Средняя температура теплоносителя

Количество теплоты, воспринимаемой в активной зоне за единицу времени проходящим через нее теплоносителем (тепловая мощность реактора), равно

,

(8.1)

где G _Iи c _I – массовый расход теплоносителя и его удельная теплоемкость.

В стационарных режимах почти все количество тепла Q _I, воспринятой теплоносителем в активной зоне реактора (за вычетом обычно весьма незначительных потерь теплоты в окружающее пространство рез изоляцию оборудования первого контура, а также потерь, связаныx с утечками теплоносителя из контура), через поверхность теплообмена парогенераторов передается теплоносителю второго контура, за счет чего в них генерируется пар, направляемый в турбины. Количество теплоты, передаваемой при этом за единицу времени из первого контуpa во второй, определяется соотношением

,

(8.2)

где k – коэффициент теплопередачи; F – суммарная эффективная площадь поверхностей теплообмена парогенераторов; - температура насыщения рабочего тела во втором контуре, - средняя температура первого контура.

Уравнение (8.2) справедливо для горизонтальных парогенераторов, нашедших применение в ядерной энергетике. В случае применения вертикальных парогенераторов с выделенным экономайзерным участком в это уравнение вместо температуры насыщения следует подставлять среднюю температуру теплоносителя во втором контуре парогeнеpaтopa ,. которая меньше температуры насыщения. При этом сохраняют силу основные принципиальные выводы, сделанные на основе уравнения (8.2)

Если в первом приближениисчитать коэффициент теплопередачи k не меняющимся с изменением режима работы парогенератора, то величина однозначно определяется разностью температур .

Рассмотрим закономерности изменения в зависимости от мощности Р _э важнейших технологических параметров энергоблока ВВЭР, при различных программах регулирования. Программа регулирования энергоблоков ВВЭР с постоянной средней температурой теплоносителя в первом контуре. Эта программа регулирования (рис. 5.1) обеспечивает "щадящие" условия работы оборудования первого контура. Если величина однозначно определяется разностью температур , то ее мерой является разность ординат характеристик и , взятых при интересующем нас значении Р _э.

Рис. 8.1, а	Рис. 8.1, б

При номинальном режиме блока эту разность характеризует отрезок bd. С понижением мощности блока величина уменьшается. Следовательно, уменьшается разность температур . Так как при рассматриваемой программе регулирования , то снижение мощности блока сопровождается повышением температуры (линия b₂d на рис. 8.1,а). Эта температура однозначно определяется давлением р _II во втором контуре. Таким образом, по мере снижения мощности Р _э возрастает давление пара р _II, направляемого к турбине (линия ее ₁).

Достоинство рассматриваемой программы регулирования – поддержание неизменной средней температуры теплоносителя в первом контуре, что обеспечивает наименьшее в сравнении с другими программами изменения температурного состояния корпуса реактора и других элементов первого контура при переходе от одного режима к другому. Второе важное достоинство этой программы связано с возможностью регулирования реактора за счет температурного эффекта реактивности.

Главный недостаток программы регулирования с постоянной средней температурой теплоносителя в первом контуре – повышение давления пара р _II во втором контуре при снижении мощности энергоблока (рис. 8.1,а). Этим обусловлена необходимость проектирования парогенератора и главных паропроводов для работы с давлением, большим номинального, что увеличивает затраты металла и ухудшает маневренные свойства теплоэнергетического оборудования второго контура. Если же возникает необходимость перевода на работу энергоблока, спроектированного для других программ регулирования, то для обеспечения надежности и безопасности его работы при пониженных нагрузках вынужденным решением оказывается понижение начального давления пара во втором контуре при номинальном режиме, что снижает экономичность турбоустановки и блока в целом. Кроме того, повышение давления р _II при снижении мощности блока вызывает необходимость большего, чем при других программах регулирования, прикрытия регулирующих клапанов турбин, что увеличивает степень дросселирования пара в них и влажность в паровпускной части турбины. Это снижает тепловую экономичность и эрозионную надежность турбины. Вследствие отмеченного, программу регулирования без сочетания с другими программами в современных условиях применяют редко.

Программа регулирования энергоблоков ВВЭР с постоянным начальным давлением пара во втором контуре. Эта программа как наиболее благоприятная для парогенерирующего оборудования второго контура нашла широкое применение для энергоблоков с реакторами ВВЭР. Закономерности изменения основных параметров энергоблока в зависимости от его мощности Р _э представлены на рис. 8.1,б. Сохранение при всех режимах постоянного начального давления р _II, а следовательно и температуры насыщенного пара во втором контуре обеспечивает практически неизменное температурное состояние парогенераторов, паропроводов и корпусов стопорно регулирующих клапанов турбины. Неизменность давления р _II позволяет при том же оборудовании второго контура, что применено для программы регулирования , использовать при номинальном режиме более высокие параметры пара перед турбиной, что повышает тепловую экономичность турбоустановки. Однако при этом в соответствии с формулой (5.2) для передачи требуемого количества теплоты от первого контура необходимо повысить температуру теплоносителя в первом контуре. Чтобы предотвратить вскипание теплоносителя и сохранить необходимый запас до кризиса теплообмена, требуется повысить давление теплоносителя в первом контуре. Так как средняя температура теплоносителя в первом контуре при рассматриваемой программе регулирования не поддерживается постоянной, что связано с изменением его объема, необходимы увеличенные размеры компенсатора давления.

Изменение средней температуры теплоносителя в первом контуре, вызывая температурные напряжения в корпусе реактора, ухудшает его маневренные свойства. Сопутствующее отклонениям температуры в первом контуре изменение реактивности реактора за счет температурного эффекта требует для его компенсации соответствующего воздействия на органы управления реактором, что может стать причиной повышения неравномерности полей энерговыделения в активной зоне реактора. Однако несмотря на это программа регулирования р _II=const относятся к числу наиболее распространенных.