条件和给定参数。