Задача 6-5-3-31

Будущее крупной энергетики, связано с применением ядерного горючего. В СССР проведены проектные исследования характеристик блока АЭС с высокотемпературным газоохлаждаемым реактором на тепловых нейтронах и одноконтурной гелиевой газотурбинной установкой закрытого цикла (ГТУЗЦ), действительной (внутренней) мощностью 1200 МВт. Конструктивные варианты ГТУЗЦ проектировались по циклу с однократным подводом теплоты, двукратным охлаждением газа в процессе сжатия и регенерацией. Один из вариантов представляет собой одновальную установку с однокорпусной турбиной, тремя последовательно расположенными по газовому тракту компрессорами, тремя охладителями гелия и регенератором.

Изобразить принципиальную схему такой установки и ее цикл в координатах s, T и рассчитать: тепловую мощность реактора, действительную (внутреннюю) мощность турбины; мощность, затрачиваемую на компрессоры; количество теплоты, отводимое в охладителях гелия; эффективный к. п. д. ГТУ; степень регенерации и количество теплоты, передаваемое в регенераторе; полный электрический к. п. д. и электрическую мощность блока АЭС.

Расчет провести по следующим данным: давление и температура гелия перед турбиной 8,07 МПа и 1200 ℃, температура гелия на входе в реактор 675 ℃, степень понижения давления в турбине 3,3; расход гелия 731,5 кг/с. Сжатие гелия в компрессорах и расширение в турбине считать адиабатными. Принять внутренние относительные к. п. д. турбины и компрессоров η_0iт = 0,88 и η_0iк = 0,86; механический к. п. д. η_м = 0,94; к. п. д. электрогенератора η_г = 0,97. Ступенчатое сжатие гелия рассматривать при условии, что степени повышения давления во всех компрессорах одинаковы при одинаковых температурах начала сжатия. Принятые параметры рассмотренного варианта схемы ГТУЗЦ выбирались при проектных исследованиях на основе оптимизационных расчетов.