2 Расчет и построение тепловой диаграммы

2.1 Число циркуляционных петель

n=4.

Рис. 2.1 – ПГУ с реактором

2.2 Мощность одного парогенератора

.

2.3 По давлению пара Р_п= 6,5 МПа [2, с.179] определяется температура насыщения

t_s=t_п=280,68⁰С .

2.4 Определение энтальпий

2.4.1 По давлению пара Р_п= 6,5 МПа и t_пв=225 ⁰С определяется энтальпия питательной воды [2, с.181]

i_пв=967,79 кДж/кг.

2.4.2 По давлению пара Р_п= 6,5 МПа и t_s=280,68 ⁰С определяется энтальпия воды в точке закипания и энтальпию перегретого пара [2, с.179]

i'=1240,8 кДж/кг; i''=2777,35 кДж/кг.

2.5 Определение параметров теплоносителя

По давлению теплоносителя Р_тн=16 МПа и температуре теплоносителя на входе и выходе t_тнвх=340⁰С и t_тнвых=310 ⁰С определяется энтальпия теплоносителя на входе и выходе [2, с.181]

i_тнвх =1587,27 кДж/кг; i_тнвых =1392,93 кДж/кг.

2.6 Определение среднелогарифмического температурного напора

2.6.1 Минимальный температурный напор

∆t_min=t_{тн вых}-t_s= 310-280,68=29,32⁰С.

2.6.2 Максимальный температурный напор

_{∆tmax=tтн вх-ts=340-280,68=59,32} ⁰_C.

2.6.3 Среднелогарифмический температурный напор

_,

⁰С.

2.7Коэффициент полезного действия ПГ согласно рекомендациям [1, стр.341]принимается

η_пг=0,97

2.8Определение паропроизводительности теплоносителя

_,

кг/с.

2.9 Определение расхода пара определяется из уравнения теплового баланса

_, где р=0,005 относительная продувка, принимается по рекомендации [1, стр.341];

кг/с,

2.10 Определениe расхода питательной воды

Д_пв=Д_п(1+р)=467,48 (1+0,005)=469,817 кг/с.

2.11 Проверка результата по кратности циркуляции

Полученное значение входит в диапазон рекомендуемых значений =(10÷15).

2.12 На основании выполненных расчетов строим диаграмму.

Рис 2.12 Тепловая диаграмма.

3 Тепловой расчет поверхности нагрева

Задачей теплового расчёта является определить поверхность теплообмена, то есть диаметр, длину и проходные сечения элементов трубного пучка.

Система уравнений применяемых в тепловом расчёте не замкнута, поэтому ряд параметров теплового расчёта необходимо задавать. Заданные параметры проверяются в ходе последующих расчётов. В базе тепловых расчётов закладывается уравнение теплопередачи и уравнение неразрывности потоков.

Q_пг=к∙∆t∙F, [1, стр. 246]

где к – средний коэффициент теплопередачи по трубному пучку,F- поверхность теплообмена .

Д=ρ∙f∙ω , [1, стр. 249]

где ρ-средняя плотность теплоносителя, кг/м³; f- среднее сечение труб,м²; ω-средняя скорость теплоносителя.

3.1 Среднее значение теплового потока

Среднее значение теплового потока для ПГ АЭС находится в пределах q_f=(8-12)∙10⁴ Вт/м²,

q_f=12∙10⁴ Вт/м².

3.2 Поверхность теплообмена

_,

м².

3.3 Выбор материала труб

В ПГ АЭС трубы изготавливают из нержавеющих сталей аустенитного класса. Согласно прототипу принимаем следующие марку стали: для труб теплопередающей поверхности – 12Х18Н10Т.

3.4 Наружный диаметр труб

3.5 Толщины стенки трубы теплопередающей поверхности

м.

3.6 Внутренний диаметр труб:

м.

Примечание: Диаметры труб и толщины стенок имеют ГОСТы и определяются по сортаментам.

3.7 Средний диаметр труб

м².

3.8 Средняя длина трубы (принимается)

L_ср=14м

Рис. 3.8 - Труба

3.9 Определение плотности теплоносителя

Средняя плотность теплоносителя определяется по формуле

,

где и - плотности теплоносителя на входе и на выходе.

3.9.1 Плотность теплоносителя на входе

,

где V'-удельный объём теплоносителя на входе, который определяется по давлению теплоносителя и температуре теплоносителя на входе [2 , с.181].

V'=0,0016163 м³/кг.

кг/ м³.

3.9.2 Плотность теплоносителя на выходе

,

где V''-удельный объём теплоносителя на выходе, который определяется по давлению теплоносителя и температуре теплоносителя на выходе [2 , с.181].

V''=0,0014166 м³/кг.

кг/ м³.

3.9.3 Средняя плотность теплоносителя

кг/ м³.

3.10 Определение площади живого сечения теплопередающей поверхности

_{3.10.1 Коэффициент теплопередачи}

_{3.10.2 Площадь сечения трубы}

_{Fтр= π}^. _dтрср^. _L=3,14^. _0,0145^. _{14=0,638 м}²_.

_{3.10.3 Количество труб}

3.10.4 Определение площади живого сечения теплопередающей поверхности

_.

3.11 Определение скорости теплоносителя

Скорость теплоносителя определяется из уравнения неразрывности

_, где f- площадь живого сечения трубы,м²;

.

3.12 Определение коэффициента теплопередачи

Теплообмен ПГ происходит в различных гидродинамических условий, обусловленных скоростью течения и формой потоков. Эти факторы влияют не только на течение Рейнольдса, входящие в критериальные формулы, но и на вид самих формул.

3.12.1Критерий Рейнольдса

_{Согласно рекомендациям [1,с. 102] критерий Рейнольдса определяется по формуле}

_,

_{где ν=2,245}^.₁₀^-7_{-коэффициент кинематической вязкости, определяется согласно рекомендациям .[1, стр.325]}

_.

_{Примечание: Дальнейший расчёт коэффициента теплопередачи К, осуществляется в соответствие с моделью теплообмена, для ПГ погружного типа, для этого необходимо распределить термические сопротивления.}

_{3.12.2 Термическое сопротивление теплоносителя к стенке трубы}

_,

_{где α1- коэффициент теплоотдачи от теплоносителя к стенке трубы.}

_{3.12.2.1 Коэффициент теплоотдачи от теплоносителя к стенке трубы}

_,

_{где Nu- критерий Нуссельта, определяется по формуле Михеева [1,с.103].}

,

где Pr- число Прандля определяется согласно рекомендациям при средней температуре теплоносителя [1, стр.103]

_{Prтн=f(tтнср)=f(325)=0,971 ,}

C_l в расчёте можно принять равными единице и C_t - поправочные коэффициенты на изменение теплофизических свойств среды при изменении температуры теплоносителя вблизи стенки трубы [1,с.103]

где Pr_ст- число Прандля определяется согласно рекомендациям при средней температуре стенки [1,с.106]

_,

_{Prст=f(tст)=f(302,84)=0,897 ,}

_{Коэффициент теплоотдачи от теплоносителя к стенки трубы определяется по формуле согласно рекомендациям [ 1, стр.102]}

где Вт/(м К)-коэффициент теплопроводности теплоносителя определяется согласно рекомендациям [1, стр.325] по t_ТНСР=325⁰С,

Вт/(м²*К).

_{3.12.2.2 Термическое сопротивление теплоносителя к стенке трубы}

_{3.12.3 Термическое сопротивление теплоносителя от стенки к трубе}

_,

где Вт/(м^.К) - коэффициент теплопроводности стенки определяется согласно рекомендациям [1,стр.339] по t_СТ=302,84⁰С,

, ^.

_{3.12.4 Термическое сопротивление при кипении рабочего тела}

_,

_{где α3-коэффициент теплоотдачи при кипении рабочего тела}

_{3.12.4.1Коэффициент теплоотдачи при кипении рабочего тела[1,с.106]}

_{3.12.4.2 Термическое сопротивление при кипении рабочего тела}

_.

_{3.12.5 Термическое сопротивление отложения согласно рекомендациям [1], принимается}

R_отл= 9,1^.10^-5 .

3.12.6 Сопротивление окислов согласно рекомендациям [1],принимается

R_ок=8,08^.10^-5 _.

3.12.7 Определение коэффициента теплопередачи

^.

13.13 Рассчитывается плотность теплового потока

;

13.14 Невязка по плотности теплового потока

;

13.15 Расчетная поверхность теплообмена

;

13.16 Расчетная длина труб

3.17 Расчётное количество труб

.

3.18 Погрешность результата

%.

Примечание: Допустимая погрешность расчёта составляет 1,5 % , что выполняется в данном случае (1,5>0,002) , это говорит о том что расчёты проведены верно.