흐름이 보이는 원자력기사 시험에서 꼭 나오는 요점 요약 정리 7. 원자력 열역학 및 유체역학 3

7. 원자력 열역학 및 유체역학 3

 

(3) 열효율 증대방안

① 복수기 압력 낮추기(터빈의 배출증기 압력 낮추기)

 

수증기는 복수기 내부압에 대응하는 포화온도를 유지하려고 한다.

-> 복수기 내부압을 낮추면 자동적으로 수증기 온도가 낮아져 방출되는 온도가 낮아진다.

 

• 이 점을 최대로 활용하려면 증기원동소 복수기는 대기압보다 훨씬 낮은 압력에서 작동해야 한다.

-> 그러나 복수기로의 공기흡입 문제, 저압터빈의 증기수분함류야 증가 및 이에 따른 저압터빈날개 부식,침식을 유발한다.

 

② 증기를 과열증기로 만들기(터빈 입구증기 온도 증가)

증기압을 증가시키지 않고 증기를 과열 시 열이 증기에 가해지는 평균온도가 증가한다.

-> 과열증기로 인해 터빈에서 방출되는 일이 증가한다.

 

• 과열증기로 열효율 뿐만 아니라 터빈출구에서의 증기수분함유가 감소하여 저압터빈 날개의 부식 측면에서 예방이 가능하다.

-> 그러나 증기를 과열할 수 있는 온도는 금속재료에 따라 달라지며 현재 터빈입구에서 허용가능한 증기온도는 620℃ 이다.

 

③ 증기압 증가시키기(터빈 입구 압력 증가)

• 과열증기 과정에서 증기의 작동압을 증가시키면 평균온도 역시 증가한다.

-> 수증기의 평균온도가 증가함에 따라서 열효율이 증대된다.

 

• 그러나 저압터빈 출구에서의 증기수분이 증가하여 날개부식이 유도될 수 있으며, 열손실이 증대되지만, 이는 열효율이 크기에 무시될 수 있다.

④ 습분분리 재열사이클(Reheat Cycle)
• 증기압을 증가시키면 열효율이 증대되지만 수분함유량으로 인해 날개부식이 유도될 수 있다.
-> 이를 해결하기 위해서 터빈에서의 증기팽창을 2단으로 하고 이 사이에 재열기를 설치하는 것이다.

• 고압터빈에서 증기는 등엔트로피 상태에서 증기압력을 팽창하고 등압인 상태에서 증기를 재열하여 저압터빈으로 보내는 것이다.
-> 팽창 증기의 건조도를 높여서 터빈 수명, 열효율을 향상시킬 수 있으나, 재열기는 많아질수록 효율이 감소한다.

※ 과냉각도 = 포화온도 - 실제온도

⑤ 재생 사이클(Regenerative Cycle)
• 랭킨 사이클의 복수기에서 버려지는 열량의 일부를 회수하여 재사용함으로써 열효율을 향상시킬 수 있도록 한 사이클이다.
-> 급수 가열기는 추출된 증기를 열원으로 이용하며 급수를 비등시키기 위해 요구되는 1차 계통의 에너지를 최소화하여 상대적으로 열효율을 증대시킨다.


   3. 원자력 열전달
      1) 열생성
(1) 원자로 열역학
• 냉각재는 연료뵹 외벽이라는 계의 외벽을 지나 연료로부터 열에너지 Q를 
  전달 받는다.(Kcal/hr)
-> 계의 각 점에서 냉각재 유량의 변화율은 시간에 따라 0이어야 한다.()
-> 노심내부로 유압되고 외부로 배출되는 유량은 동일해야 한다.()
-> 계로 유입되고 나가는 냉각재의 성질은 시간의 변화에 따라 0이어야 한다. 

 

 

나머지 내용은 첨부파일에서 확인가능

원자력 열역학.hwp

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