载机巡洋舰吧 关注:6,776贴子:57,421

ACP100的热力参数和功率

只看楼主收藏回复

首先要澄清一个概念,即ACP100只是一个内部集成了蒸汽发生器的核反应堆,它的二回路出口只提供一定参数的蒸汽,并不能直接转换成轴功率或者电功率。想要得到轴功率或者电功率,必须另行配置相应的蒸汽轮机。
看看它的剖视图:

可见,ACP100本体确实只有反应堆、循环泵、蒸汽发生器,并没有【将蒸汽热能转换成机械能】的汽轮机部件。
下面来说说它的热力参数。
早期的ACP100,设计热功率300MW,设计电功率100MW;后期的加强型,热功率达到了385MW,设计电功率125MW。

早期型ACP100输出蒸汽参数:

4MPa、250摄氏度。这个恰好是饱和蒸汽。
再看看ACP100后期加强型的热力参数:

其设计热功率385MW,出口蒸汽压力4MPa、温度290摄氏度(即有约40度的过热度)。
关于流量,可做如下计算:
热功率除以(蒸汽出口焓-回水焓),数据如下:
4MPa、290摄氏度蒸汽焓值为2932千焦/千克;4MPa、150摄氏度(估计的回水温度,未查到详细数据)高压热水焓值634千焦/千克。则ACP100蒸汽流量估算如下:
385000/(2932-634)=167.5千克/秒,即约603吨/时。
也就是说ACP100核反应堆,每小时可提供600吨/时的4MPa、温度290摄氏度蒸汽。这与相关资料中“半蒸汽半发电”的【300吨/时蒸汽+62.5MW电力】是一致的。
相比之下,尼米兹级所用的A4W反应堆,热功率550MW,其单堆蒸发量大约在850-900吨/时左右,“比它功率大25%”的福特所用的A1B,蒸发量大约在1100吨/时左右。


IP属地:辽宁1楼2021-02-24 10:48回复
    目前,ACP100是民用的。
    它虽然是“高度集成化、模块化”的反应堆,但在反应堆安全壳之中,还要包含其它很多装置,如安全壳冷凝器、应急补水箱、堆心补水箱、安注箱、增压器、壳内储水箱等等很多装置。

    这个安全壳多大呢?列表中有,是内径28米。
    注意看ACP100一体化堆在其中的位置和比例:


    IP属地:辽宁2楼2021-02-24 10:58
    回复
      如果它军用化,首先要进一步缩小安全壳的体积。同时,还要提高燃料浓缩度,延长换料周期。
      那么,“军用化”的ACP100,能否用于10万吨级双大堆航母的核反应堆呢?
      前已述,核反应堆只是提供一定参数和流量的蒸汽的装置,它本身并不能将蒸汽的热能转化成机械能或者电能。如果航母装备ACP100反应堆,则必须另行装备相应的蒸汽轮机,利用这600吨/时的蒸汽,将热能转换成机械能。
      舰用蒸汽轮机,由于受到重量、体积上的极大限制,不可能像电站那样使用再热和多级抽汽回热的复杂热力循环,同时冷凝压力也比电站的高一些。因此,舰用蒸汽轮机的热效率,比同样蒸汽参数的电站汽轮机要明显的低。
      纵观所有核潜艇、核动力航母的汽轮机热效率,基本在20%甚至更低。比如:
      海狼级核潜艇,反应堆S6W,热功率250MW,输出6万马力,热效率17.65%;
      俄亥俄级潜艇,反应堆S8G,热功率250MW,输出6万马力,热效率17.65%;
      飞鱼级等潜艇,反应堆S5W,热功率60MW,输出1.34万马力,热效率16.43%;
      洛杉矶级潜艇,反应堆S6G,热功率160MW,输出4.5万马力,热效率20.68%;
      凯旋级核潜艇,反应堆K-15,热功率150MW,输出4.15万马力,热效率20.35%;
      尼米兹级航母,反应堆A4W,热功率550MW,输出13万马力,热效率17.38%;
      不论是潜艇还是航母,在极速航行时还会消耗一定的蒸汽,用于蒸气涡轮发电机发电,或者蒸汽弹射器。所以实际热效率会比上述结果略有增大。比如尼米兹级航母装备4台8各8MW的涡轮发电机,按战时发电机满负荷运行的话,其总输出功率就是26万马力+32MW,则算得热效率大约为20.3%。
      同时,以上均是设计参数,实际最大输出功率(热、机械),均属于机密,不可知。但舰用核动力的热效率,大体就在20%等级,是明确无误的。这就是尼米兹/福特的2座核反应堆,产生大约2000吨/时的蒸汽,才能满足其动力需求的原因。
      就是说,如果ACP100用于核航母,则每一座ACP100大约可以提供:
      385X20%=77MW的功率,折合10万马力。
      显然,2座ACP100是无法满足10万吨级核航母所需的,至少要3座。
      实际上,苏联最终未能建成的核动力航母乌里扬诺夫斯克号,就装备了4座KN-3型核反应堆,它的参数,实际上是与早期的ACP100参数相当接近的:
      热功率300-305MW,蒸汽出口压力4MPa、温度290摄氏度。
      乌里扬诺夫斯克号的额定推进功率,与尼米兹一样是28万马力。
      而使用同样反应堆、数量为2座的基洛夫级核动力巡洋舰,推进功率则为14万马力。
      补充一个知识点:
      以往所谓“基洛夫级巡洋舰只用核动力的时候跑不到30节”的说法,是错误的。基洛夫和乌里扬诺夫所装备的锅炉,都只是【备用锅炉】,是为了反应堆失效时提供备用动力的。其作用,与美国核动力航母的4台备用柴油机是一样的。
      从战舰的抗损性、可靠性来说,二战后各国大型蒸汽战舰都采用了一(或二)炉—一汽轮机—一轴的设置。从这个角度来说,4台反应堆—4台汽轮机—4轴的动力,更适合核航母。只是,与“双大堆”相比,成本上可能略有增高。
      综上,“军用版”ACP100不是不可能用于核动力航母。将来有可能出现4座ACP100军用型、10万乃至12万吨的核航母。


      IP属地:辽宁3楼2021-02-24 11:07
      回复
        好贴,学习了


        IP属地:北京4楼2021-02-24 13:31
        收起回复
          乌舰的反应堆温度希望你能好好查查


          IP属地:陕西来自Android客户端5楼2021-02-24 13:43
          回复


            IP属地:辽宁8楼2021-02-24 14:13
            收起回复
              004都不太可能是核,学乌舰上四个核堆那还不如常规,我觉得以中国的核堆技术和造船技术来看,005应该把航母造的大一点,比福特大个两万吨


              IP属地:辽宁来自iPhone客户端9楼2021-02-24 15:05
              收起回复
                科普一堆你的观点到头来是个军堆下放的民堆!有锤子用?你知道军堆什么时候立项的吗?什么时候完成陆上实验的吗?什么型号?什么参数?你科普的对003用的什么反应堆有半毛钱关系?去003贴吧看看老吧主的精品贴去!复制粘贴了一堆人家2018年就把你驳的一文不值


                IP属地:安徽来自Android客户端10楼2021-02-24 19:08
                收起回复
                  福特级的型宽还不如003的屁股宽,楼主那来的勇气质疑003的吨位



                  IP属地:东帝汶来自Android客户端11楼2021-02-24 19:33
                  收起回复
                    拿堆功率400mw的小堆来比堆功率700mw的玩意你也是可以m1a1不如吉利自由舰跑得快,所以吉利自由舰比m1a1值钱,是这个意思吗


                    IP属地:山东来自iPhone客户端12楼2021-02-24 20:03
                    收起回复


                      IP属地:广东来自Android客户端13楼2021-02-24 22:41
                      回复
                        003本来就是常规动力,从武汉航母楼和中船重工会议背景图出来那一刻就不会有改变,现在已经不可能是后置舰岛了,还有人搞了个中置偏后这种说法,不好笑吗?航母楼和背景图清晰可见就是硕大的中置舰岛


                        IP属地:广西来自Android客户端14楼2021-02-24 23:31
                        回复
                          居然有人又说ACP100是民用就不能军用了?
                          看8楼的KN-3参数图,这个就是民用版本的参数。
                          最重要的证据,就是最后一行:
                          【电功率:90MW】
                          KN-3热功率300MW,放在基洛夫或者乌里扬诺夫上,是单堆7万马力,即51.5MW,远远不到90MW。这90MW,就是配用民用型汽轮机情况下,才得到的。
                          相对应的,我说过ACP100的早期版参数,实际上与KN-3很相似。ACP100早期版是热功率310MW,电功率100MW。
                          再看两者蒸发量:
                          KN-3是400吨/时,而ACP100早期版是450吨/时。
                          之所以有10%的差距,首先是由于ACP100热功率略大于KN-3(3%左右),另一方面是由于KN-3的蒸汽温度(295摄氏度)高于ACP100早期版(250摄氏度)。
                          温度高的蒸汽,单位焓值就高,因此相同热功率的前提下,蒸发量就小一点。


                          IP属地:辽宁15楼2021-02-25 08:17
                          回复
                            哟开始删劳资的回复了啊?


                            IP属地:安徽来自Android客户端16楼2021-02-25 08:18
                            收起回复
                              到处复制粘贴有自己的东西吗?用一个民堆来拿你美国爹的军堆对比,你恶心谁那?用一个50年前你美国爹造的东西来羞辱中国的科技跟科学家智商你恶心谁那?003哪怕再垃圾也是保护劳资的!顺便说一句你爹现在的科技真不咋滴!


                              IP属地:安徽来自Android客户端17楼2021-02-25 08:23
                              回复