Стр. 2 - Выбор принципиальных структурных cхем рефрижераторных и ожижительных установок для многорежимных азотных криогенных систем атомных электростанций

— подсистему форсированной газификации жидкого азота с ревер-

сивными тепловыми аккумуляторами;

— подсистему аварийного энергоснабжения с газотурбинной уста-

новкой (ГТУ) с дополнительной парогазовой камерой сгорания и азот-

ным турбодетандером-электрогенератором, работающим на перепаде

давления газифицированного азота.

Теплота отработавших продуктов сгорания топлива ГТУ исполь-

зуется реверсивными тепловыми аккумуляторами, а также для пе-

регрева газифицированного азота перед подачей в турбодетандер-

электрогенератор.

Технический уровень системы МАКС зависит от совершенства

схемных решений [1, 2] входящих в МАКС подсистем и, в значи-

тельной мере, от КПД и надежности машинного оборудования энер-

гетической, рефрижераторной и ожижительной установок.

Целью настоящей работы является выбор принципиальных схем-

ных решений и криогенных циклов, которые могут быть положены

в основу создания установки реконденсации паров азота, входящей

в рефрижераторную азотную подсистему, и установки получения и

ожижения азота, входящей в ожижительную азотную подсистему.

На этапе выбора рефрижераторного цикла для установки рекон-

денсации паров азота сравнивали следующие криогенные циклы:

— одноступенчатый цикл низкого давления (

р

2

= 0

,

7

МПа) с газо-

вым турбодетандером (цикл акад. П.Л. Капицы);

— соединенный цикл (Линде–Брайтона) низкого давления с влажно-

паровым детандером (

р

2

= 1

,

0

МПа).

Для построения принципиальных структурных схем рефрижера-

торных детандерных установок (РДУ) были выбраны следующие тур-

боагрегаты:

— турбокомпрессоры низкого давления для сжатия воздуха;

— турбодетандер (компрессорный агрегат низкого давления), рабо-

тающий как на газовых, так и на влажно-паровых потоках.

Исходные данные для проведения оптимизационных термодина-

мических расчетов схем РДУ, построенных по этим циклам, предста-

влены в табл. 1.

При этом было принято, что внешняя работа турбодетандеров

l

д

ис-

пользуется для дожатия всего прямого потока криоагента от давления

после компрессора

р

2

до

р

0

2

(

р

0

2

= 1

,

15

р

2

); паросодержание криоагента

на выходе из детандера в схеме Линде–Брайтона

х

≥

0

,

93

.

На рисунке

а, б

представлены принципиальная схема воздушно-

го одноступенчатого регенеративного цикла РДУ с влажно-паровым

детандером и

s

Т

-диаграмма протекающих в нем процессов. В этом

цикле рабочее тело — воздух после охлаждения до температуры

52