核电厂蒸汽动力转换系统复习题

核电厂蒸汽动力转换系统复习题 1. 卡诺循环和实际的朗肯循环各由哪几个热力过程组成，其循环效率各如何表 示？压水堆核电机组理想郎肯循环与实际郎肯循环的效率各为多少？ 卡诺循环：定温吸热过程，绝热膨胀过程，定温放热过程，绝热压缩过程。 效率： 1212 t 11 = q qqTT T = 郎肯循环：定压吸热过程，绝热膨胀过程，定温（定压）放热过程，绝热 压缩过程。效率： 1243 t,R 14 ()()hhhh hh = 实际循环效率： , 1243 t,R , 14 ()()hhhh hh = 2核电厂的电厂毛效率由哪些环节的效率决定，核燃料消耗率如何计算？ 毛效率： eltrimgepeq = 分别对应 理想郎肯循环效率；汽轮机相对内效率；汽轮机机械效率；发电机效率； 管道热效率；设备热效率。 核燃料消耗率：每发 1kWh 电能所消耗的核燃料。 3600 nf nfel b Q = 3热力循环的初终参数是如何影响循环效率的？ 提高新蒸汽初温，初压都能提高循环热效率。 降低汽轮机背压也能提高循环效率，但受到循环水温度，循环水温升与凝 汽器端差的限制。 4什么是回热，为何回热可以提高热效率？采用回热对压水堆核电站的设备制 造带来哪些好处？ 回热：利用工质在放热过程中放出的热量又加给循环中工质吸热的方法。 原因：1）冷源端损失减少，2）传热温差小，不可逆损失小，3）回热提高 了吸热平均温度。所以提高了热效率。 带来的好处：1）气耗量和气耗率提高了；2）热效率提高了；3）减少蒸汽 发生器的热负荷；4）减少凝汽器的热负荷； 5回热抽汽压力与给水温度和回热动力因素间是何关系？影响回热效果的因素 有哪三个？ 关系： () () 0 1 0 z ii i rg cc hh A hh = = 影响因素：回热分配，给水温度，回热级数。 6火电机组的再热循环与压水堆核电机组的再热循环有何不同？画出其汽轮机 热力过程的 h-s 图。写出再热机组的热耗率表达式。 火电机组普遍采用炉内中间再热系统。压水堆机组采用高压缸抽气作为第 一级，新蒸汽作为第二级热源在汽水分离在热器中加热高压缸排气。 热耗率： () 00,0 0, rh rhfwrh rh D qdhhq D =+ 7汽轮机是如何进行分类的？写出东汽 CPR1000 汽轮机的型式。 按热力过程特性分：凝汽器式，背压式，抽气式，再热式（都省了汽轮机 3 个 字） 按工作原理分：冲动式，反动式，混合式 按蒸汽特性和参数分：过热蒸汽，微过热蒸汽，湿蒸汽， 按新蒸汽压力分：低压，次中压，中压，此高压，高压，超高压，亚临界， 超临界，超超临界 按转速分：全速，半速 东汽 CPR1000 汽轮机的型式：（岭澳一期）1 台双流高压缸，3 台双流低压 缸的半速机，6 排气口，两级再热。主蒸汽压力为 6.4Mpa，高压缸排气 0.75Mpa，167.8，湿度为 13.6%，低压缸进气参数 0.94Mpa，269，低压缸 排气参数 7.5kPa，40.29。4 个低压加热器，2 个高压加热器和一个除氧器。 给水泵采用两台 75%容量的气动给水泵和 1 台 50%容量的电动给水泵。 8简述汽轮机级的组成及热功转换原理。 由静叶栅和动叶栅组成。 原理：蒸汽在静叶栅中膨胀，压力降低，速度上升，完成热能向动能的转 换。蒸汽进入动叶栅，一方面对动叶产生一个冲动力，另一方面，在动叶栅中 继续膨胀加速，对动叶产生一个反作用力，在两个里的联合作用下，产生动叶 转动的机械功。 9动叶进出口速度三角形由那些速度及角度构成，如何确定和计算各速度及角 度? 计算速度三角形的目的是什么? 绝对速度：c 牵引速度：u 相对速度：（下标 1 为进口，2 为出 口） 角为动叶气流进口处绝对速度与圆周速度的夹角。 角为动叶气流进口处相对速度与圆周速度的夹角。 计算方法： cu=+（向量）； 60 b d n u =（ b d为平均直径，n 为转速）； 22 1111 2coscucu=+； 1 11 1 sinsin c =； () 222 212111 222 ttbmt hhhh=+=+= +； 2 2t =； 2 221 2 tb h=+； 22 2222 2coscuu=+； 2 22 2 sinsin c = 计算目的：进行功量计算，计算各类损失，功率，效率，通流面积，叶片 高度等，是设计基准。 10什么是反动度，如何根据反动度对汽轮机级进行分类？多级冲动式和反动 式汽轮机各级的反动度有何规律？ 反动度：蒸汽在动叶中内膨胀时的理想比焓降与整个级的滞止理想比焓降 之比。 分类：冲动式，反动式，混合式 多级冲动式和反动式汽轮机各级的反动度规律：冲动式，第一级为 5%的反 动度，逐级增加，末级反动度可达 60%。反动式，第一级为 5%的反动度，其余 全都为 50%的反动度。 11什么是速比和最佳速比？写出纯冲动级、反动级及带一定反动度的冲动级 的最佳速比表达式；在圆周速度相同的条件下，比较前三种级的作功能力大小。 速比 x1：动叶圆周速度 u 与喷嘴出口气流速度 c1之比. 最佳速比：轮周效率为最高时的速度比。 纯冲动级： 1,1 1 1 cos 2 opt im u x c = 反动级： 1,1 1 cos opt re u x c = 带一定反动度的冲动级： () 1 1, cos 2 1 opt m x = 作工能力大小比较：带一定反动度的冲动级反动级冲动级 12什么是部分进汽度，为何要采用部分进汽？压水堆核电汽轮机是否采用部 分进汽？ 部分进气度：工作喷嘴所占的弧段长度与整个圆周长的比值。 采用部分进气原因：进气容积流量小，全周进气的叶高小，效率低。（但 这种方式有部分进气损失） 压水堆核电汽轮机是否采用部分进汽：否 13写出由动量定律推出的动叶片所受周向力和轴向力的表达式。P97 轴向力：()() , 1112212 sinsin zmb FqccApp=+ 周向力: 1122 (coscos) um Fq=+ 14汽轮机级内的热功转换损失可能有那些项，级的相对内效率和内功率如何 计算？ 损失：1）级内漏气损失；2）轮盘摩擦损失；3）部分进气损失；4）余速 损失；5）扇形损失；6）湿气损失 相对内效率： ()() 2 , 1 1 i ritnbfexlc tt h ehhhhhhhh ee = 内功率： ,im ii Pqh= 15多级汽轮机的热功转换过程中除了产生级内损失外，还有哪些热损失？多 级汽轮机的高、中、低压段有那些不同的性能特点？ 损失：1）进气机构的节流损失；2）高低压缸之间汽水分离在热器及管道 压力损失；3）排气缸的阻力损失；4）前，后端轴封漏气损失；5）汽轮机内效 率；6）机械损失 特点：高：容积流量 G 变化小，通流面积变化小，叶高变化小；中：通流 面积变化变化比高压大，比低压小，叶高适中，效率最高。没有湿气损失，部 分进气损失，级与级之间相互利用较好，余速利用系数较高；低：通流面积变 化最大，气流扩张比较大，三元流较明显。高压缸注意第一级（部分进气，叶 片震动），低压缸变工况末级焓降大。 16. 多级冲动式汽轮机和多级反动式汽轮机相比，在本体结构上有何不同？ 反动式汽轮机级数比冲动式多，采用转鼓式，叶片在转鼓上，用平衡活塞。 冲动式采用转轮，叶轮面积较大，叶轮上开平衡孔。 17什么是汽封，汽轮机的那些部位要装设汽封？什么是轴封系统，如何组成， 如何工作？ 汽封：在汽轮机通流部分，轴端，进气阀门阀杆和阀壳的动静间隙之间装 设的阻气片。 部位：叶顶，叶跟，隔板，轴端，门杆。 轴封系统：阻止外界空气漏入低压缸，回收并利用高低压缸的轴封排气， 有供回气管道，及相应的阀门，热交换器，风机等热力设备所组成的封闭的热 力系统。 如何组成：压力控制器，汽水分离器，轴封凝汽器，疏水箱，排气机，调 节风门，相应的阀门和密封供气管线，密封气回流管线，引漏管线。（或者答： 轴封供气母管，主蒸汽与辅助蒸汽的管路和阀门，排到凝汽器的阀门，安全阀， 轴封冷却器，轴封风机，轴封冷却器的疏水装置。） 如何工作：1）正常运行时，直接由高中压缸轴端及高压门杆漏出的气体通 到轴封供气母管，作为气源，封堵低压轴封，防止大气漏入，自密封。2）在启 动，停机，甩负荷时用主蒸汽或是辅气作为气源来保证轴端和大气隔开，泄漏 的蒸汽引到轴封回热加热器，而不排到大气。 18多级汽轮机的轴向推力是如何形成的，如何平衡？ 气流流经动叶时，动量交换产生的轴向力，叶轮前后压差产生的轴向力， 转子阶梯形轴间面积有压差产生的。 平衡：气缸对称分流，反向流动布置，冲动式汽轮机除了调节级和最后几 级反动度较高的，其他的可以开平衡孔。反动级在轴上可以装平衡活塞或平衡 活塞气封。设置推力轴承平衡剩余的轴向力。 19中间再热汽轮机有那些进、排汽机构损失，请在 h-s 热力过程图上标示出来。 20写出汽轮发电机组电功率、汽耗率及热耗率表达式。 电功率： 00, 36003600 trimgetr el e DhDh P = 汽耗率： 0 , 3600 etr el D d Ph = 热耗率：() () 0fw 0fw , 3600 3600 tr ela el hh qd hh h = ， ， （所有 0 D单位为 kg/h） 21核电汽轮机有哪些不同于火电汽轮机的特点？其转速选择考虑的因素有哪些， 各有何不同？核电汽轮机防湿蒸汽侵蚀的措施有哪些？P126 特点：1）蒸汽参数低，2）体积流量大，3）核汽轮机组多数工作在湿蒸汽 区，4）采用汽水分离再热，5）易超速。 因素：1）可靠性，2）热效率，3）质量，材料消耗和锻造，4）运行的灵 活性，5）功率和造价，6）发电机 措施：1）减少级前湿度，2）采取级内除湿（从喷嘴叶片的气道除湿，从 喷嘴叶片之后除湿，从工作叶片除湿，工作叶片之后除湿），3）降低叶片外缘圆 周速度 u0，4）采用耐侵蚀材料 22简述东汽 CPR1000 汽轮机本体结构。 23汽轮机本体的辅助系统有哪些，各起何作用？ 汽轮机轴封系统：对主气轮机轴封和主汽轮机截止阀及调节阀的阀杆填料函 提供密封蒸汽，接受阀杆的漏气，并防止蒸汽漏入或蒸汽外漏 汽轮机调节有系统：向汽轮机高、低压缸截止阀，调节阀的操作机构及危急 脱扣阀提供处理过的具有合格品质和运行参数的抗燃动力油 汽轮机润滑油系统：向汽轮机组的轴颈轴承和推力轴承提供润滑油，向发电 机氢气密封油系统提供密封油 汽轮机顶轴油系统：向汽轮机的轴颈轴承和提供开始转动和停运时所需的顶 轴油 汽轮机盘车系统：在机组启动和停运时投入电动或手动盘车，以使转子均匀 加热或受冷，防止大轴弯曲 汽轮机排气口喷淋系统：在汽轮机启动、停运和低负荷运行时，防止低压缸 排气口温度超过限值，导致汽轮机叶片损坏 本体疏水系统：排除气缸中凝结换热产生的水 24写出汽轮发电机转子运动方程，发电机负荷变化时如何引起转速变化？ J stemf d MMM dt = 负荷增加，转速下降，负荷下降，转速增加 25什么是汽轮机调节系统的静态特性，它由那些特性合成？静态特性指标有哪 两个，数值各是多少？ 静态特性：在额定参数工况下，汽轮机的功率与转速之间的对应关系。 合成：感应机构特性，传动机构特性，配气机构特性 指标：速度变动率 maxmin 0 nn n = （ max n空负荷最大转速， min n满负荷最小转速， 0 n额定转速），3%-5%。调 峰取小，基本负荷取大。速度变动率小，静态特性曲线平坦，电网周波变化时， 对