УТВЕРЖДАЮ Проректор-директор ЭНИН ______________ Боровиков Ю.С.
advertisement
УТВЕРЖДАЮ Проректор-директор ЭНИН ______________ Боровиков Ю.С. "__"__________2011 г. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ С3.В.1.1 «АТОМНЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ» НАПРАВЛЕНИЕ ООП: 141403 «АТОМНЫЕ СТАНЦИИ: ПРОЕКТИРОВАНИЕ, ЭКСПЛУАТАЦИЯ И ИНЖИНИРИНГ» СПЕЦИАЛИЗАЦИЯ: Проектирование и эксплуатация атомных станций КВАЛИФИКАЦИЯ (СТЕПЕНЬ) специалист БАЗОВЫЙ УЧЕБНЫЙ ПЛАН ПРИЕМА 2011 г. КУРС 4, 5 СЕМЕСТР 8, 9, 10 КОЛИЧЕСТВО КРЕДИТОВ – ПРЕРЕКВИЗИТЫ: дисциплины С2.Б.1.2 «Механика жидкости и газа», С2.Б.1.2 «Термодинамика», С2.В1 «Тепломассообмен в энергетическом оборудовании», С2.В2 «Термодинамические циклы АЭС», С3.Б.1.1 «Турбомашины АЭС», С3.Б.1.2 «Парогенераторы АЭС», С3.В.1.2 «Нагнетатели АЭС», С3.Б8 «Математические методы моделирования физических процессов», С2.Б10 «Информатика», С3.В2 «Основы проектирования и САПР», С3.Б7 «Ядерные энергетические реакторы». _ КОРЕКВИЗИТЫ: дисциплины С3.В3 «Обработка воды на АЭС», С3.В.1.3 «Эксплуатация АЭС», С3.В.1.3 «Природоохранные технологии на АЭС». ВИДЫ УЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ВРЕМЕННОЙ РЕСУРС: Лекции 72 часа (ауд.) Лабораторные занятия 63 часа (ауд.) Практические занятия 27 часов (ауд.) Курсовой проект в 10 семестре Всего аудиторных занятий 162 часа Самостоятельная (внеаудиторная) работа 279 часов ИТОГО 441 час ФОРМА ОБУЧЕНИЯ – очная ВИД ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ – Экзамен в 8 семестре Зачет в 9 семестре Дифзачет в 10 семестре ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕЕ ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ_кафедра АТЭС ЗАВЕДУЮЩИЙ КАФЕДРОЙ_____________ Л.А.Беляев РУКОВОДИТЕЛЬ ООП _______________ Л.А.Беляев 1 ПРЕПОДАВАТЕЛЬ ______________ А.М.Антонова 2011 г. 2 1. Цели освоения дисциплины В настоящее время более 10 % потребляемой в стране электрической энергии производится на атомных электрических станциях (АЭС) предприятиях, предназначенных для преобразования энергии ядерного горючего в электрическую и тепловую энергию. Это обусловливает большую значимость подготовки высококвалифицированных инженеров по специальности 140404 «Атомные электрические станции и установки». Одной из основных профилирующих дисциплин этой специальности является курс «Атомные электростанции». Дисциплина знакомит студентов с теоретическими и практическими вопросами, лежащими в основе функционирования современных атомных электростанций, алгоритмами инженерных расчетов и оборудованием АЭС. Целями преподавания дисциплины «Атомные электростанции» являются: подготовка выпускника к расчетно-проектной и проектноконструкторской деятельности в области разработки структуры и оборудования для теплоэнергетических систем АЭС с использованием современных технологий; подготовка выпускника к производственно-технологической деятельности в области эксплуатации современного высокоэффективного оборудования АЭС; подготовка выпускника к научно-исследовательской деятельности связанной с выбором, оптимизацией и разработкой высокоэффективной структуры и оборудования теплоэнергетических установок АЭС; подготовка выпускника к обслуживанию и испытаниям теплоэнергетического оборудования АЭС; подготовка выпускника к самостоятельному обучению и освоению новых профессиональных знаний и умений. 2. Место дисциплины в структуре ООП Дисциплина С3.В.1.1 «Атомные электростанции» относится к циклу специальных дисциплин ООП. Пререквизитами дисциплины «Атомные электростанции» являются дисциплины С2.Б.1.2 «Механика жидкости и газа», С2.Б.1.2 «Термодинамика», С2.В1 «Тепломассообмен в энергетическом оборудовании», С2.В2 «Термодинамические циклы АЭС», С3.Б.1.1 «Турбомашины АЭС», С3.Б.1.2 «Парогенераторы АЭС», С3.В.1.2 «Нагнетатели АЭС», С3.Б8 «Математические методы моделирования физических процессов», С2.Б10 «Информатика», С3.В2 «Основы проектирования и САПР», С3.Б7 «Ядерные энергетические реакторы». 3 Кореквизиты дисциплины С3.В3 «Обработка воды на АЭС», С3.В.1.3 «Эксплуатация АЭС», С3.В.1.3 «Природоохранные технологии на АЭС». Перечень требований к входным знаниям, умениям, навыкам по дисциплине «Атомные электростанции». Для освоения дисциплины студент должен обладать следующими «входными» знаниями, умениями, навыками. Иметь знания: о термодинамических системах и параметрах, практическом использовании основных законов термодинамики, основах термодинамических процессов в энергетических установках и аппаратах; о законах теплофизических процессов; о методах их исследования; о методах расчета теплопередачи при вынужденном движении теплоносителя, естественной конвекции, изменении агрегатного состояния, радиационном теплообмене; о применении теории подобия к процессам тепломассообмена. Уметь использовать: первый и второй законы термодинамики; понятия термодинамических циклов и метод расчета их КПД; общие свойства реальных газов и жидкостей, критические параметры, уравнений Клапейрона-Клаузиуса и Ван-дер-Ваальса; принципы фазовых переходов; циклы энергетических установок и аппаратов, паросиловые, газовые и комбинированные циклы; основные уравнения термодинамики потока, истечение из сопел; способы распространения теплоты; понятие коэффициента теплопроводности, закон Фурье, передача тепла через стенку; способы интенсификации теплопередачи; основы теории подобия и моделирования; методы решения задач конвективного теплообмена в однофазной среде; закономерности теплообмена при фазовых превращениях; основы теплообмена излучением; методику расчета теплообмена в аппаратах теплоэнергетических установок. Иметь опыт: постановки и планирования физического эксперимента; практических расчетов и проведения простейших исследований по определению термодинамических свойств веществ и теплопереносу; выполнения расчетов характеристик циклов паровых установок; 4 выбора оптимальных параметров и режимов теплообменных устройств. 3. Результаты освоения дисциплины В процессе освоения дисциплины у студентов развиваются следующие компетенции, в соответствии с ФГОС. 1.Универсальные (общекультурные) способность/готовность создавать и редактировать тексты профессионального назначения (ОК-4); владением культурой мышления, способностью к обобщению, анализу, ОК-6); умением самостоятельно применять методы и средства познания, обучения и самоконтроля для приобретения новых знаний и умений (ОК-7). 2. Профессиональные способность/готовность составлять тепловые схемы и математические модели процессов и аппаратов преобразования ядерной энергии топлива в тепловую и электрическую энергию (ПСК-1.1); готовность использовать математические модели и программные комплексы для численного анализа всей совокупности процессов в ядерноэнергетическом и тепломеханическом оборудовании АЭС (ПСК-1.3); готовность к разработке проектов элементов и систем АЭС с целью их модернизации и улучшения технико-экономических показателей с использованием современных средств проектирования (ПСК-1.5); готовность к проведению предварительного технико-экономического анализа разработок текущих и перспективных АЭС (ПСК-1.6); готовность подготовить исходные данные для расчета тепловых схем различных типов АЭС (ПСК-1.7); готовность формулировать исходные данные, выбирать и обосновывать научно-технические решения в области проектирования элементов и систем АЭС (ПСК-1.10). Составляющие результатов обучения, получены в результате декомпозиции результатов обучения. В результате освоения дисциплины студент должен: знать – требования, предъявляемые к АЭС, и пути их выполнения (З 1.1); – процессы, протекающие в оборудовании, и их взаимосвязь в работе атомной электростанции как целого (З 2.1); – методы повышения тепловой экономичности АЭС (З 3.1); – методы расчета оборудования, показателей тепловой и общей экономичности электростанции (З 4.1); – все основные системы и оборудование, определяющие работу электростанции (З 5.1); – принципы, требования и методы проектирования станции (З 6.1); уметь 5 – выбирать и оптимизировать структуру АЭС (У 1.1); – выбирать и рассчитывать оборудование станции (У 2.1); – определять количественные показатели работы отдельного оборудования и атомной электростанции в целом (У 3.1); – проводить техническое обоснование принимаемых решений и их оптимизацию по тепловой экономичности (У 4.1); – идентифицировать схемы и оборудование систем АЭС; владеть навыками: – работы с технической документацией и литературой, научнотехническими отчетами, справочниками и другими информационными источниками (В 1.1); – составления тепловых и технологических схем и математических моделей процессов и оборудования паротурбинных установок АЭС (В 2.1); – выбора основного и вспомогательного оборудования АЭС (В 3.1); – проектирования элементов вспомогательного оборудования атомных электростанций (В 4.1); – выбора метода анализа эффективности АЭС (В 5.1). 4. Структура и содержание дисциплины 4.1.1. ВВЕДЕНИЕ (2 часа) Содержание и построение курса. Познавательная карта курса. Рекомендуемая литература. Атомная энергетика и ее роль в энергетике России и мира. Перспективы развития атомной энергетики в регионе. 4.1.2. Типы и классификация атомных электростанций (2 часа). Принципиальные технологические схемы основных типов АЭС: с реакторами водо-водяного типа (ВВЭР), быстрыми реакторами (БН), с канальными водографитовыми реакторами. Принципиальные технологические схемы атомной теплоэлектроцентрали (АТЭЦ) и атомной станции теплоснабжения (АСТ). Основные требования, предъявляемые к АЭС: экономичность, надежность, экологичность. Пути их реализации. 4.1.3. Показатели тепловой и общей экономичности АЭС (3 часа). Термодинамические циклы атомных электростанций. Основные параметры идеального и реального цикла. Термический и внутренний коэффициенты полезного действия (КПД) термодинамического цикла. Показатели тепловой экономичности конденсационной АЭС: КПД, удельный расход теплоты и пара, удельный и годовой расход ядерного топлива. Тепловой баланс АЭС. Особенности определения показателей тепловой экономичности по выработке электроэнергии на атомной теплоэлектроцентрали. Разделение расходов теплоты и топлива на производство отдельных видов энергии. Показатели тепловой экономичности по выработке электроэнергии и производству теплоты на АТЭЦ: КПД, удельные расходы теплоты и пара, удельная выработка электроэнергии на тепловом потреблении. 6 Расход пара на паротурбинную установку (ПТУ) с теплофикационными отборами пара. Коэффициенты недовыработки мощности. Тепловой баланс теплоэлектроцентрали. Сравнение тепловой экономичности конденсационной, комбинированной и раздельной установок. Показатели общей экономичности атомных электростанций. Приведенные расчетные затраты. Капиталовложения в строительство АЭС. Зависимость общей экономичности от показателей тепловой экономичности ПТУ. 4.1.4. Параметры пара на атомных электростанциях (5 часов). Выбор и обоснование начальных параметров пара на АЭС. Влияние начальных параметров пара на тепловую экономичность АЭС (на термический и внутренний КПД) на капитальные затраты. Сопряженные параметры. Основные схемы внешней сепарации пара и промежуточного перегрева на атомных электростанциях. Расход пара и экономичность паротурбинных установок с сепарацией и промежуточным перегревом. Оптимальные давления и температура промежуточного перегрева. Двухступенчатый промперегрев. Особенности выбора начальных параметров и применения промперегрева на АТЭЦ. Выбор и обоснование конечных параметров пара на атомных электростанциях. Факторы, определяющие выбор конечного давления. 4.1.5. Регенеративный подогрев питательной воды (РППВ) (6 часов). Сущность РППВ. Расход пара и тепловая экономичность паротурбинной установки с РППВ. Типы регенеративных подогревателей, их сравнительные достоинства и недостатки. Расчет регенеративных подогревателей. Влияние температуры питательной воды на эффективность РППВ при одно- и многоступенчатом подогреве. Распределение подогрева по ступеням. Влияние РППВ на экономичность установки с промежуточным перегревом. Экономически наивыгоднейшая температура питательной воды. Схемы включения поверхностных регенеративных подогревателей. Каскадный слив дренажа. Применение охладителей дренажа. Применение пароохладителей (схемы Виолена и Рикара). Схемы включения смешивающих подогревателей. Структурные схемы тракта высокого и низкого давления АЭС. Конструкции регенеративных подогревателей: поверхностных ПВД и ПНД, смешивающих. 4.1.6. Балансы пара и воды, способы восполнения потерь (2 часа). Балансы пара и воды на АЭС. Добавочная вода и требования к ней. Термическая подготовка добавочной воды. Назначение и функции, выполняемые испарителем на АЭС. Одноступенчатые и двухступенчатые испарительные установки. Расчет испарителя. Конденсатор испарителя. Схемы включения испарителей в схему АЭС. Конструкция испарителей и конденсаторов испарителей. 7 Продувка парогенераторов и ее использование. Расширитель продувки: назначение, расчет и конструкция. 4.1.7. Отпуск теплоты от АЭС внешним потребителям (2 часа). Системы теплоснабжения от электростанций. Отопительные нагрузки. Зависимость расхода теплоты от температуры наружного воздуха. Способы регулирования количества отпускаемой теплоты (качественное и количественное регулирование). Коэффициент теплофикации. Температурный график тепловой сети. Отпуск теплоты из нерегулируемых отборов конденсационных ПТУ. Включение сетевых подогревателей в схемы ПТУ с нерегулируемыми и регулируемыми отборами пара. Теплофикационные установки атомных станций. Атомные теплоэлектроцентрали (АТЭЦ). Атомные станции теплоснабжения (АСТ). Способы отпуска пиковой теплоты. Пиковые бойлеры. Расчет и конструкция сетевых подогревателей. 4.1.8. Деаэрационные и питательные установки (4 часа). Пути поступления газов в тракты АЭС. Способы дегазации питательной воды (химическая и термическая деаэрация). Физические основы термической деаэрации и факторы, определяющие её эффективность. Классификация термических деаэраторов (по назначению, по способу нагрева, по давлению, по принципу действия и др.). Состав деаэрационной установки питательной воды (ДПВ). Выбор параметров ДПВ и его расчет. Включение термических деаэраторов питательной воды в тепловую схему АЭС. Конструктивное выполнение ДПВ. Размещение деаэраторов питательной воды в здании АЭС. Аккумуляторный бак ДПВ: назначение, выбор его ёмкости. Питательные насосные установки. Включение питательных насосов. (одно- и двухподъемная схема). Бустерные насосы. Типы привода питательных насосов. Методика выбора типа приводов питательных насосов. Схемы включения приводных турбин и их расчёт. 4.1.9. Составление и методика расчета принципиальной тепловой схемы (ПТС) паротурбинной электростанции (4 часа). Содержание ПТС. ПТС серийных энергоблоков АЭС. Основы составления ПТС энергоблока АЭС. Методика и задачи расчета ПТС. Основные этапы расчета, расчет тепловых и материальных балансов элементов схемы, определение показателей экономичности. Погрешность расчета ПТС. Применение ЭВМ в расчетах ПТС. Расчет ПТС методом коэффициентов изменения мощности (КИМ). Понятие КИМ и коэффициента ценности тепла (КЦТ). Узловые и каскадные ступени. Определение КИМ узловых и каскадных ступеней в схемах без промперегрева, с промперегревом, с сепарацией и промперегревом. Определение КПД схемы и коэффициентов ценности тепла. Методология решения типовых задач с помощью КИМ. Границы применимости метода. Расчет принципиальной тепловой схемы энергоблока и показателей тепловой экономичности в условиях эксплуатации. 4.1.10. Выбор оборудования АЭС (2 часа). 8 Установленная, располагаемая, рабочая и резервная мощности электростанций. Виды резерва. Надежность работы оборудования. Коэффициент готовности. Основы выбора числа, типа, мощности турбин и парогенераторов, блоков. Выбор теплообменников и насосов турбинного отделения. Поверочный тепловой и гидравлический расчеты теплообменного оборудования турбинного отделения. 4.1.11. Полная тепловая схема АЭС. Трубопроводы АЭС (4 часа). Содержание развернутой (полной) тепловой схемы атомной электростанции (РТС). Технологические структуры АЭС и их сравнение. Схемы главных паропроводов и трубопроводов питательной воды. Элементы полных тепловых схем: схемы подсоединения оборудования, обводные и разгрузочные линии, дренажные трубопроводы. Примеры полных тепловых схем энергоблоков АЭС. Классификация станционных трубопроводов. Материалы трубопроводов АЭС. Методика гидравлического и механического расчета. Выбор диаметра и числа линий главных паропроводов. Компенсация термических удлинений. Методика расчета на самокомпенсацию. Крепление трубопроводов. Тепловая изоляция трубопроводов. Вопросы эксплуатации трубопроводов. Арматура. Классификация арматуры по типам и параметрам. Конструкции запорной, регулирующей и предохранительной арматуры. Назначение, конструкция и схемы включения редукционноохладительных установок (РОУ, БРОУ). Методика теплового расчета РОУ. 4.1.12. Конденсационные установки АЭС (4 часа). Факторы, определяющие вакуум в конденсаторе (температура охлаждающей воды, вакуум в конденсаторе и др.). Пути попадания неконденсирующихся газов в конденсатор и способы удаления паровоздушной смеси. Эжекторные установки: назначение, состав и схемы включение пускового и основных эжекторов. Конструкция и расчет эжекторов. Организация деаэрации рабочего тела в конденсаторе. 4.1.13. Техническое водоснабжение АЭС (4 часа). Потребности технической воды на АЭС. Источники водоснабжения. Системы технического водоснабжения: прямоточная и оборотная: сравнительные достоинства и недостатки. Сооружения и устройства систем технического водоснабжения: насосные станции, насосы, водоводы, градирни, брызгальные бассейны, пруды охладители. Потери теплоносителя. Воздушное охлаждение. Выбор системы технического водоснабжения. 4.1.14. Компоновка главного корпуса. Генплан электростанции (2 часа). 9 Требования к компоновке главного здания. Типы компоновок АЭС. Общие принципы компоновок главного здания. Компоновка оборудования реакторного отделения, машзала, деаэраторного отделений. Выбор площади АЭС. Требования к площадкам. Генплан АЭС. Технико-экономические показатели компоновок и генплана АЭС. 4.1.15. Главный реакторный контур и его вспомогательные системы (6 часов). Реакторные установки. Система компенсации давления первого контура АЭС с реактором ВВЭР. Назначение компенсаторов давления (КД), их типы, принцип действия и работа. Системы продувки, подпитки и борного регулирования первого контура АЭС с реакторами ВВЭР. Системы охлаждения потребителей реакторного отделения. Системы аварийного охлаждения активной зоны. Системы реакторного отделения АЭС с РБМК и РБН. 4.1.16. Регулирование энергоблоков АЭС (4 часа). 4.2. Структура дисциплины по разделам и видам учебной деятельности приведена в табл.1. Таблица 1. Структура дисциплины по разделам и формам организации обучения Название раздела Аудиторная СРС Конт Итог работа (час) (час) роль о ная Лек Лаб Пра работ ции ора кти а тор чес ные кие зан зан яти яти я я Введение 2 2 4 Типы и классификация атомных 2 2 4 электростанций Показатели тепловой и общей 4 4 2 6 №1 16 экономичности АЭС Параметры пара на атомных 6 4 3 10 23 электростанциях Регенеративный подогрев 6 4 4 10 24 питательной воды Балансы пара и воды, способы 2 2 6 10 восполнения потерь Отпуск теплоты от АЭС внешним 2 2 2 4 №2 10 потребителям Деаэрационные и питательные 4 4 8 10 установки Составление и расчет ПТС АЭС Выбор оборудования АЭС Полная тепловая схема АЭС. Трубопроводы АЭС Конденсационные установки АЭС Техническое водоснабжение АЭС Компоновка главного корпуса. Генплан электростанции Главный реакторный контур и его вспомогательные системы Регулирование энергоблоков АЭС Итого 4 2 4 6 6 2 - 60 14 6 4 2 2 4 - 2 - 6 4 6 №1 16 6 8 6 - - 10 №2 16 4 56 24 2 32 10 176 №3 70 18 16 16 288 4.3. Распределение компетенций по разделам дисциплины Распределение по разделам дисциплины планируемых результатов обучения по основной образовательной программе, формируемых в рамках дисциплины и указанных в пункте 3. Таблица 2 Распределение по разделам дисциплины планируемых результатов обучения № Формируемые Разделы дисциплины компетенции 4.1.1 4.1.2 4.1.3 4.1.4 4.1.5 4.1.6 4.1.7 4.1.8 1. З.1.1 + + 2. З.2.1 + + 3. З 3.1 + + + 4. З 4.1 + + + + 5. З 5.1 + + + + 6. З 6.1 + + 7. У.1.1 + + + + + 8. У.2.1 + + + + + 9. У.3.1 + 10. У.4.1 + + + + 11. В.1.1 + + + + 12. В.2.1 + + + + 13. В.3.1 + + + + 14. В.4.1 + + + + 15. В.5.1 + Продолжение таблицы 2 № Формируемы е 4.1. 4.1.1 Разделы дисциплины 4.1.1 4.1.1 4.1.1 4.1.1 4.1.1 4.1.1 11 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. компетенции З.1.1 З.2.1 З 3.1 З 4.1 З 5.1 У.1.1 У.2.2 У.3.3 У.4.4 У 5.5 В.1.1 В.2.1 В.3.1 В.4.1 В.5.1 9 + 0 + + + 1 2 + + + + 3 4 + 5 6 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 5. Образовательные технологии Для достижения планируемых результатов освоения дисциплины применяются образовательные технологии, сочетающие методы и формы организации обучения, приведенные в матрице (табл. 3). Таблица 3. Методы и формы организации обучения (ФОО) Практи ФОО Лабора Курсов Лекц ческие Трени торные СРС ой ии занятия нг Методы работы проект IT-методы Работа в команде Case-study Обучение на основе опыта Опережающая самостоятельная работа Проектный метод Поисковый метод Исследовательский метод Управление ПДС с обратной связью + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 6. Организация и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов 12 6.1. Характеристика видов и форм самостоятельной работы студентов, включая текущую и творческую/исследовательскую деятельность студентов: текущая СРС, направленная на углубление и закрепление знаний студента, развитие практических умений с использованием IT-методов, опережающей самостоятельной работы, проектного и поискового метода; творческая проблемно-ориентированная самостоятельная работа (ТСР), ориентированная на развитие интеллектуальных умений, комплекса универсальных, профессиональных и специализированных компетенций, повышение творческого потенциала студентов. ТСР по дисциплине включает следующие виды работ по основным проблемам курса: - поиск, анализ, структурирование и презентация информации; - выполнение расчетных работ. 6.2. Содержание самостоятельной работы студентов по дисциплине 6.2.1. Перечень научных проблем и направлений научных исследований (20 часов): 6.2.1.1. перспективные технологии атомной энергетики; 6.2.1.2. АЭС с газоохлаждаемыми реакторами, 6.2.1.3. Замкнутый топливный цикл: проблемы и решения; 6.2.1.4. применение парогазовых технологий на АЭС. 6.2.2. Изучение конспекта лекций – 8, 9 семестры (20 часов). 6.2.3. Изучение специальной и учебной литературы (8, 9 семестры) по темам: 6.2.3.1. Принципиальные технологические схемы АЭС: с реакторами водо-водяного типа (ВВЭР), быстрыми реакторами (БН), с канальными водографитовыми реакторами. Принципиальные технологические схемы атомной теплоэлектроцентрали (АТЭЦ) и атомной станции теплоснабжения (АСТ) (2 часа). 6.2.3.2. Выбор и обоснование начальных, конечных параметров пара, параметров сепарации и промежуточного перегрева на атомных электростанциях (2 часа). 6.2.3.3. Конструкция испарителей и конденсаторов испарителей. Продувка парогенераторов и ее использование. Расширитель продувки: назначение, расчет и конструкция (1 час). 6.2.3.4. Теплофикационные установки атомных станций. Атомные теплоэлектроцентрали (АТЭЦ). Атомные станции теплоснабжения (АСТ). Способы отпуска пиковой теплоты. Пиковые бойлеры. Расчет и конструкция сетевых подогревателей (2 часа). 6.2.3.5. Конструктивное выполнение деаэраторов питательной воды ДПВ. Размещение деаэраторов питательной воды в здании АЭС (2 часа). 6.2.3.6. Применение ЭВМ в расчетах принципиальной тепловой схемы энергоблока АЭС (2 часа). 6.2.3.7. Методология решения типовых задач с помощью КИМ. Задачи с подводом и отводом теплоты, задачи с подводом теплоты путем изменения потоков вещества в схеме. Границы применимости метода (2 часа). 13 6.2.3.8. Технологические структуры АЭС. Схемы главных паропроводов и трубопроводов питательной воды. Полные тепловые схемы энергоблоков АЭС. (2 часа). 6.2.3.9. Методика гидравлического и механического расчета трубопроводов АЭС. Компенсация термических удлинений. Методика расчета на самокомпенсацию. Крепление трубопроводов. Тепловая изоляция трубопроводов (2 часа). 6.2.3.10. Компоновка главного здания, оборудования реакторного отделения, машзала, деаэраторного отделения Планы и разрезы главного здания. Генеральные планы атомных электростанций (2 часа). 6.2.3.11. Физико-химические процессы в контурах АЭС. Влияние чистоты теплоносителя и рабочего тела на надежность оборудования электростанции. Радиолиз воды. (2 часа). 6.2.3.12. Реакторные установки. Система компенсации давления первого контура АЭС с реактором ВВЭР. Назначение компенсаторов давления (КД), их типы, принцип действия и работа (4 часа). 6.2.3.13. Системы продувки, подпитки и борного регулирования первого контура АЭС с реакторами ВВЭР. Системы охлаждения потребителей реакторного отделения. Системы аварийного охлаждения активной зоны. (3 часа). 6.2.3.14. Реакторные установки РБМК и РБН (5 часов). 6.2.3.15. Регулирование энергоблоков АЭС (3 часа). 6.2.4. Изучение систем первого контура АЭС на компьютерном тренажере 6.2.4.1. Система компенсации давления АЭС с ВВЭР (3 часа). 6.2.4.2. Системы первого контура АЭС (4 часа). 6.2.4.3. Систем второго контура АЭС (3 часа). 6.2.5. Курсовой проект (САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА 90 часов, 10 семестр) 6.2.5.1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ КУРСОВОГО ПРОЕКТА В результате выполнения курсового проекта студенты должны: - научиться разбираться в тепловых схемах атомных электростанций; - изучить назначение, устройство, принцип действия, конструктивные особенности оборудования тепловых схем АЭС; - приобрести навыки расчета принципиальной тепловой схемы АЭС; приобрести навыки технического расчета элементов вспомогательного оборудования пароводяного тракта АЭС. 6.2.5.2. ТЕМАТИКА КУРСОВОГО ПРОЕКТА Задачей курсового проекта является проектирование тепловой схемы атомной электростанции с ВВЭР, РБМК или РБН и расчет тепломеханического оборудования. По заданию на курсовой проект студент должен выполнить: 1) расчет принципиальной тепловой схемы АЭС на 2 режима балансовым методом; 14 2) расчет тепловой схемы методом КИМов; 3) технический расчёт одного из элементов вспомогательного тепломеханического оборудования рассчитанной тепловой схемы блока. В состав расчета входят: теплогидравлический (конструкторский или поверочный), механический расчеты, расчет тепловой изоляции; 4) индивидуальное расчетное задание, тематика которого связана с вопросами технико-экономического обоснования принятия проектных решений. Варианты заданий составляются на базе серийных прототипов энергоблоков АЭС. Графическая часть состоит из 2 листа формата А1 и включает: разработку полной тепловой схемы блока, чертежи общего вида, узлов или отдельных деталей проектируемого оборудования. Выполнение курсового проекта предусматривает глубокое изучение материала лекций и литературы по дисциплине. 6.2.6. ТЕМАТИКА индивидуальных заданий (8, 10 семестры) 6.2.6.1. Исследование влияния схемы и параметров на тепловую экономичность ПТУ (4 часа). 6.2.6.2. Расчет показателей тепловой и общей экономичности паротурбинной установки и атомной электростанции в целом (2 часа). 6.2.6.3. Влияние регенеративного подогрева питательной воды на экономичность ПТУ АЭС (2 часа). 6.2.6.4. Повышение эффективности РППВ (4 часа). 6.2.6.5. Расчет схемы подключения испарительной установки с оптимизацией по поверхности нагрева (4 часа). 6.2.6.6. Эффективность теплофикационного цикла. Расчет показателей режимов теплопотребления (температурных графиков теплосети, графиков тепловой нагрузки) (4 часа). 6.2.6.7. Расчет характерных режимов принципиальной схемы турбоустановки с отпуском теплоты внешним потребителям (6 часов). 6.2.6.8. Расчет показателей, характеризующих эффективность и надёжность работы регенеративных подогревателей и конденсационной установки (недогрева воды до насыщения, переохлаждения конденсата) (4 часа). 6.2.6.9. Расчет и анализ тепловой схемы методом КИМов (2 часа). ТЕМАТИКА ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ (8, 9 семестры) 15 Лабораторные занятия проводятся в форме физического и численного моделирования в лабораториях кафедры и на производственной базе ОАО «Томскэнерго». Лабораторный практикум по тепловым схемам и компонентам тепловой схемы проводится на компьютерном тренажере. Темы лабораторных занятий: 6.2.7. Анализ схем и условий работы систем технологической схемы 1-го контура АЭС с ВВЭР (4 часа). 6.2.8. Изучение тепловой схемы АЭС на тренажере (4 часа). 6.2.9. Исследование тепловой экономичности циклов паротурбинных установок АЭС (2 часа). 6.2.10. Построение универсальной поправочной кривой (2 часа). 6.2.11. Влияние числа ступеней и параметров РППВ и на эффективность ПТУ (2 часа). 6.2.12. Анализ схем и условий работы систем регенеративного подогрева (ПВД и ПНД) (4 часа). 6.2.13. Исследование характеристик теплоизоляционных конструкций (2 часа). 6.2.14. Испытание поверхностного регенеративного (сетевого) теплообменника (4 часа). 6.3 Контроль самостоятельной работы Оценка результатов самостоятельной работы организуется как единство двух форм: самоконтроль и контроль со стороны преподавателей. Для текущего контроля в течение семестра предусматривается: результаты выполнения лабораторных, индивидуальных и практических расчетных заданий и опрос при их защите; автоматизированное тестирование по тематике самостоятельной работы; 2 контрольных работы по материалам лекций и практических занятий в 8 семестре и 3 контрольных работы в 9 семестре. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов Для использования при самостоятельной работе студентов рекомендуются следующие образовательные ресурсы. программное обеспечение и Internet-ресурсы: Компьютерные тренажеры и обучающие системы для самостоятельной работы студентов: 6.4 статический тренажер «Технологическая схема первого контура АЭС»; 16 статический тренажер «Система аварийного охлаждения зоны»; статический тренажер «Технологическая схема второго контура АЭС»; имитационные программы работы деаэратора и конденсационной установки; ситуационный давления; тренажер ситуационный давления. тренажер регенеративной регенеративной установки установки высокого низкого Компьютерные программы: программа определения термодинамических и теплофизических параметров воды и водяного пара; «regress» – программа регрессионного анализа для обработки результатов эксперимента; «TABL1», «TFS», «TFM» – для расчета свойств теплоносителей. WaterSteamPro – программа теплофизических и термодинамических свойств теплоносителей; программа расчета блочного газоводяного подогревателя сетевой воды; программа совместного расчета теплофикационной установки и сетевой подогревательной установки; программа конструкторского расчета поверхностного пароводяного подогревателя; программа поверочного расчета поверхностного пароводяного подогревателя; программа моделирования тепловой изоляции; программа расчета температурного графика теплосети; программы автоматизированного контроля отдельных разделов курса. Учебное пособие Антонова А.М. Атомные электростанции: учебное пособие / А.М. Антонова, А.В. Воробьев; Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2010. – 306 с. Методические указания к выполнению лабораторных и практических работ Антонова А.М., Воробьев А.В. Расчет показателей работы электростанций. - Томск: Изд. ТПУ, 2001.- 44 с. Воробьев А.В. Технологическая схема первого контура АЭС. Воробьев А.В. Технологическая схема второго контура АЭС. Антонова А.М., Воробьев А.В. Расчётные исследования тепловой экономичности циклов паротурбинных установок АЭС. 17 Антонова А.М., Воробьев А.В. Построение универсальной кривой поправок на вакуум для турбоустановок ТЭС и АЭС. Антонова А.М., Воробьев А.В. Исследование эффективности регенеративного подогрева питательной воды. Антонова А.М., Воробьев А.В. Анализ схем и условий работы системы регенеративного подогрева питательной воды на ТЭС и АЭС. Воробьев А.В. Испытание поверхностного теплообменника. Антонова А.М., Воробьев А.В. Моделирование тепловой изоляции. Internet-ресурсы: Бесплатная электронная библиотека Ивановского государственного энергетического университета http://e-le.lcg.tpu.ru/webct/public/home.pl; Сайт ОАО «Концерн Росэнергоатом» http://rosenergoatom.ru/; Справочник «Функционирование АЭС (на примере РБМК-1000)» http://www.reactors.narod.ru/rbmk/index.htm; Крупнейшая бесплатная электронная интернет библиотека для "технически умных" людей http://www.tehlit.ru/; http://www.library.ispu.ru/elektronnaya-biblioteka; Электронная Энциклопедия Энергетики http://twt.mpei.ac.ru/ochkov/trenager/trenager.htm; Сайт кафедры ТЭС, Новосибирский государственный технический университет http://tes.power.nstu.ru/; ТЕПЛОТА - все для теплотехника http:/Teplota.org.ua/. 7. Средства (ФОС) текущей и итоговой оценки качества освоения дисциплины В качестве основной формы контроля по дисциплине предусмотрены: экзамен в восьмом семестре, зачет в девятом семестре и дифференцированный зачет в десятом семестре. В качестве текущего контроля в процессе изучения теоретического материала дисциплины предусматривается проверка усвоения отдельных разделов посредством письменных контрольных работ, контрольных работ с применением серийного тестирования и диагностического тестирования в среде автоматизированной системы управления познавательной деятельностью студента (АСУ ПДС) на лекционных занятиях предусматривается диагностическое тестирование усвоения студентами теоретического материала. С целью автоматизированного контроля знаний по дисциплине разработано 350 тестов. 18 Для текущего контроля в течение семестра предусматривается: - входной контроль на каждой лекции по ранее рассмотренному материалу; - диагностический автоматизированный контроль на лекционных занятиях; - две контрольных работы в 8 семестре и три контрольных работы в 9 семестре по материалам лекций с целью проведения рейтинговой аттестации в конце каждого месяца (с 25 по 28 число); - результаты выполнения лабораторных, индивидуальных и практических расчетных заданий и опрос при их защите. В расчет рейтинговой оценки идут оценки отлично, хорошо, удовлетворительно. Оценке отлично соответствует сумма баллов разделов, вошедших в контрольную, при оценке удовлетворительно эта сумма умножается на коэффициент 0,565; оценке хорошо соответствует полусумма баллов за оценки отлично и удовлетворительно. Перечень вопросов для каждой контрольной прилагается к программе. За практические, лабораторные занятия и курсовой проект баллы ставятся согласно рейтинг-плана. В течение семестра студент должен набрать минимум баллов, необходимый для допуска к сдаче экзамена, к зачету или дифференцированному зачету, при условии выполнения и защиты всех заданий, лабораторных работ, курсового проекта и написании всех контрольных работ. Итоговый рейтинг определяется суммированием баллов текущей оценки в течение семестра и баллов итоговой аттестации в конце семестра по результатам экзамена, зачета или защиты курсового проекта. За сдачу экзамена, зачета, дифференцированного зачета ставятся баллы в соответствии с положением рейтинговой системы. Рейтинг-план прилагается. 8. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины основная литература: Основная: 8.1. Антонова А.М. Атомные электростанции: учебное пособие / А.М. Антонова, А.В. Воробьев; Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2010. – 306 с. 8.2. Тевлин С. А. Атомные электрические станции с реакторами ВВЭР-1000, 2002. 8.3. Стерман Л.С. Тепловые и атомные электрические станции. М.: Издательство МЭИ, 2000. дополнительная литература: 8.4. Маргулова Т.Х. Атомные электрические станции. М.: Высшая школа, 1969, 1972, 1978, 1984. 19 8.5. Рыжкин В.Я. Тепловые электрические станции. М.:Энергия, 1976, Энергоатомиздат, 1987. 8.6. Паротурбинные установки атомных электростанций / Под ред. Ю.Ф.Косяка. М.: Энергия, 1978. 8.7. Тепловые и атомные электростанции. Справочник / Под ред. В.А.Григорьева и В.М.Зорина. М.: Энергоатомиздат, 1982, 1990. 8.8. Ядерные энергетические установки / Б.Г.Ганчев, Л.Л.Калишевский, Р.С.Демешев и др. Под ред. Н.А.Доллежаля. М.: Энергоатомиздат, 1983, 8.9. Стерман Л.С., Тевлин С.А., Шарков А.Т. Тепловые и атомные электрические станции. М.: Энергоиздат, 1982. 8.10. Воскобойников К.В. Устройство и обслуживание оборудования АЭС. М.: Высшая школа, 1991. 8.11. Береснев Г.М., Боровков В.М. Эксплуатация паротурбинных установок. Л.: Энергоатомиздат, 1986. 8.12. Рубинштейн Я.М., Щепетильников М.И. Расчет реальных тепловых схем ТЭС и АЭС. М.:Энергоиздат, 1982. 8.13. Косяк Ю.Ф., Галацан В.Н., Палей В.А. Эксплуатация турбин АЭС. М.: Энергоатомиздат, 1983. 8.14. Котов Ю.В., Кротов В.В., Филиппов Г.А. Оборудование атомных электростанций. М.: Машиностроение, 1982. - 376 с. 8.15. Аминов Р.З., Хрусталев В.А., Духовенский А.С., Осадчий А.И. АЭС с ВВЭР: Режимы, характеристики, эффективность. М.: Энергоатомиздат, 1990. - 264 с. 8.16. Ташлыков О.Л., Кузнецов А.Г., Арефьев О.Н. Эксплуатация и ремонт ядерных паропроизводящих установок АЭС. В 2 кн. - М.: Энергоатомиздат, 1995. 8.17. Монахов А.С. Атомные электрические станции и их основное технологическое оборудование. М.: Энергоатомиздат, 1986. 8.20. Овчинников Ф.Я. Эксплуатационные режимы ВВЭР. М.: Энергоатомиздат, 1988. 8.21. ТрояновскийБ.М.,Филиппов Г.А.,Булкин А.Е. Паровые и газовые турбины атомных электростанций. М.: Энергоатомиздат, 1985. 8.22. Шкловер Г.Г.,Мильман О.О. Исследования и расчет конденсационных устройств паровых турбин. М.: Энергоатомиздат, 1985. 8.23. Ефимочкин Г.И. Бездеаэраторные схемы паротурбинных установок. М.: Энергоатомиздат, 1989. 8.24. Монтаж оборудования атомных электростанций / В.В.Гирнис,Г.В.Филаткин,В.А. Федулов и др. М.: Высшая школа, 1990. 20 8.25. Новодережкин Р.А. Насосные станции систем технического водоснабжения ТЭС и АЭС. М.: Энергоатомиздат, 1989. 8.26. Ермолов В.Ф., Пермяков В.А., Ефимочкин Г.И. Смешивающие подогреватели паровых турбин. М.: Энергоатомиздат, 1982. 8.27. Марушкин В.М. Подогреватели высокого давления турбоустановок ТЭС и АЭС. М.: Энергоатомиздат, 1985. 8.28. Благов Э.И., Иваницкий Б.Я. Дроссельно - регулирующая арматура ТЭС и АЭС. М.: Энергоатомиздат, 1990. 8.29. Тепловые и атомные электростанции. Справочник / Под общ. ред. Чл.корр. РАН А.В. Клименко и проф. В.М.Зорина. М.: Издательство МЭИ, 2003. 1990. 8.30. Нигматулин И.Н., Нигматулин Б.И. Ядерные энергетические установки. М.: Энергоатомиздат, 1986. вспомогательная литература: 8.31. Кутепов А.М., Стерман Л.С., Стюшин Н.Г. Гидродинамика и теплообмен при парообразовании. М.: Высшая школа, 1977, 1986. 8.32. Рихтер Л.А.,Елизаров Д.В.,Лавыгин В.М. Вспомогательное оборудование ТЭС. М.: Энергоатомиздат, 1987. 8.33. Прибытко Б.П. Эксплуатация циркуляционных насосов ТЭС. М.: Энергоатомиздат,1991 8.34. Малюшенко В.В., Михайлов А.К. Энергетические насосы. Справочное пособие. М.: Энергоиздат, 1981. 8.35. Сосуды и трубопроводы высокого давления. Справочник. М.: Машиностроение, 1990. 8.36. Рудомино Б.В., Ремжин Ю.Н. Проектирование трубопроводов тепловых электростанций. Л.: Энергия, 1970. 8.37. Елизаров Д.П. Паропроводы тепловых электростанций. М.: Энергия, 1980. 8.38. Тепловая изоляция / В.И.Бельский, А.А.Борознин, Н.М.Зеликсон и др. М.: Стройиздат, 1973. 8.39. Хижняков С.В. Практические расчеты тепловой изоляции. М.: Энергия, 1976. 8.40. Никитина И.К. Справочник по трубопроводам тепловых электростанций. М.: Энергоатомиздат, 1983. 8.41. Елизаров Д.П. Теплоэнергетические установки электростанций. М.: Энергия, 1982. 8.42. Тепловые и атомные электрические станции; Дипломное проектирование: Учебное пособие / А. Т. Глюза, В. А. Золотарева, А. Д. 21 Качан и др.; Под ред. А. М. Леонкова, А. Д. Качана.—Минск: Вышэйшая школа, 1991.—336 с.: ил 8.43. Справочное пособие теплоэнергетика электрических станций /А.М.Леонков,Н.П.Волков, Б.В.Яковлев и др. Минск: Беларусь, 1974. 8.44. Смирнов А.Д., Антипов К.М. Справочная книжка энергетика. Энергоатомиздат, 1984, 1987. 8.45. Качан А.Д., Яковлев Б.В. Справочное пособие по техникоэкономическим основам ТЭС. Минск: Вышейшая школа, 1982. 8.46. Технико-экономические основы выбора параметров конденсационных электрических станций / С.Д.Белинский, В.Я.Гиршфельд, А.М.Князев и др. М.: Высшая школа, 1970. 8.47. Ривкин С.Л., Александров А.А. Термодинамические свойства воды и водяного пара. Справочник. М.: Энергия, 1975, 1980; Энергоатомиздат, 1984. 8.48. Рубинштейн Я.М., Щепетильников М.И. Расчет влияния изменений в тепловой схеме на экономичность электростанций. М.: Энергия, 1969. 8.49. Щепетильников М.И., Хлопушин В.И. Сборник задач по курсу ТЭС.М.: Энергоатомиздат, 1983. программное обеспечение и Internet-ресурсы: программное обеспечение АСУ ПДС (обратная связь); презентации лекций в среде PowerPoint; видеофильмы и фрагменты видеофильмов; компьютерные тренажеры и обучающие системы, перечисленные в п.6.4; компьютерные программы, перечисленные в п.6.4; Internet-ресурсы, перечисленные в п.6.4. 9. Материально-техническое обеспечение дисциплины Материально-техническое обеспечение дисциплины включает: технические средства обучения (иллюстрационные материалы – плакаты по генплану и компоновке энергоблока ВВЭР-440); технические средства аудитории с автоматизированной системой управления познавательной деятельностью студента – компьютеры, мониторы, видеопроектор, экраны (ауд. 204 ГК); компьютерную лабораторию (ауд. 32-4 корп.); лабораторное оборудование лаборатории физического моделирования кафедры АТЭС (ауд. 112-4 корп.); оборудование производственной базы ОАО «Томскэнерго». Программа составлена на основе Стандарта ООП ТПУ в соответствии с требованиями ФГОС по направлению 140400 «Техническая физика» и 22 профилю подготовки по специальности 140404 «Атомные электрические станции и установки». Программа одобрена на заседании кафедры АТЭС (протокол № 18 от «25» 11. 2011 г.). Автор __________________________доцент А.М. Антонова Рецензент_______________________ доцент А.В. Кузьмин 23
