Глава 1. История и философия

ПРИЛОЖЕНИЕ. ПРИМЕР РАСЧЕТА ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ АЭС

1. Постановка задачи. Расчет приведен для турбоустановки К-750-65/3000 для одно­контурной АЭС с реактором РБМК-1500. По первоначальному техническому проекту основные расчетные данные были следующими: тепловая мощность реактора ф_р = = 4 670 000 кВт; давление пара перед турбиной 6,4 МПа; степень сухости пара 0,995; давление перед сепаратором 0,5 МПа; температура промежуточного перегрева 263^:>С; давление в конденсаторе 0,005 МПа; давление в деаэраторе 0,69 МПа; температура пи­тательной воды 173,9°С. В этих условиях гарантированная электрическая мощность со­ставляет 736 200 кВт; удельный расход теплоты на выработку электроэнергии 2,964 кВт/кВт; электрический к. п. д. брутто 33,7%. В проекте была принята уста­новка после деаэратора поверхностных охладителей дренажей обеих ступеней промежу­точного пароперегревателя и каскадный слив дренажей всех ПНД в конденсатор. Требуется рассчитать изменённую тепловую схему той же турбэустановки, изображен­ную на рис. XVIII. 6, т. е. при условии:

а) замены охладителя дренажа первой ступени промежуточного перегревателя на ПВД ,
в результате чего температура питательной воды повышается до 180,5° С;

б) применения слива в конденсатор дренажа ПНД только для первого по ходу воды;

в) установки двух дренажных насосов и соответственно удаления двух охладителей
дренажа ПНД;

г) увеличения температурных напоров в обеих ступенях промперегревателя (до 40°С);

д) увеличения температурных напоров во всех ПНД.

Рассчитывать мощность, удельный расход теплоты и электрический к. п. д. брутто и нетто следует при неизменной тепловой мощности реактора пэ методике, изложенной в § XVIII. 4.

2. Расчетная схема (рис. П.1). Она составлена на основе принципиальной схемы, по­казанной на рис. XVII 1.6. В:е подогреватели пронумерованы арабскими цифрами по ходу нагреваемой воды (от П1 до П6), за исключением пятого подогревателя, которым является деаэратор (Д5). Отборы греющих паров пронумерованы римскими цифрами по ходу пара в турбине.

3. /, я-диаграмма процесса расширения пара в турбине, (рис. П2). Принятые в за­дании изменения в тепловой схеме меняют расходы пара по отсекам турбины не более чем на 1,5%. Это позволяег сохранить неизменным процесс расширения пара в ЦВД и внутренние относительные к. п. д. по отсекам ЦНД. Процесс расширения пара в ЦНД пересчитан в связи с изменением температурного напора и соответственно температуры пара на выходе промперегревателя. Для сопоставления на рис. П.2 пунктиром показан процесс расширения пара по проекту.

4. Таблица расчетных данных. Основные исходные данные, так же как и основные результаты, получаемые в процессе расчета, удобно сводить в табл. П.1. Здесь в го­ризонтальных строках приведены основные параметры рабочего тела (задаваемые и рас­считываемые); в вертикальных столбцах в последовательности номеров отборов даны условные обозначения основных элементов схема. Данные в строках 1, 2, 3 вносятся с рис. П.1 и П.2 — номера отборов, давления и энтальпии пара в них. Давления в подогревателях (строка 4) определяют по давлениям в отборах с учетом гидравлических потерь по табл. XVIII. 1. В строку 5 внесены значения температур насыщения, отве­чающие этим давлениям. Дальше таблицу заполняют по мере получения расчетных данных.

Во всех расчетных уравнениях парамзгры сред имэюг никчиэ индексы, отвечаюциэ условному обозначению рассчитываемого элемента (см. рис. П.1 и табл. П.1), и верх­ние индексы, обозначающие среду.

Рис. П.2. 1,5-диаграмма процесса расширения пара в турбине К-750-55/3000

5. Материальный баланс АЭС.При заданной тепловой мощности реактора расход пара
на турбину

где <2₀ = Фр/2, так как реактор вырабатывает пар на две турбины. Кроме того, в уравнении (П.1) г₀, г —этальпии острого пара и питательной воды (определяются по температуре и давлению питательной воды). Из расчета получаем О₀ = 1166 кг/с. Расход питательной воды больше расхода пара на турбину в связи с наличием проте­чек реакторной воды у ГЦНи с подачей пара реактора в барботер для поддержания последнего в разогретом состоянии. По проекту эти статьи расхода составляют соответст­венно 8 и 10 кг/с. Следовательно, расход питательной воды в реакгор

На уплотнение ГЦН из линии за конденсатным насосом второго подъема подается 32 кг/с конденсата. В сумме с протечками циркулирующей реакторной воды (8 кг/с) от ГЦН отводится 40 кг/с. Из этого количества 20 кг/с сбрасывается в систему трап­ных вод и восполняется подачей добавочной обессоленной воды в конденсатор, осталь­ные 20 кг/с сбрасываются непосредственно в конденсатор.

6. Расчеты внешнего потребления теплоты.Такой расчет проводят по группам потре­
бителей с последующим суммированием расходов теплоты; а) основное количество те­
плоты требует бойлерная установка с теплообменниками 134, БЗ, Б2, Б1 (см. рис. П.1)
для нагрева воды промежуточного контура, связанного через свои теплообменники с
сетевой водой для потребителей. Расход воды в промежуточном контуре =258 кг/с,

начальная и конечная температуры ее приняты по проекту.

Для любой (1-й) ступени бойлерной установки уравнение теплового баланса имеет вид

Здесь —энтальпия вэды промконтура на выходе из 1-й ступени; —расход гре-

ющего пара на 1-ю ступень; — расход дренажа из 1-й ступени; — этальпия

греющего пара; —энтальпия дренажа 1-й ступени; т_т — коэффициент, учитываю-

щий потери теплоты, который здесь идалее принимают в соответствии с данными табл. XVII 1.1. Для 4-й ступени (Б4) второе слагаемое в правой части (П.З) отсут-' ствует. Результаты выполняемых расчетов вносят в столбцы 6, 10, 14 и 16 табл. П.1. Как это видно из расчетной схемы^и соответственно из табл. П.1, бойлерная установ­ка питается из отборов II, III,IV и V. Энтальпии греющих паров были внесены в табл. П.1 ранее, энтальпии их дренажей берут по таблицам воды и водяного пара и вносят в строку 8.

Температуры и энтальпии нагреваемой воды по отдельным ступеням установки вносят в строки 11 и 12 в соответствии с температурой греющего пара и принимаемыми мини­мальными температурными напорами (строка 10) с оценкой давления среды. Расходы греющих паров (строка 14) определяют последовательно по ступеням по начиная с последней (Б4), учитывая каскадный слив дренажей. Для данного примера получаем:= 11,6кг/с;= 15,5 кг/с;= 7,9 кг/с; =5,9 кг/с.

4

Суммарный расход теплоты на бойлерную установку=

= 5,9 (2696 — 419) + 7,9 (2808 — 419) + 15,5 (2425 — 419) + 11,6(2535 — 419) = = 87945 кВт;

•б) для снабжения внешнего потребителя насыщенным паром на АЭС предусмотрена ус­тановка парогенератора, выдающего нерадиоактивный пар за счет обогрева водой свое­го промежуточного контура. Вода в прэмгжуточном контуре нагревается паром перво­го (I) отбора в специальном бойлере парогенератора (БПГ (см. столбец 4). При принятом по проекту расходе пара 14,6 кг/с (стрэка 13) расход теплоты на этот элемент

«) расход теплоты на собственные нужды (СН) станции (в том числе на спецводоочист­ку) рассчитан для расхода отборного пара по проекту 12,5 кг/с (см. строку 13 столб­ца 9) по уравнению

г) к количеству теплоты, отдаваемому внешним потребителям, следует также прибавить (поскольку это не связано с производством электроэнергии) расход теплоты на барбо-тер = 10(2772 —2682) = 900 кВт и расход теплоты на подо-

грев добавочной воды (начальная температура воды ~ 28° С) =

= 20(770 — 120) = 13000 кВт.

Суммарный расход теплоты на внешнее потребление = 152 800 кВт.

7. Расходы пара на уплотнения вала турбины, штоков регулирующего и стопорного клапанов (клапаны А и Б) и на эжекторыопределяют расчетом соответствующих уст­ройств. В данном примере их численные значения взяты по проектным данным турбо-установки и приведены на расчетной схеме (см. рис. П.1). В отсутствие проекта необходимые численные значения могут быть взяты из проектов однотипных турбоуста-новок, близких по мощности и параметрам к рассчитываемой.

Основной эжектор (ОЭ) питается паром из деаэратора с расходом 1,9 кг/с. Кроме того, для выработки относительно чистого пара для подачи его на уплотнения и в качестве рабочего тела на эжектор уплотнений (ЭУ) в схеме предусмотрен испаритель (И) (столбец 5 в табл. П.И, питательной водой для которого служит конденсат после деаэ­ратора с энтальпией =694 кДж/кг. Расход первичного пара из отбора IIтурбины на испаритель (Ц,) определяют из уравнения теплозого баланса этого элемэнта:

где ЕР — паропроизвэдительность испарителя; р = 0,01 — относительная величина про­дувки; = 2759 кДж'кг, =681 кДж/кг — энтальпии вторичного пара и продувоч­ной воды, определяемые по давлению в испарителе; —энтальпия дренажа испари­теля, определяемая пэ давлению греющего пара с учетом потерь в трубопроводах и клапанах. Из расчета пэлучаем =4,5 кг/с и вносим в столбец 5 табл. П.1. Из рис. П.1 видно, что на уплотнения ЦВД из коллектора (давление 0,115 МПа) по­дается 0,2 кг/с пара; из них 0,1 кг/с вместе с подсасываемым воздухом отводится

Рис. П.З. <,<2-диаграмма /-го регенеративаного подогревателя с охладителем дренажа (/—номер подогревателя)

эжектором уплотнений, а оставшиеся 0,1 кг/с, соединяются с протечками пара из ЦВД

(0,8 кг/с, см. столбец 12). Следовательно, =0,9 кг/с.

Из баланса смещения определяют энтальпию суммарного потока = (0,8 - 2425 4-

+ 0,1 - 2759)/0,9 = 2462 кДж/кг, где энтальпии пара уплотнений берут из табл. П.1

(столбец 5 для пара испарителя). Баланс расходов пара для уплотнений ЦНД и штоков

клапанов аналогичен (см. рис. П.1).

Определить величины подогрева основного конденсата в конденсаторах пара эжекторов

можно на основе соответствующих балансных уравнений, если известен теплоперепад,

срабатываемый в эжектирующих устройствах. Обычно эти величины не рассчитывают.

В данном примере принято = 9 кДж/кг.

8. Параметры сред в системе регенерации.Напоры насосов тракта питательной воды
и конденсата рассчитывают в соответствии с гл. VI, причем к. п. д. насосов принима­
ют по проекту турбоустановки или оценивают. Повышение энтальпии воды в насосах

где и_к — удельный объем перекачиваемой воды, м³/кг.

Из расчета получаем для питательного насоса (ПН): = 8 МПа; =0.82;

= 10,8 кДж/кг; для конденсатного насоса 1-го подъема (КН1): = 1,3 МПа;

= 0,76; ⁼»'>7 ^кДж/кг; для конденсатного насоса 2-го подъема (КН2):

= 2,5 МПа; =0,78;=3,2кДж/кг; для дренажного насоса ДН2:

= 1,2 МПа; =0,76;= 1,7 кДж/кг; для дренажного васосаДНЬ

= 1,5 МПа; т]д_Н1 = 0,76; Аг'д_Н1 = 2 кДж/кг. Давления воды в подогревателях (строка 9 табл. П. 1) определяют по напору питатель­ного и конденсатных насосов с учетом гидравлических потерь по водяной стороне подо­гревателей.

Температуры нагреваемого конденсата или питательной воды на выходе из подогревате­ля определяют по температурам насыщения в подогревателе и принятым минимальным значениям температурных напоров (рис. П.З) и вносят в строку 11

табл. П.1. Рекомендуемые значения при современных ценах на конструкционные

материалы приведены в строках 6 и 10 табл. П.1. Температуры дренажей после охладителей определяются как и вносятся в строку 7.

Энтальпия конденсата на входе в 1-й ПНД (П1) составляет

Расчет дает 146 кДж/кг. Энтальпия питательной воды на входе в ПВД (П6) составляет

Расчет дает 704,8 кДж/кг. Однако подаваемая на уплотнение питательного насоса хо­лодная вода (см. рис. П.1) несколько снижает энтальпию питательной воды, которая в дальнейшем расчете принята равной 701 кДж/кг.

9. Определение расходов рабочего тела по элементам схемы.Определение производят
на основе уравнений тепловых и материальных балансов. Необходимо выбрать порядок
решения этих уравнений. Начинают с последнего по ходу питательной воды регенера­
тивного подогревателя, поскольку расход питательной воды известен. Однако в данном
примере определить расходы греющего пара на П6, Д5 и П4 сразу не удается, так как
эти потоки связаны с величинами дренажей из СПП. Поэтому поступим следующим об-

разом: обозначим расход пара после ЦВД турбины через X (см. рис. П.1) и будем решать балансные уравнения для элементов схемы в следующем порядке:

а) с е п а р а т о р (С)

откуда _ = 0,1441 X:

б) 1-я ступень пароперегревателя (ПП1)

откуда = 0,0522 X;

в) 2-я ступень пароперегревателя (ПП2)

откуда = 0,0605 X;

г) подогреватель высокого давления (П6)

откуда =32,9 — 0,0018 X;

д) деаэратор (Д5)

= 1181,9.

Отсюда видно, что различие в расходах питательной воды и воды после деаэратора С_л связано с подсосом уплотняющей воды в питательном насосе и расходом воды на пи­тание испарителя (см. рис. П.1). Из уравнения материального баланса

где ; определяем расход основного конденсата в деаэратор =

= 1125,9 — 0,1109Х—0_Д5. Чтобы избежать достаточно сложных преобразований при совместном решении уравне­ний, удобно задаться приращением энтальпии основного конденсата в смесителе 2 (СМ2): "= 6 кДж/кг. После определения необходимых расходов эта величина подлежит

проверке (см. подпункт «з»). Таким образом, =604 кДж/кг. Рас-

ход конденсата через охладитель выпара деаэратора и энтальпия этого потока

= 607 кДж/кг) взяты из проекта турбоустановки. Энтальпия потока после деаэратора I и энтальпия пара, отводимого на основной

эжектор определяются давлением в деаэраторе.

Уравнение теплового баланса

откуда =54,7 — 0,0145 X;

е) подогреватель низкого давления 4 (П4)

где

Отсюда =67,5 — 0,0158 X;

ж) расход пара после ЦВД турбины определим из уравнения материаль­
ного баланса ЦВД; он равен расходу пара нэ сепаратор:

(П.15)

Величины отборов ЦВД: ;

Расчет дает =879,3 кг/с.

На основе соотношений, полученных выше, определяют по рассмотренным выше элемен­там схемы абсолютные значения расходов: =126,7; =45,9; =53,2, = 31,3; =42,0; =53,6, которые вносим в строку 14 соответствующих столбцов табл. П1. Кроме того, = 184,8; =801,6. Количество пара, поступающего в цилиндр низкого давления (ЦНД), = X —

—=753,9; з) сместите ль 2 (СМ2)

Из расчета получаем =603,9 кДж/кг, что хорошо отвечает ранее принятой вели-

чине. В случае значительного расхождения расчет пришлось бы повторить начиная с подпункта «д»,

и) из уравнения теплового баланса охладителя дренажа 2-й ступени пром-пароперегревателя (ОД ПП2)

(П. 17)

находим энтальпию питательной воды = 769,8 кДж/кг, приняв = 12°С и

= 802 кДж/кг, что соответствует заданному значению температуры питатель­ной воды = 180,5°С;

к) подогреватель низкого давления 3 с охладителем дренажа <ПЗ + ОДЗ)

(П. 18)

где = 3 кДж/кг (принято). Тогда =

= 25,7 (столбец 15);

л) подогреватель низкого давления 2 (П2)

- , (П. 19)

где +

+

После расчета имеем =49,4 (столбец 17); =673,1;

м) сместитель 1 (СМ1)

Расчет дает= 401,7 кДж/кг, что неплохо соответствует ранее принятому значению

(см. подпункт «к»);

н) подогреватель низкого давления 1 с охладителем дренажа

(П1+ОД1)

Расчет дает =24,2 (столбец 18);

о) баланс всех полученных расходов проверяют на основе уравнения

материального баланса конденсатора. Расход рабочего тела после конденсатора

Здесь = 1,9 кг/с; = 0,9 + 1,1 = 2,0 кг/с и имея в виду

определим расход пара после ЦНД: =

= 642,5 (столбец 19), где величины отборов ЦНД: +

+

Из (11.22) получим =734,5 кг/с.

Зная О_к, определим расход основного конденсата через П1:

= 673,1,

что совпадает с величиной полученной в подпункте «л».

10. Внутренняя мощность турбины.Ее определяют как сумму мощностей отсеков тур­бины (табл. П.2).

Расчетная мощность на клеммах генератора

= 750 084 кВт.

Расход мощности на вращение самого турбогенератора = 4000 кВт и к.п.д. генера-

тора = 0,988 (приняты). Гарантированная электрическая мощность (по методике завода-изготовителя):

= 0,98 = 735 082 кВт.

11. Расход электроэнергии на привод насосов коиденсатно-питательного тракта.К-п.д. электроприводов всех насосов принят следующим: =0,86 (см. § IV. 1):

а) питательный насос: = 14 869 кВт;

б) конденсатный насос 1-го подъема:

= 1452 кВт;

в) конденсатный насос 2-го подъема:
= 2733 кВт;

г) дренажный насос ДН2:
= 365 кВт;

д) дренажный насос ДН1:
= 299 кВт.

Суммарный расход электроэнергии та собственные нужды турбоустановки \С_Э = = 19 718 кВт.

12. Показатели тепловой экономичности. Расход теплоты на производство электроэнер­гии турбоустановки =2 181532 кВт. Удельный расход теплоты брутто по турбоустановке =2,959 кВт/кВт. Электрический к.п.д. брутто турбоустановки "~ =33,7%. Электрический к.п.д. нетто =32,8%.

13. Сравнение полученных результатов с показателями первоначального проекта турбо­установки. Сравнение показывает, что электрическая мощность турбогенератора н удельный расход теплоты остались практически теми же. Повышение темпера­туры питательной воды вследствие установки ПВД и отказ ог каскадного слива дренажей ПНД в конденсатор улучшают тепловую экономичность. Однако это улучше­ние оказалось скомпенсированным' увеличением температурных напоров в регенератив­ных подогревателях и ступенях промпароперегревателя. Величины минимальных темпе­ратурных напоров в указанных теплообменниках выбирались на основе имеющихся ре­зультатов технико-экономических расчетов для условий: стоимость теплообменников, отнесенная к теплопередающей поверхности, .250 — 300 руб/м²; удельные расчетные за­траты на электроэнергию 0,9— 1,1 коп/кВт-ч.

Окончательный вывод о преимуществе рассмотренного в примере варианта схемы турбо­установки может быть сделан только при сравнении показателей общей экономичности, в частности годовых расчетных затрат по станции (см. § IV.4). Эти расчеты показали, что рассмотренный вариант обеспечивает экономию расчетных затрат более 500 тыс. руб/год на одну турбоустановку.

14. В заключение отметим, что если поставлена задача определения расхода пара на
турбину при заданной электрической мощности , то в этом случае чаще всего опре­
деляют доли расходов пара на элементы схемы от расхода пара на турбину
и удельную внутреннюю мощность ш, турбины. Иными словами, расчет проводят на
единицу расхода пара на турбину.

Рассчитав полную внутреннюю мощность по заданной , затем определяют =

= . Такую задачу обычно решают при проектировании новой турбо-

установки.

При расчете долей расходов пара часто оказывается сложным учесть потоки, заданные абсолютными значениями (расходы пара на теплофикацию при заданной мощности тепло­фикационной установки и на некоторые элементы вспомогательного оборудования). В этом случае можно задать величину расхода пара на турбину и затем пересчитать полученные значения внутренней мощности и расходов рабочего тела по элементам

схемы по соотношениям ^

Величину желательно выбирать возможно ближе к ожидаемому результату. Для по­лучения точных параметров схемы турбоустановки расчет необходимо повторить при по­лученном значении (как это сделано в приведенном примере).

Глава 1. История и философия

Аюрведа включает в себя не только науку, но также религию и философию. Мы употребляем слово «религия» для обозначения веры и дисциплины, способствующих такому состоянию бытия, в котором двери восприятия открыты всем планам жизни. Все жизненное путешествие рассматривается Аюрведой как священное. Слово «философия» означает любовь к истине; и по Аюрведе истина является бытием, чистым существованием, источником всей жизни. Аюрведа является наукой об истине, как она выражена в жизни.

Вся аюрведическая литература основывается на философии творения Санкхья. (Слово Санкхья состоит из двух санскритских слов: сат - истина и кхья - знание). Мы просим читателя открыть ум и сердце философии Санкхья, ибо она неразрывно связана с Аюрведой.

Древние риши (самореализованные личности) обнаружили истину путем религиозной практики и дисциплины. Посредством интенсивной медитации они проявили истину в своей жизни. Аюрведа - это наука о повседневной жизни, и эта система знания развивалась благодаря философским и религиозным прозрениям риши.

Постигая связь между человеком и Вселенной, они познали, как космическая энергия проявляется во всех живых и неживых созданиях. Они также осознали, что источником всего сущего является Космическое Сознание, которое проявлено в виде мужской и женской энергии - Шива и Шакти.

Риши Капила, постигший философию Санкхья, обнаружил 24 принципа[1], или элемента, составляющих материальную природу; а Пуруша, Высший Дух, является 25 принципом.

Пуруша - это мужское начало, а Пракрити - женское начало. Пуруша входит в лоно Пракрити, материальной природы, благодаря Его божественной воле и сознанию формируется все многообразие Вселенной. Высший Дух - Един, но, желая стать многим, Он умножает себя. Таким образом. Вселенная - это дитя, рожденное из лона Пракрити, Божественной Матери. Эта глава, являясь трудной для читателей, не имеющих первоначальных знаний об излагаемом предмете, может быть прочитана с начала, с конца или с любого места, как будет удобно.

Пракрити творит все формы во Вселенной, в то время как Пуруша наблюдает за этим творением. Эта изначальная физическая энергия содержит три характерных признака, модуса - гуны, которые пронизывают всю природу.

Три гуны - это саттва (равновесие, чистота), раджас (движение) и тамас (инерция). Эта триада - основа всего сущего, и в Пракрити гуны находятся в балансе. Когда этот баланс нарушается, возникает взаимодействие гун, порождающее эволюцию Вселенной.

Первым проявлением из Пракрити является Космический Разум, называемый Махат, из которого формируется эго (аханкара). Затем эго проявляется в пяти чувствах (танматра) и в пяти органах действия. Таким образом, с помощью саттвы создается органическая вселенная. Затем это же эго проявляется в пяти основных элементах (бхута), и с помощью тамаса создается неорганическая вселенная.

Саттва-гуна, будучи чище остальных, просветляет и освобождает от несчастий и болезней. Находящийся под влиянием этой гуны обретает счастье и знание. Раджас-гуна (гуна страсти) рождается из неограниченных желаний и вожделений; из-за влияния раджаса человек привязан к действиям и результатам деяний. Следствие влияния тама-гуны - безумие, леность и сон.

Проявление гуны благости можно ощутить, когда все существо освещено знанием, чистотой и здоровьем. Гуна страсти ощущается по возрастанию привязанности, по не поддающимся контролю страстным желаниям и неодолимым стремлениям. Когда возрастает влияние тамаса, она несет с собой мрак, бездеятельность, безумие и иллюзию.

Раджас - это кинетическая творящая энергия, тамас - разрушительная или потенциальная энергия, а саттва - это состояние гармонии. Саттва-гуну контролирует Вишну, раджас-гуну - Брахма, а тамас-гуну - Шива.

КАРТА 1

ФИЛОСОФИЯ ТВОРЕНИЯ САНКХЬЯ

Пуруша - духовное начало вне причин и следствий, вне времени и пространства. Пуруша - чистое бытие. Пракрити - творящая сила в действии, источник формы, проявлений и качеств природы. Махат - Космический Разум или буддхи, аханкара - ложное эго, сознание «Я есть». Саттва - устойчивый чистый аспект, пробуждение, сущность и свет. Раджас - динамическое движение. Тамас - статика, потенциальная энергия, инерция, темнота, неведение и материя.