Оптимальные параметры регенеративного подогрева при произвольном числе регенеративных подогревателей в технологической схеме ЯЭУ
Характер зависимости экономии теплоты от степени регенерации и числа регенеративных подогревателей
1. При увеличении числа подогревателей к.п.д. цикла с регенерацией растет, а оптимальная степень регенерации увеличивается.
2. Максимальная энергетическая эффективность регенеративного подогрева достигается при бесконечном числе регенеративных подогревателей и степени регенерации, равной единице.
3. Однако анализ показывает, что относительный прирост к.п.д. с каждым последующим дополнительным подогревателем быстро уменьшается.
4. Оптимизация распределения подогрева питательной воды по ступеням обязательна при разработке и расчете регенеративных схем подогрева.
5. Для достижения максимальной тепловой эффективности желательно иметь как можно больше ступеней регенеративного подогрева питательной воды, причем выгоднее иметь смешивающие подогреватели, так как в этом случае из-за отсутствия дополнительного температурного напора, необходимого для теплообмена между греющим паром и нагреваемой водой, тепло пара отборов используется полнее. Но увеличение числа подогревателей ведет, кроме роста к.п.д., еще и к росту капитальных и эксплуатационных затрат.
6. 
При дальнейшем анализе зависимость для к.п.д. представляем в виде
7. 
Здесь - количество тепла, передаваемого в конденсаторе охлаждающей воде,
8. 
- удельное количество теплоты, подводимое к рабочему телу в парогенераторе (или в реакторе),
Z – число регенеративных подогревателей
- доля пара из I –го отбора.
Оптимальное распределение регенеративного подогрева по ступеням (один подогреватель в схеме).
Рассмотрим вариант тепловой схемы с одним регенеративным подогревателем смешивающего типа
|
|
Для данного случая можно записать:
Здесь 
- энтальпия пара отбора, энтальпия конденсата после конденсатора и энтальпия питательной воды соответственно:
Используя уравнения материального и теплового балансов, получаем:
Введём следующие обозначения:
- подогрев в регенеративном подогревателе,
-тепло, передаваемое паром питательной воде
Тогда 
Для рассматриваемого случая можно записать
Или
Анализ полученного соотношения.
- это начальные и конечные параметры рабочего тела и от регенерации не зависят;
зависит от теплоты конденсации r, степени сухости
Если при небольшом изменении давления пренебречь зависимостью r от давления, то
В итоге получаем, что для случая схемы с одним регенеративным подогревателем
Найдем условие максимума энергетического коэффициента
Или
Или
Другими словами, оптимальный подогрев питательной воды при одной ступени регенерации равен теплоперепаду пара отбора в турбине
Какова при этом оптимальная степень регенерации 
?
Вспомним, что 
- тепло, передаваемое паром питательной воде в регенеративном подогревателе. С другой стороны, 
- теплота, затрачиваемая на испарение 1 кг воды в источнике тепла (парогенераторе или реакторе).
Если предположить, что теплота парообразования слабо зависит от давления, то можно допустить что 
.
Тогда получаем:
В результате имеем
Для случая произвольного числа Z регенеративных подогревателей, включенных в схему, оптимальные параметры следующие:
.
Практические рекомендации
Так как к.п.д. цикла вблизи оптимальной степени регенерации слабо зависит
от степени регенерации, то целесообразно осуществлять цикл с ,
так как при относительно малой потере в к.п.д. мы получаем экономический
выигрыш. Реально .
2. Стремиться к большому числу РП не следует, так как при незначительном
приросте к.п.д. мы сильно увеличиваем капитальные и эксплуатационные
затраты. На практике принято Z = 5 - 8 (~5 ПНД и ~3 ПВД). ˚С.
Примечание: количество регенеративных подогревателей зависит и от типа
реактора. Например, для РБМК, как правило, нет ПВД, так как tП.В. занижена по другим соображениям:
– уменьшается вынос продуктов коррозии в реактор;
– улучшается работа ГЦН, т.к. при более низкой температуре питательной воды увеличивается запас до кавитации насоса;
– увеличивается предельная мощность ТК по условию запаса до кризиса кипения.