[學(xué)習(xí)]二回路系統(tǒng)d_核動力裝置

1、船舶核動力裝置Marine Nuclear Power Plants,核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院（V2009.04.04）,MNPP-C03-L11,26-Mar-24,《核動力裝置》,2,4.8 造水系統(tǒng),1.設(shè)置的必要性2.功用3.海水淡化方法4.蒸發(fā)法造水的三種形式,26-Mar-24,《核動力裝置》,3,1.設(shè)置的必要性,船舶長期在海洋中航行，動力裝置及船員都要消耗淡水，僅靠船舶自身攜帶無法滿足需求，因此船舶必須設(shè)置造水系統(tǒng)

2、（制淡系統(tǒng)、制淡裝置）；壓水堆核動力裝置一、二回路都使用輕水作為工質(zhì)，運行過程中由于跑、冒、滴、漏以及取樣等原因，造成工質(zhì)裝量減少，影響正常運行,26-Mar-24,《核動力裝置》,4,蒸汽和凝給水的損失,蒸汽經(jīng)過軸封以及在蒸汽管路中流經(jīng)法蘭、閥門等的不嚴密部分的泄漏損失；水經(jīng)過水泵密封處的泄漏以及在管路、設(shè)備和水柜等處的泄漏損失；蒸汽發(fā)生器泄放時蒸汽和水的損失以及裝置在啟動和停車時的疏水損失；一回路系統(tǒng)泄漏、取樣以及啟動

3、過程中排水造成的損失。全船非動力用水的消耗，例如飲用水、生活用水、衛(wèi)生用水等。,26-Mar-24,《核動力裝置》,5,艦船淡水消耗量,資料來源：劉英貴、劉令勛. 船舶特輔裝置與系統(tǒng). 北京：國防工業(yè)出版社，1991,26-Mar-24,《核動力裝置》,6,2.功用,將海水淡化，生產(chǎn)符合要求的動力裝置用水和生活用水，供應(yīng)動力裝置補給水和人員消耗通常情況下，船上各種用途的淡水都由同一套淡化裝置生產(chǎn)，則所造淡水的質(zhì)量應(yīng)該符合要求最高的一

4、、二回路補給水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),26-Mar-24,《核動力裝置》,7,3.海水淡化方法,通過物理、化學(xué)等方法，從海水中獲取淡水主要途徑從海水中取出水（蒸餾、反滲透、冰凍、水合物法等）從海水中取出鹽（離子交換、電滲析、電容吸附法等）實際應(yīng)用的方法反滲透法電滲析法蒸發(fā)法（蒸餾法）,26-Mar-24,《核動力裝置》,8,復(fù)習(xí),循環(huán)水系統(tǒng)的功用是什么?自流式循環(huán)水系統(tǒng)有什么特點?循環(huán)水系統(tǒng)的流量調(diào)節(jié)方式有哪些?潤滑油系統(tǒng)的功用

5、是什么?潤滑油系統(tǒng)的設(shè)計要求是什么?,26-Mar-24,《核動力裝置》,9,一、反滲透法,在壓力驅(qū)動下，淡水通過半透膜進入膜的低壓側(cè)，水中的其他組分被阻擋在膜的高壓側(cè)并隨濃縮水排出，從而達到有效分離的作用為了獲得必要的淡化速率，實際操作壓力大于5.5MPa，操作壓力與海水滲透壓力之差，即為過程的推動力反滲透過程必須具備兩個條件高選擇性和高滲透性的半透膜；運行壓力高于海水的滲透壓。,26-Mar-24,《核動力裝置》,10,

6、圖4-42 反滲透原理,26-Mar-24,《核動力裝置》,11,圖4-43 反滲透原理示意圖,,26-Mar-24,《核動力裝置》,12,二、電滲析法,滲析是指溶液中溶質(zhì)通過半透膜的現(xiàn)象，自然滲析的推動力是半透膜兩側(cè)溶質(zhì)的濃度差。在直流電場的作用下，離子透過選擇性離子交換膜而遷移，從而使電解質(zhì)離子自溶液中部分分離出來的過程稱為電滲析。,26-Mar-24,《核動力裝置》,13,圖4-44 電滲析原理示意圖,26-Mar-24

7、,《核動力裝置》,14,三、蒸發(fā)法,使海水受熱汽化，再將蒸汽冷凝，從而得到淡水　主要有以下四種形式多級閃蒸多效蒸發(fā)蒸汽壓縮蒸餾太陽能蒸餾常見的蒸發(fā)式造水裝置低壓浸管型造水裝置閃發(fā)式造水裝置薄膜蒸發(fā)式造水裝置,26-Mar-24,《核動力裝置》,15,圖4-45低壓浸管型蒸汽發(fā)生器工作原理,,26-Mar-24,《核動力裝置》,16,圖4-46 單級閃發(fā)式造水裝置,,26-Mar-24,《核動力裝置》,17,薄膜蒸發(fā)式造

8、水裝置,薄膜蒸發(fā)式造水裝置利用的薄膜蒸發(fā)原理海水蒸發(fā)器常見的形式有立管降膜式和橫管噴淋膜式兩種類型。立管降膜式海水蒸發(fā)器：傳熱管束為直立放置，海水泵將海水送入海水蒸發(fā)器，通過上部噴嘴均勻噴入傳熱管內(nèi)。傳熱管多制成雙槽形的螺紋管。橫管噴淋膜式蒸發(fā)器：傳熱管束為水平布置，海水泵將海水送至管束上面的噴嘴，從上向下噴淋的海水在傳熱管外表面形成薄膜狀態(tài)向下流動，加熱蒸汽在傳熱管內(nèi)冷凝放熱，使傳熱管外側(cè)的海水蒸發(fā)產(chǎn)生蒸汽。這種蒸發(fā)器的傳熱管

9、一般采用光管。,26-Mar-24,《核動力裝置》,18,（1）多級閃蒸,閃發(fā)的概念 將一定溫度和壓力的水排入壓力低于當(dāng)前水溫所對應(yīng)飽和壓力的閃發(fā)室內(nèi)，一部分水因過熱而汽化成為蒸汽經(jīng)過加熱的海水依次通過多個溫度、壓力逐級降低的閃蒸室，進行蒸發(fā)、冷凝的蒸餾淡化方法,26-Mar-24,《核動力裝置》,19,淡水 海水,多級閃蒸過程示意,,,,,,,,,,,,26-Mar-24,《核動力裝置》,20,（2

10、）多效蒸發(fā),將幾個蒸發(fā)器串聯(lián)進行蒸發(fā)操作，以節(jié)省熱量的蒸餾淡化方法　海水蒸發(fā)器的受熱面是盤管，盤管浸泡在海水中，盤管內(nèi)通有蒸汽，蒸發(fā)器內(nèi)為真空低真空蒸發(fā)：0.07~0.08MPa高真空蒸發(fā): 0.013~0.015MPa,26-Mar-24,《核動力裝置》,21,多級蒸發(fā)過程示意,,,,,,,,,,,,,26-Mar-24,《核動力裝置》,22,（3）蒸汽壓縮蒸發(fā),將蒸發(fā)產(chǎn)生的二次蒸汽絕熱壓縮，再返回海水蒸發(fā)器作為加熱蒸汽，同

11、時冷凝成淡水，以提高熱能利用率的蒸餾淡化方法,圖 蒸汽壓縮蒸發(fā)過程示意,,26-Mar-24,《核動力裝置》,23,4.蒸發(fā)法造水的三種形式,低壓浸管型造水裝置 海水蒸發(fā)器內(nèi)設(shè)置加熱管，用蒸汽加熱海水，使其蒸發(fā)產(chǎn)生蒸汽 海水蒸發(fā)器內(nèi)為真空狀態(tài) 閃發(fā)式造水裝置 海水在預(yù)熱器中加熱，然后送入閃發(fā)室，閃發(fā)產(chǎn)生蒸汽 閃發(fā)室內(nèi)為真空狀態(tài)薄膜蒸發(fā)式造水裝置,26-Mar-24,《核動力裝置》,24

12、,圖4-47 低壓浸管型原理,造水比：單位質(zhì)量的加熱蒸汽（一次汽）可以產(chǎn)生的二次蒸汽量,海水蒸發(fā)器,,,加熱盤管,,,26-Mar-24,《核動力裝置》,25,單級低壓浸管型造水裝置的造水比,質(zhì)量平衡方程Gf＝Gv＋Gb能量平衡方程Gs（hs－h(huán)d）＝Gvhv＋Gbhb－Gfhf排污率ε＝Gv／Gb造水比R＝Gv／Gs,26-Mar-24,《核動力裝置》,26,多級蒸發(fā)裝置的造水比,多級蒸發(fā)系統(tǒng)中，第一級蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次

13、汽，作為第二級蒸發(fā)器的加熱蒸汽，依此類推級數(shù)越多，產(chǎn)生蒸汽越多，但裝置重量、尺寸增加很多，設(shè)備投資也大大增加，船用裝置最多不超過三級一級 R＝Gv／Gｓ ……………………………………0.95二級 R＝（Gv，1＋ Gv，2 ）／Gs ……………………1.80三級 R＝ （Gv，1＋ Gv，2 ＋ Gv，3 ）／Gs …………2.50,26-Mar-24,《核動力裝置》,27,采用真空蒸發(fā)的優(yōu)點,耗熱少。

14、由于蒸發(fā)溫度低，可用低溫低壓的蒸汽作為熱源； 通常使用廢汽總管的蒸汽來加熱海水。減少水垢生成，延長運行時間。 蒸發(fā)溫度約為50℃，水垢生成的速度很低，可以連續(xù)運行三個月再清洗。,26-Mar-24,《核動力裝置》,28,圖4-48 低壓浸管型造水裝置,,,,,,,26-Mar-24,《核動力裝置》,29,圖4-49 閃發(fā)式原理,26-Mar-24,《核動力裝置》,30,閃發(fā)式造水裝置的造水比,質(zhì)量平衡方程Gf＝G

15、v＋Gb能量平衡方程Gs（hs－h(huán)d）＝ Gf（hf，o－ hf，i）Gvhv＋Gbhb=Gfhf，o排污率ε＝Gv／Gb造水比R＝Gv／Gs,26-Mar-24,《核動力裝置》,31,采用閃發(fā)原理造水的優(yōu)點,利用水的自過熱而蒸發(fā)，使已被加熱的海水在減壓狀態(tài)下過熱蒸發(fā)；熱量消耗少；可以解決傳熱面上結(jié)垢的問題。,26-Mar-24,《核動力裝置》,32,圖4-50 多級閃發(fā)造水裝置的溫度分布,造水比＝？,26-Mar-24

16、,《核動力裝置》,33,圖4-51 閃發(fā)型造水裝置,,,,,,,26-Mar-24,《核動力裝置》,34,薄膜蒸發(fā)式造水裝置,海水在傳熱管間呈薄膜狀流動，傳熱系數(shù)較高，因此傳熱面積小、造水裝置結(jié)構(gòu)緊湊；立管降膜式 海水用泵從上部噴入加熱管內(nèi)，在管內(nèi)成膜，蒸汽在管外加熱。橫管噴淋膜式 海水在傳熱管外成膜，加熱蒸汽在管內(nèi)流動。,26-Mar-24,《核動力裝置》,35,造水參數(shù)確定,造水裝置的產(chǎn)量加熱蒸汽參數(shù)蒸發(fā)溫

17、度,26-Mar-24,《核動力裝置》,36,4.9船舶電力系統(tǒng),電力系統(tǒng)用于保障船舶在正常情況下和應(yīng)急情況下產(chǎn)生電能，向核動力裝置和船上所有用戶提供電能。核動力裝置電力系統(tǒng)主要有兩個特點：第一，由主電力系統(tǒng)和應(yīng)急電力系統(tǒng)組成，設(shè)計上符合單一故障準(zhǔn)則；第二，在任何情況下均必須能提供不間斷電力需求，這是核反應(yīng)堆核安全設(shè)計的要求。,26-Mar-24,《核動力裝置》,37,,主電力系統(tǒng)-用于保證所有用戶的電能，應(yīng)由至少兩個無關(guān)聯(lián)的主配

18、電柜、兩臺主發(fā)電機和一臺備用發(fā)電機組成。應(yīng)急電力系統(tǒng)-與主電力系統(tǒng)無關(guān)，用于當(dāng)主發(fā)電機和備用發(fā)電機不工作時，保證核動力裝置與整個船舶重要用戶的電能。蓄電池儲存電能，通過直流-交流逆變電變換，在其它電源不工作時保證提供不間斷供應(yīng)電能。,26-Mar-24,《核動力裝置》,38,圖4-53主泵供電原理圖,,26-Mar-24,《核動力裝置》,39,思考題,1.造水系統(tǒng)的功用是什么?2.海水淡化的方法通常有哪幾種?3.利用蒸發(fā)法造水，