Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 5. 31 januari 1956 - Värmeteknik inom atomkraftverk, av P H Margen
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
i O januari 1956
91
Termodynamiska kretsprocesser
I det föregående har huvudsakligen olika
metoder att åstadkomma höga specifika effekter
behandlats. För att erhålla låga elkostnader är det
emellertid också nödvändigt med rimligt hög
termisk verkningsgrad.
Det högsta teoretiska värde som den termiska
verkningsgraden, r], kan nå (den ideella termiska
verkningsgraden rfo) är
m= (Ti— Tr)/Ti
där Ti är den medeltemperatur i °K vid vilken
arbetsmediet upptar värmet i värmeväxlaren
[dvs. medeltemperaturnivån av kurvan T = f (S)
i temperaturentropidiagrammet, fig. 7] och Tr är
den medeltemperatur i °K vid vilken
arbetsmediet kondenseras i kondensorn.
Verkliga termiska verkningsgraden är lägre än
rji beroende på olika förluster i anläggningen och
kan skrivas
V = VfVi
där rif är en verkningsgrad som innefattar olika
förluster i processen och som har värden på ca
0,72 för atomkraftanläggningar.
För att man skall erhålla hög termisk
verkningsgrad måste Ti vara hög, exempelvis 513°K
= 240°C för en total termisk verkningsgrad på
30 %. Vid diskussion av termiska
verkningsgraden vid olika reaktortyper bör man skilja mellan
reaktorer med vatten (H20 eller D20) som
kylmedium i flytande eller kokande form och
reaktorer med andra kylmedel.
Vattenkylda reaktorer
I reaktorer med vatten som kylmedium
tenderar temperaturerna att begränsas av det tryck
som stora tryckkärl eller trycktuber med rimlig
mängd konstruktionsmaterial kan motstå. Om
t.ex. det maximala trycket är 60 at a, är den
högsta temperaturen Tm i kretsen 547°K =
274°C, och även om det vore praktiskt att
konstruera för trycket 200 at a, skulle motsvarande
temperatur endast stiga till 637°K = 364°C. Det
föreligger alltså tämligen snäva
temperaturgränser för dessa reaktorer.
Fyra typer äv kretsprocesser används vid
vattenkylda reaktorer. I tryckvattenprocessen är
kylmediet i vätskeform i värmeväxlaren. I
kokningsprocessen förångas kylmediet delvis i
reaktorn, och den sålunda bildade ångan matas till
turbinen. Den del av kylmediet som inte
förångas blandas med kondensvattnet från turbinen
och matas tillbaka in i reaktorn. I
expansionsprocessen ("flash-steam cycle") förblir
kylmediet i flytande form i reaktorn men passerar
sedan genom en ångdom vid lägre tryck än i
reaktorn, så att en del av kylmediet avgår i form av
ånga till turbinen, medan återstoden går tillbaka
till reaktorn. Vid kombinationsprocessen ("dual
Fig. 7. Temperatur-entropidiagram för årigprocesser, t.v. i
ett steg, t.h. i två steg; Tm högsta temperatur för gaskyld
reaktor, t kylmediets temperatur, Ti arbetsmediets
medeltemperatur i värmeväxlaren, Tr kondensatets temperatur
cycle"), som är en kombination av
kokningsprocessen och expansionsprocessen, bildas en viss
mängd ånga i själva reaktorn och en ytterligare
mängd i en ångdom vid lägre tryck. Turbinen för
en dylik anläggning har då två ånginlopp.
Reaktorer, som arbetar enligt de förstnämnda
två kretsprocesserna, är redan under byggnad i
USA, och en kraftanläggning enligt
kombinationsprocessen planeras. Vid alla de nämnda
processerna kan man använda antingen vatten eller
tungt vatten soin kylmedium, men stor omsorg
måste iakttas vid tätning av turbinen och
kondensorn mot läckning om tungt vatten används
vid koknings-, expansions- eller
kombinationsprocessen, där kylmediet också används som
ar-betsmedium.
Vid alla fyra vattenkylningsprocesserna är
temperaturen Ti, vid vilken arbetsmediet tar upp
värmet, något lägre än högsta temperaturen Tm,
som bestäms av reaktorns konstruktionstryck.
Denna temperaturdifferens är störst i
tryckvat-tenreaktorerna, där en skillnad mellan
kylmediets utloppstemperatur och Tm är nödvändig
som en säkerhet mot filmkokning med
åtföljande överhettning av elementen ("burn-out") och
en ytterligare temperaturdifferens behövs för
värmeöverföringen i värmeväxlaren.
Sålunda kan Tm— Tt vara ca 50°C, varför den
termiska verkningsgraden skulle bli omkring
28,5 % med ett konstruktionstryck på ca 60 at a.
Temperaturdifferensen Tm— T{ är minst för
kokarreaktorer, där den kan vara endast ca 12°C.
För samma konstruktionstryck skulle termiska
verkningsgraden då kunna bli 31,5 %. En
kokarreaktor har å andra sidan vissa nackdelar, t.ex.
att ångan i reaktorn upptar en volym som
minskar moderatortätheten och även begränsar den
värmeeffekt som kan överföras med given
kyl-kanalvolym.
Expansionsprocessen kan uppnå samma
termiska verkningsgrad som tryckvattenprocessen
men fordrar relativt stor pumpeffekt.
Kombinationsprocessen har som största fördel, att den
värmeeffekt, som kan överföras i kylkanalerna, är
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
