Как найти кпд атомной электростанции

Спрятать решение

Источник: Гельф­гат И. М. Сбор­ник задач по фи­зи­ке для 11 клас­са, Х.: «Гим­на­зия», 2004 (№ 12.49)

Определите коэффициент полезного действия атомной электростанции, расходующей за неделю уран-235 23592U массой 1,4 кг, если её мощность равна 38 МВт. При делении одного ядра урана-235 выделяется энергия 200 МэВ.

---

📜Теория для решения:
Механическая работа и мощность

---

Посмотреть решение

Алгоритм решения

1.Записать исходные данные и перевести их в СИ.

2.Записать формулу для определения КПД атомной электростанции.

3.Решить задачу в общем виде.

4.Подставить известные данные и вычислить искомую величину.

5.Массовое число: A = 235.

6.Зарядовое число: Z = 92.

Решение

Запишем исходные данные:

• Энергия, выделяемая при делении одного ядра урана-235: Q₀ = 200 МэВ.

• Масса урана-235: m = 1,4 кг.

• Время, в течение которого происходит деление: t = 1 неделя.

• Мощность атомной электростанции: N = 38 МВт.

Переведем все единицы измерения в СИ:

1 эВ = 1,6∙10^–19 Дж

200 МэВ = 200∙10⁶∙1,6∙10^–19 Дж = 320∙10^–13 Дж

1 неделя = 7∙24∙60∙60 с = 604,8∙10³ с

38 МВт = 38∙10⁶ Вт

КПД атомной электростанции есть отношение полезной работы к выделенной за это же время энергии:

η=AполезнQ100%

Полезную работу мы можем вычислить по формуле:

A=Nt

Выделенное количество теплоты мы можем рассчитать, вычислив количество атомов, содержащихся в 1,4 кг урана-235 и умножив их на энергию, выделяемую при делении одного такого атома.

Количество атомов равно произведению количество молей на постоянную Авогадро:

N_{кол.атомов} = νN_A

Количество молей равно отношения массы вещества к его молярной массе, следовательно:

Молярная масса численно равна массовому числу в граммах на моль. Следовательно:

M = A (г/моль) = A∙10^–3 (кг/моль)

Отсюда количество атомов равно:

Энергия, выделенная всеми атомами, равна:

Теперь можем вычислить КПД:

Алиса Никитина | Просмотров: 527

На
КПД АЭС влияет тип станции:

1.
одноконтурная станция:

2.двухконтурная:

3.трехконтурная:

η.э
– абсолютный электрический КПД
турбоустановки

η.р
– кпд реактора.

η.тр
– потери в трубах во все контурах.

η.пг-парогенератор

16.Расход пара и теплоты на кэс.

1.Расход
пара.

Из
этого уравнения находим D0,который
определяет какой и сколько котлов
необходимо для выработки Nэ.

–
Удельный расход пара на выработку
ЭЭ(кг/кВт*ч)

Для
наших блоков с КПД 40% d0
примерно равен 3-3,1

Nэ=300МВт,тогда
D0=950т/ч

Nэ=800МВт,тогда
D0=2500т/ч

Чем
экономичнее блок, тем удельный расход
пара меньше

2.Расход
теплоты:

По
удельному расходу теплоты проводят
оценку тепловой экономичности установки.

Затраченная
теплота на турбоустановку без ПП:

С
ПП:

Тогда
удельный расход теплоты для турбоустановки:

(Ккал/кВт*ч) – для лучших
наших станций.

кДж/кВт*ч

17.Расход топлива на кэс и аэс.

1.КЭС

Удельный
расход топлива ,являющийся в нашей
стране основным показателем тепловой
экономичности электростанций ,может
быть определен из уравнения теплового
баланса:

Bпк-общий
часовой расход топлива,Qн_р
– низшая удельная теплота сгорания
топлива.

Тогда
удельный расход топлива:

кг/кВт*ч

Для
условного топлива, с низшей теплотой
сгорания Q=29300
кДж/кг (7000ккал)

кг/кВт*ч

bу
бывает как брутто, так и нетто bу­­_нетто
> bу_брутто

2.АЭС

Расход
ядерного топлива на АЭС является таким
же показателем тепловой экономичности,
как и расход условного топлива, так как
при делении всех ядер 1 кг урана выделяется
всегда одно и то же количество теплоты,
равное 7,9*10^10 кДж.

При
этом во время работы реактора 10-20% топлива
в результате захвата нейтронов
превращается в неделящиеся изотопы.
Поэтому количество выделившейся теплоты
в расчете на 1 кг выгоревшего топлива
уменьшается. Принимаем расход выгоревшего
топлива в среднем на 15% меньше,тогда:

кДж/кг

Тогда удельный
расход:

г/кВт*ч

18.Начальные параметры пара на тэс, их влияние на тепловую экономичность. Сопряженные параметры.

1.to

При
увеличении начальной температуры пара
перед турбиной средний температурный
уровень подвода теплоты в цикле
увеличивается и, следовательно,
термический КПД непрерывно растет.
С увеличением давления прирост
уменьшается.

Повышение
начальной температуры приводит к
уменьшению влажности пара на выходе из
турбины. Вследствии этого снижаются
потери в проточной части турбины и
улучшаются условия работы лопаток.

При
работе на перегретом паре желательно
повышать начальную температуру.Однако
максимально допустимое значение зависит
от свойств материалов.

Отдельно
выделяют околокритическую зону P=22.1
МПа и t=374C.где
наблюдается неоднозначное изменение
КПД.

2.Po

Влияние
начального давления на термический КПД
неоднозначно.При одном и том же значении
первоначально с ростом Po
адиабатический теплоперепад увеличивается,
а затем после определенного макс значения
начинает уменьшаться.

q.ка
– потери теплоты в конденсаторе,непрерывно
снижаются.

Пока
растет Ha,
тогда растет КПД, как только Ha,
начинает падать, то и КПД уменьшается.

Влияние
на влажность.

С
увеличением давление при t=const
конечная влажность возрастает и наоборот.
Очевидно возможно такое совместное
изменение P
и t
при котором конечная влажность пара
будет оставаться одной и той же, такие
параметры называются сопряженными.
Влажность должна быть не выше 14%.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #