5 Оценка массогабаритных параметров главных элементов яэу

5.1 Параметры ядерного реактора

5.1.1 Для принятой в расчет энергоустановки параметры ЯР определены в представленной ниже последовательности.

Энергия, выработанная за время кампании

, МВт·ч,

где τ = 4·7200=28800 ч - принято по прототипу;

= 3935 МВт;

Е = 3935·10³·28800 = 11,3·10¹⁰ кВт·ч.

Загрузка урана в активной зоне

т,

где R = 50 МВт·сут/кг (принято по прототипу) – глубина выгорания топлива.

Объем активной зоны

м³,

где q = 111 МВт/м³ (принято по прототипу) – энергонапряженность а.з.

D_аз = 3,16 м – по прототипу.

Так как

Отсюда высота активной зоны для РУ с большой мощностью:

м.

Габаритный диаметр ЯР = 4,535 м – принято по прототипу.

Габаритная высота корпуса ЯР

H_яр = h_яр·H_аз м,

где , тогда

H_яр = h_яр·H_аз=2,407·4,520=10,88 м.

Масса ЯР

М_яр = m_яр·V_яр т,

где т/м³,

следовательно

т.

5.1.2 Сводные данные параметров ЯР:

- Тепловая мощность – 3935 МВт.

- Давление теплоносителя – 15,5 МПа.

- Температура теплоносителя - на выходе из ЯР – 322 ⁰С;

- на входе в ЯР – 291 ⁰С.

- Расход теплоносителя через активную зону

кг/c.

- Размеры активной зоны - высота - 4,52м;

- диаметр –3,16м.

- Топливо – UO₂.

- Материал оболочки ТВЭЛ – циркониевый сплав.

- Средняя энергонапряженность активной зоны – 111 МВт/м³.

- Загрузка урана – 91,16 т.

- Кампания активной зоны – 4·7200=28800 ч.

- Корпус реактора - высота – 10,88 м;

- диаметр максимальный – 4,535 м.

- Масса сухого реактора в сборе – 824,05т.

5.2 Параметры парогенератора

Паропроизводительность камеры парогенератора

кг/с.

Параметры генерируемого сухого насыщенного пара

- давление – 6,715 МПа;

- температура – 283 ⁰С.

Тепловая нагрузка камеры парогенератора

МВт.

Расход теплоносителя через камеру ПГ

кг/с.

Поверхность теплопередачи камеры ПГ

м²,

где Q_кпг = 969,99 МВт;

K = 5,4 кВт/м²·^оС - принято по прототипу;

^оС;

где δt_б = t_т1 – t_пг = 322– 291 = 31 ^оС;

δt_м= t_т2 – t_пг = 291 – 283 = 8 ^оС;

,м²

В расчет принято F_кпг = 8600 м² – по ГОСТ 8032-84.

Объем камеры ПГ

V_кпг = v_кпг · F _кпг м³,

где м³;

V_кпг = 0,0223· 8571,19 = 191,137м³.

D_КПГ = 4,2 м - принято по прототипу.

м.

Масса камеры ПГ

т,

где т/м³;

т.

5.3 Компоновка турбоагрегата. Параметры главной турбины

5.3.1 Параметры ЦВД

ЦВД – один двухпоточный агрегат активного типа.

Длина сопловой лопатки первой ступени ЦВД определяется из уравнения сплошности потока пара

.

Отсюда длина сопловой лопатки первой ступени ЦВД l₁ составляет

м.

Расход пара G_п = 0,5·G_т = 0,5·1930 = 965 кг/с.

Удельный объём пара на выходе из соплового аппарата первой ступени принято по параметрам пара за первой ступенью (так как степень реактивности первой ступени невелика). Он составляет

ν₁= f(р=5МПа, х=0,968) = ν '·(1-х) + ν "· х = 0,046844 м³/кг;

Средний диаметр первой ступени ЦВД d_ср =1375 мм – принято по прототипу.

Теоретическую скорость пара на выходе из соплового аппарата первой ступени ЦВД с₁₀ можно определить через оптимальное отношение скоростей (u/ с₁₀)_опт. Величина (u/ с₁₀)_опт определяется по зависимости

ρ = 0,1 – степень реактивности первой ступени ЦВД;

α₁ = 13⁰ – угол выхода потока пара из сопловой решетки;

е - степень парциальности, е = 1;

φ = 0,97 – коэффициент потерь в сопловой решетке, следовательно

м/с.

С учетом принятых значений параметров длина сопловой лопатки первой ступени ЦВД составляет:

м.

5.3.2. Параметры ЦНД

ЦНД - четыри двухпоточных агрегата активного типа.

Длина лопатки последней ступени ЦНД l=1,2 м – принято в расчет по прототипу.

Средний диаметр последней ступени ЦНД d = l_р·θ = 1,2·2,5=3 м,

где θ – веерность последней ступени ЦНД, θ = 2,5 – принято по прототипу;

Площадь проходного сечения одного выхлопа ЦНД

Ω=π·d ·l_р = 3,14·3·1,3 = 12,246 м².

Скорость пара на выходе из ЦНД

м/с,

где ΣG_п = 965 кг/с;

ν = v₁ = v(р = 5 кПа, х = 0,905) = 25,509 м³/кг – удельный объём пара за последней ступенью ЦНД;

= 8 – суммарное количество потоков ЦНД;

м/с.

Полученное значение скорости пара на выходе из ЦНД не превышает предельно допустимого значения.