5.5 Выводы

1. Показана необходимость экспериментального уточнения

закономерностей образования и развития коррозионных повреждений трубчатки горизонтальных ПГ в процессе различных режимов эксплуатации, исследований несущей способности ТОТ с дефектами, проведения расчетных оценок образования и развития коррозионных повреждений металла ТОТ в процессе эксплуатации горизонтальных ПГ для прогноза их ресурса.

2. По результатам экспериментов [23] установлены закономерности образования коррозионных дефектов на ТОТ в различных режимах эксплуатации ПГ и разработана блок-схема влияния различных режимов эксплуатации ПГ на зарождение и развитие дефектов на ТОТ.

3. Обосновано применение «коридорной» компоновки ТОТ в трубном пучке ПГВ-1000МКП для снижения загрязнения ТОТ в процессе эксплуатации ПГ.

4.Доказана возможность образования коррозионных дефектов в стояночных и последующих предпусковых и пусковых режимах.

5.Несущая способность ТОТ с дефектами позволяет применять ТОТ диаметром 16х1,5 мм для трубного пучка ПГВ-1000МКП и также показана возможность эксплуатации ТОТ с дефектами глубиной до 85 % при внедрении мероприятий по минимизации процессов, вызывающих коррозию трубных пучков ПГ.

.

6. Исследование неравномерности паровой нагрузки зеркала испаренияПгв-1000мкп

Проект парогенератора ПГВ-1000МКП с опорами разработан на основе опыта конструирования, изготовления и эксплуатации парогенераторов типа ПГВ-1000(ПГВ-1000М) для реакторных установок В-187 и В-320 АЭС с ВВЭР-1000, а также с учетом значительного опыта работы (с 1971 года) парогенераторов меньшей мощности на АЭС с ВВЭР-440.

Собственно парогенератор ПГВ-1000МКП (рис. 6.1) представляет собой

однокорпусный теплообменный аппарат горизонтального типа с погруженной теплообменной поверхностью и состоит из следующих частей:

- корпуса с патрубками различного назначения поз.1;

- коллекторов теплоносителя первого контура поз.2;

- роликовых опор поз.3;

- коллектора пара поз.4;

- гидроамортизаторов поз 5.

Рис. 6.1 – Парогенератор ПГВ-1000МКП

В парогенераторе ПГВ-1000МКП использованы основные технические решения парогенератора ПГВ-1000М, включая схему сепарации и отбора пара. Сепарация обеспечивается гравитационным осаждением капель влаги в паровом пространстве парогенератора. Отбор пара в паровой коллектор осуществляется через 10 патрубков пара, перед которыми установлен пароприемный дырчатый лист, предназначенный для выравнивания паровой нагрузки.

Коллектор пара расположен над парогенератором. Он состоит из трубы630х25 мм из стали 16ГС, днища и десяти гнутых труб-колен Ду200 из стали 20. К нему на монтаже подсоединяется станционный трубопровод пара.

6.1. Исследование неравномерности отбора пара из парового пространства

Исследование проводились с помощью расчетного CFD кода CosmosFloWorks.

Предпосылками к исследованию явились данные по сепарационным характеристикам ПГ[3], из которых следует, что парогенераторы у которых отбор пара из парового коллектора в трубопровод пара осуществляется со стороны "горячего" днища имеют худшие сепарационные характеристики по сравнению с парогенераторами у которых отбор пара осуществляется со стороны "холодного" днища.

Предположительно, различие в сепарационных характеристиках ПГ связано с неравномерным отбором пара в паровой коллектор и с неравномерным выходом пара из рамы с погруженными дырчатыми листами, т.е. неравномерной паровой нагрузкой зеркала испарения. В данной главе дипломного проекта рассмотрен только расчет неравномерности отбора пара из парового пространства через пароприемные дырчатые листы и коллектор пара при равномерном выходе пара из рамы с погруженными дырчатыми листами.

Для определения расходов пара через пароприемные дырчатые листы и пароотводящие трубы в ОКБ «Гидропресс»создана расчетная модель (рис. 6.1.2),включающая в себя:

- обечайки корпуса поз.1;

- пароприемный дырчатый лист поз.2;

- коллектор пара поз.3.

Рис. 6.1.2 - Расчетная модель

Н а рис. 6.1.3 показан пароприемный дырчатый лист состоящий из рамы и дырчатых листов.

Рис. 6.1.3 - Пароприемный дырчатый лист

Задача по определению неравномерности отбора пара из парового пространства решалась [3] с использованием программного комплекса CosmosFloWorks методом конечных объемов.

По нижней плоскости расчетной модели, соответствующей уровню погруженного дырчатого листа, задавался равномерный выход пара расходом 444 кг/с. На выходе из парового коллектора задавалось давление пара, равное 7 МПа с температурой соответствующей насыщенному пару.

При решении задач методом конечных объемов используется прямоугольная сетка. При этом исследуемая расчетная область разбивается на кубические конечные объемы. Для повышения точности расчета, в наиболее узких сечениях течения пара происходит последовательное уменьшение конечного объема в два раза, таким образом, в отверстиях дырчатых листов размер элемента в 256 раз меньше размера наибольшего элемента в периферийной области. На рис. 6.1.4 показана сетка конечных объемов исследуемой модели. На рис. 6.1.5 показана сетка конечных объемов в районе патрубка пара и дырчатого листа.

Рис. 6.1.4 - Сетка конечных объемов исследуемой модели

Рис. 6.1.5 - Сетка конечных объемов в районе патрубка пара и дырчатого листа

На рис. 6.1.4 и 6.1.5 красным цветом показаны объемы, принадлежащие твердому телу и окружающему пространству не участвующему в расчете, синим цветом показаны объемы, принадлежащие текучему телу (пару), зеленым цветом показаны граничные объемы, часть которых лежит в твердом теле, а часть - в жидкости. Граничные объемы несут всю информацию о поверхности раздела. Граница раздела аппроксимируется плоскостью и для каждого граничного объема вычисляется значение нормали к поверхности раздела и доли граней открытых для потока пара (поточные площади).

Расчетная область состоит из 2114807 конечных объемов, из которых 397212 объемов принадлежат твердому телу, 849153 объемов - текучей среды и 864442граничных объемов.

В результате расчета определены скорость течения и давление пара, а также расходы пара через дырчатые листы и пароотводящие трубы.

Распределение давления пара и линии тока показаны на рис. 6.1.6.

Рис 6.1.6-Распределение давления пара и линии тока

Распределение скорости течения пара и линии тока показаны на рис. 6.1.7

Рис. 6.1.7 - Распределение скорости течения пара и линии тока

Как видно из рис.6.1. 7 скорости пара в пароотводящих трубах распределяются крайне неравномерно, это обусловлено коллекторным эффектом, т.е. в трубах, ближних к торцу коллектора пара, где гидравлическое сопротивление меньше, чем в трубах у днища коллектора пара, скорости (и расходы) пара существенно выше.

Распределение скорости течения пара (с ограничением максимальной скорости величиной 1 м/с, а минимальной скорости величиной 0,3 м/с) и линии тока в поперечном сечении, проходящем через ближние к торцу коллектора патрубки пара, показаны на рис. 6.1.8.

Рис. 6.1.8 - Распределение скорости течения пара и линии тока

Рис. 6.1.8 - Распределение скорости течения пара и линии тока

Распределение вертикальной составляющей скорости течения пара (с

о граничением максимальной скорости величиной 5 м/с) в поперечном сечении, проходящем через ближние к торцу коллектора патрубки пара, показано на рис. 6.1.9.

Рис. 6.1.9 - Распределение вертикальной составляющей скорости течения пара

Из рис. 6.1.9 видно, что максимальные скорости пар достигает в отверстиях пароприемного дырчатого листа и в пароотводящих трубах.

Распределение вертикальной составляющей скорости течения пара (с

о граничением максимальной скорости величиной 1 м/с, а минимальной скорости величиной 0,2 м/с) в поперечном сечении, проходящем через ближние к торцу коллектора патрубки пара, показано на рис. 6.1.10.

Рис. 6.1.10 - Распределение вертикальной составляющей скорости течения пара

Распределение вертикальной составляющей скорости течения пара (с

ограничением максимальной скорости величиной 1 м/с, а минимальной скорости величиной 0,2 м/с) в продольном сечении, проходящем по нижнему срезу балок рамы, на расстоянии 70 мм от дырчатых листов показано на рис. 6.1.11 (вид с верху).

Рис. 6.1.11 - Распределение скорости течения пара

Из рис. 6.1.11 видно, что максимальные скорости пара наблюдаются возле выгородки коллекторов и возле листов, граничащих с корпусом ПГ.

На рис. 6.1.12 показан удельный расход пара через дырчатые листы, кг/с·м².

На рис. 6.1.13 показан расход пара через пароотводящие трубы, кг/с.

Р ис. 6.1.12 – Удельный расход пара через дырчатые листы, кг/с·м2

Рис. 6.1.13 – Расход пара через пароотводящие трубы, кг/с

На рис. 6.1.12:

- желтым цветом показаны дырчатые листы, через которые протекает пар со средним расходом 32,2 кг/с·м2 (в диапазоне 29,8 - 34,7 кг/с·м²);

- розовым цветом показаны дырчатые листы, через которые протекает пар с расходом больше среднего диапазона (34,7 кг/с·м²);

- голубым цветом показаны дырчатые листы, через которые протекает пар с расходом меньше среднего диапазона (29,8 кг/с·м²).

Через дырчатые листы, примыкающие к корпусу ПГ и к выгородке коллектора теплоносителя, как правило, проходит наибольший расход пара. Это связано с тем, что поток пара, проходящий через дырчатый лист, складывается из потока поднимающегося с зеркала испарения непосредственно под листом и потока омывающего образующую корпуса ПГ (рис. 6.1.8). Аналогично, поток пара через листы граничащие с выгородкой складывается из потока поднимающегося с зеркала испарения непосредственно под листом и пара перетекающего из под выгородки коллектора.

На рис. 6.1.14 показано векторное поле скоростей пара в области дырчатого листа, примыкающего к корпусу ПГ (сечение А-А на рис. 6.1.11).

На рис. 6.1.15 показано векторное поле скоростей пара в области дырчатого листа, примыкающего к выгородке коллектора теплоносителя (сечение Б-Б на рис. 6.1.11).

Из рис.6.1.12 видно, что в половине пароприемного дырчатого листа, ближнего к торцу коллектора пара, значения удельных расходов пара выше, чем в половине ближней к днищу коллектора пара. Это связано с перетоками пара из одной половины в другую. Согласно расчету без учета неравномерности выхода пара с погруженного дырчатого листа, под пароприемным дырчатым листом в половину корпуса ПГ, ближнюю к торцу коллектора пара, перетекает 7 кг/с пара, а над листом перетекает 27 кг/с пара.

В парогенераторе максимальные скорости выхода пара из погруженного

дырчатого листа наблюдаются в районе "горячего" коллектора. Поэтому, в

парогенераторе, у которого "горячий" коллектор расположен со стороны торца парового коллектора, максимальные скорости выхода пара из погруженного дырчатого листа совпадают и складываются с максимальными скоростями входа пара в пароприемный дырчатый лист, еще более повышая удельный расход пара через дырчатые листы и неравномерность потока пара. В парогенераторе, у которого "холодный" коллектор расположен со стороны торца парового коллектора, скорости выхода пара из погруженного дырчатого листа будут минимальны, поэтому повышения удельного расхода пара через дырчатые листы не произойдет и неравномерность потока пара не увеличиться.

Рис. 6.1.14 – Векторное поле скоростей пара в области дырчатого листа,

примыкающего к корпусу ПГ

Для улучшения сепарационных характеристик парогенератора ПГВ-1000МКП необходимо снизить неравномерность отбора пара из парового пространства парогенератора, для чего рекомендуется уменьшить степень перфорации дырчатых листов, показанных на рис. 6.1.12 розовым цветом, и увеличить степень перфорации дырчатых листов, показанных голубым цветом.

Рис. 6.1.15 – Векторное поле скоростей пара в области дырчатого листа,

примыкающего к выгородке коллектора теплоносителя

Для уточнения удельных расходов пара через пароприемный дырчатый лист необходимо провести расчет парового тракта с учетом перераспре-деления потоков пара под погруженным дырчатым листом и с учетом неравномерности паровой нагрузки зеркала испарения.