[學(xué)習(xí)]二回路系統(tǒng)d_核動(dòng)力裝置

1、船舶核動(dòng)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(dòng)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(dòng)力裝置》,3,1.設(shè)置的必要性,船舶長(zhǎng)期在海洋中航行，動(dòng)力裝置及船員都要消耗淡水，僅靠船舶自身攜帶無(wú)法滿(mǎn)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(dòng)力裝置一、二回路都使用輕水作為工質(zhì)，運(yùn)行過(guò)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(yùn)行,26-Mar-24,《核動(dòng)力裝置》,4,蒸汽和凝給水的損失,蒸汽經(jīng)過(guò)軸封以及在蒸汽管路中流經(jīng)法蘭、閥門(mén)等的不嚴(yán)密部分的泄漏損失；水經(jīng)過(guò)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(shí)蒸汽和水的損失以及裝置在啟動(dòng)和停車(chē)時(shí)的疏水損失；一回路系統(tǒng)泄漏、取樣以及啟動(dòng)

3、過(guò)程中排水造成的損失。全船非動(dòng)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(dòng)力裝置》,5,艦船淡水消耗量,資料來(lái)源：劉英貴、劉令勛. 船舶特輔裝置與系統(tǒng). 北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1991,26-Mar-24,《核動(dòng)力裝置》,6,2.功用,將海水淡化，生產(chǎn)符合要求的動(dòng)力裝置用水和生活用水，供應(yīng)動(dòng)力裝置補(bǔ)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(bǔ)給水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),26-Mar-24,《核動(dòng)力裝置》,7,3.海水淡化方法,通過(guò)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(shí)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(dòng)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(diǎn)?循環(huán)水系統(tǒng)的流量調(diào)節(jié)方式有哪些?潤(rùn)滑油系統(tǒng)的功用

5、是什么?潤(rùn)滑油系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求是什么?,26-Mar-24,《核動(dòng)力裝置》,9,一、反滲透法,在壓力驅(qū)動(dòng)下，淡水通過(guò)半透膜進(jìn)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(dá)到有效分離的作用為了獲得必要的淡化速率，實(shí)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(guò)程的推動(dòng)力反滲透過(guò)程必須具備兩個(gè)條件高選擇性和高滲透性的半透膜；運(yùn)行壓力高于海水的滲透壓。,26-Mar-24,《核動(dòng)力裝置》,10,

6、圖4-42 反滲透原理,26-Mar-24,《核動(dòng)力裝置》,11,圖4-43 反滲透原理示意圖,,26-Mar-24,《核動(dòng)力裝置》,12,二、電滲析法,滲析是指溶液中溶質(zhì)通過(guò)半透膜的現(xiàn)象，自然滲析的推動(dòng)力是半透膜兩側(cè)溶質(zhì)的濃度差。在直流電場(chǎng)的作用下，離子透過(guò)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(lái)的過(guò)程稱(chēng)為電滲析。,26-Mar-24,《核動(dòng)力裝置》,13,圖4-44 電滲析原理示意圖,26-Mar-24

7、,《核動(dòng)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(jí)閃蒸多效蒸發(fā)蒸汽壓縮蒸餾太陽(yáng)能蒸餾常見(jiàn)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(dòng)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(dòng)力裝置》,16,圖4-46 單級(jí)閃發(fā)式造水裝置,,26-Mar-24,《核動(dòng)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(jiàn)的形式有立管降膜式和橫管?chē)娏苣な絻煞N類(lèi)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(guò)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?chē)娏苣な秸舭l(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(dòng)，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(dòng)力裝置》,18,（1）多級(jí)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(duì)應(yīng)飽和壓力的閃發(fā)室內(nèi)，一部分水因過(guò)熱而汽化成為蒸汽經(jīng)過(guò)加熱的海水依次通過(guò)多個(gè)溫度、壓力逐級(jí)降低的閃蒸室，進(jìn)行蒸發(fā)、冷凝的蒸餾淡化方法,26-Mar-24,《核動(dòng)力裝置》,19,淡水 海水,多級(jí)閃蒸過(guò)程示意,,,,,,,,,,,,26-Mar-24,《核動(dòng)力裝置》,20,（2

10、）多效蒸發(fā),將幾個(gè)蒸發(fā)器串聯(lián)進(jìn)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(pán)管，盤(pán)管浸泡在海水中，盤(pán)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(dòng)力裝置》,21,多級(jí)蒸發(fā)過(guò)程示意,,,,,,,,,,,,,26-Mar-24,《核動(dòng)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(shí)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(guò)程示意,,26-Mar-24,《核動(dòng)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(dòng)力裝置》,24

12、,圖4-47 低壓浸管型原理,造水比：?jiǎn)挝毁|(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(pán)管,,,26-Mar-24,《核動(dòng)力裝置》,25,單級(jí)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(dòng)力裝置》,26,多級(jí)蒸發(fā)裝置的造水比,多級(jí)蒸發(fā)系統(tǒng)中，第一級(jí)蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次

13、汽，作為第二級(jí)蒸發(fā)器的加熱蒸汽，依此類(lèi)推級(jí)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(guò)三級(jí)一級(jí) R＝Gv／Gｓ ……………………………………0.95二級(jí) R＝（Gv，1＋ Gv，2 ）／Gs ……………………1.80三級(jí) R＝ （Gv，1＋ Gv，2 ＋ Gv，3 ）／Gs …………2.50,26-Mar-24,《核動(dòng)力裝置》,27,采用真空蒸發(fā)的優(yōu)點(diǎn),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(lái)加熱海水。減少水垢生成，延長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間。 蒸發(fā)溫度約為50℃，水垢生成的速度很低，可以連續(xù)運(yùn)行三個(gè)月再清洗。,26-Mar-24,《核動(dòng)力裝置》,28,圖4-48 低壓浸管型造水裝置,,,,,,,26-Mar-24,《核動(dòng)力裝置》,29,圖4-49 閃發(fā)式原理,26-Mar-24,《核動(dòng)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(dòng)力裝置》,31,采用閃發(fā)原理造水的優(yōu)點(diǎn),利用水的自過(guò)熱而蒸發(fā)，使已被加熱的海水在減壓狀態(tài)下過(guò)熱蒸發(fā)；熱量消耗少；可以解決傳熱面上結(jié)垢的問(wèn)題。,26-Mar-24,《核動(dòng)力裝置》,32,圖4-50 多級(jí)閃發(fā)造水裝置的溫度分布,造水比＝？,26-Mar-24

16、,《核動(dòng)力裝置》,33,圖4-51 閃發(fā)型造水裝置,,,,,,,26-Mar-24,《核動(dòng)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(dòng)，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?chē)娏苣な?海水在傳熱管外成膜，加熱蒸汽在管內(nèi)流動(dòng)。,26-Mar-24,《核動(dòng)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(dòng)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(dòng)力裝置和船上所有用戶(hù)提供電能。核動(dòng)力裝置電力系統(tǒng)主要有兩個(gè)特點(diǎn)：第一，由主電力系統(tǒng)和應(yīng)急電力系統(tǒng)組成，設(shè)計(jì)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(jì)的要求。,26-Mar-24,《核動(dòng)力裝置》,37,,主電力系統(tǒng)-用于保證所有用戶(hù)的電能，應(yīng)由至少兩個(gè)無(wú)關(guān)聯(lián)的主配

18、電柜、兩臺(tái)主發(fā)電機(jī)和一臺(tái)備用發(fā)電機(jī)組成。應(yīng)急電力系統(tǒng)-與主電力系統(tǒng)無(wú)關(guān)，用于當(dāng)主發(fā)電機(jī)和備用發(fā)電機(jī)不工作時(shí)，保證核動(dòng)力裝置與整個(gè)船舶重要用戶(hù)的電能。蓄電池儲(chǔ)存電能，通過(guò)直流-交流逆變電變換，在其它電源不工作時(shí)保證提供不間斷供應(yīng)電能。,26-Mar-24,《核動(dòng)力裝置》,38,圖4-53主泵供電原理圖,,26-Mar-24,《核動(dòng)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，