№1 Технология производства электрической энергии на ТЭС и АЭС

• Тепловая эл.станция - энергетическая установка, в которой тепловая энергия превращается в механическую энергию вращения ротора турбины, а затем в электрическую. При этом природа источника теплоты может быть любой.

• На традиционных ТЭС энергоносителем является органическое топливо, на атомных – внутриядерная энергия.

• Тепловые эл.станции – разновидность теплового двигателя. Тепловой двигатель - инженерно-техническое устройство, в котором теплота превращается в работу в результате непрерывной реализации круговых термодинамических процессов (циклов).

• Вещество, с помощью которого осуществляются циклы и получают работу, называется рабочим телом.

• По виду использования рабочего тела ТЭС делятся на:

  • паротурбинные (ПТУ),

  • газотурбинные (ГТУ),

  • парогазовые (ПГУ).

• АЭС относится к паротурбинным установкам, т.е. рабочее тело АЭС – водяной пар.

• Схемы преобразования энергии на ТЭС и на АЭС очень похожи.

• Главное отличие АЭС от ТЭС состоит в использовании ядерного горючего вместо органического топлива.

№2 Принципиальные схемы производства пара на АЭС. Достоинства и недостатки одно, двух и трехконтурных схем. Области их применения.

Все тепловые схемы АЭС можно подразделить на две группы:

• схемы с производством рабочего пара непосредственно в реакторе - одноконтурные схемы,

• схемы с производством пара в специальном теплообменнике (парогенераторе) за счет тепла, отводимого теплоносителем из ядерного реактора – двух и трехконтурные схемы.

• корпусной реактор кипящий корпусного типа (ВК, BWR). р=7 МПа, х=0.1 – 0.4

• РБМК – канальный реактор (р = 6,5 – 7 МПа, х=0.15)

• ВГР (2 блок БАЭС) р = 9 МПа и t = 480°С

• Недостатки схем с реакторами кипящего типа:

  • Возможен вынос радиоактивности в ПТУ

  • Удорожание конструкции реактора

  • Усложнение эксплуатации (паровой эффект)

  • Жесткие требования к ВХР

  • Плохие динамические свойства

• Достоинства схем с реакторами кипящего типа:

  • Относительная простота схемы

двухконтурная схема:

• вода под давлением: ВВЭР, PWR, CANDU,

• газ: AGR, THTR, HTGR и др;

• трехконтурная схема (теплоноситель – жидкий металл) - БН

• Недостатки схем с водо-водяными реакторами некипящего типа:

  • низкая тепловая экономичность (насыщенный пар),

  • высокое давление теплоносителя в 1 контуре

  • удорожание схемы (2 контура),

  • наличие ПГ;

• Достоинства схем:

  • хорошие динамические свойства реактора,

  • низкий уровень активности рабочего тела.

• В 3-х контурной схеме наличие промконтура и пром. т/обменника

• p1<p2<p3

• Высокая тепловая экономичность - перегретый пар с параметрами: 13,7 МПа, 505°С

№3 Понятие парогенератора. Требования к ПГ АЭС. Основные характеристики ПГ АЭС

• ПГ – теплообменное устройство, предназначенное для получения пара заданных начальных параметров и в заданном количестве при соблюдении след. требований:

  • необходимое качество пара,

  • надежность и безопасность во всех эксплуатационных режимах,

  • минимизация затрат (конструкционных и эксплуатационных),

  • барьер для перехода радиоактивности в пар.

  • ПГ относится к основному оборудованию АЭС (вместе с реактором и турбиной)

• в ПГ всегда две среды: теплоноситель (греющая среда) и рабочее тело (нагреваемый поток, изменяет свое агрегатное состояние)

• Схема ПГ и его конструкция должны обеспечить необходимую производительность и заданные параметры пара при любых режимах работы АЭС

• Единичная мощность ПГ должна быть максимально возможной при заданных условиях

• Все элементы ПГ должны обладать безусловной надежностью и абсолютной безопасностью.

• Соединения элементов и деталей ПГ должны обеспечивать плотность, исключающую возможность перетечек из одного контура в другой

• Конструкция ПГ должна быть простой и компактной, должна обеспечивать удобство монтажа и эксплуатации, возможность обнаружения и ликвидации повреждений, возможность полного опорожнения (дренирования)

• Долговечность (до 60 лет)

• тепловая мощность (МВт),

• паропроизводительность (кг/с), (т/ч),

• параметры генерируемого пара: давление (МПа) и температура (°С),

• давление теплоносителя,

• температура теплоносителя на входе и выходе (°С),

• расход теплоносителя (кг/с),

• влажность пара (%)

  • чистота пара (содержание примесей) [мкг-экв/л] ,

  • КПД (98 – 99%)

№4 Способы классификации ПГ АЭС. Классификация ПГ АЭС по конструктивному исполнению и конфигурации трубного пучка.

• по виду теплоносителя:

  • жидкий,

  • газообразный,

• по составу элементов ПГ:

  • экономайзер,

  • испаритель,

  • пароперегреватель,

• по способу организации движения рабочего тела в испарителе:

  • с естественной циркуляцией,

  • с многократно-принудительной циркуляцией,

  • прямоточные

• по конструктивному исполнению (тип поверхности ТО)

• по способу омывания теплообменной поверхности

  • прямая схема: теплоноситель – в трубках, рабочее тело – в МТП, - ПГ с ВВЭР,

  • обратная схема: теплоноситель – в МТП, рабочее тело – в трубках – ПГ с БН;

• по схеме взаимного движения т/н и р/т:

  • противоток,

  • прямоток,

• по конфигурации трубного пучка,

• по расположению корпуса:

  • горизонтальные,

  • вертикальные;

• по компоновке отдельных элементов ПГ:

  • корпусные,

  • секционно-модульные;

• по способу осуществления сепарации пара:

  • внутренняя,

  • внешняя.

• Принципы:

  • достижение наибольшей компактности,

  • предотвращение температурных напряжений.

• Решения по предотвращению температурных напряжений:

  • самокомпенсация трубок (U-образные трубки, прямые трубки с компенсационным гибом, плоские и спиральные змеевики),

  • компенсаторы корпуса (линзовые компенсаторы),

  • трубки Фильда (обратные элементы),

  • двойные и плавающие трубные доски

№5 Классификация испарителей по способам циркуляции рабочего тела. Связь с надежностью работы поверхности теплообмена.

• по способу организации движения рабочего тела в испарителе:

  • с естественной циркуляцией,

  • с многократно-принудительной циркуляцией,

  • прямоточные

многократное прохождение рабочего тела через испарительную поверхность нагрева

• + удобство эксплуатации,

• + пониженные требования к качеству воды,

• - необходимость обеспечения движущего напора,

• - сложность схемы

многократное прохождение рабочего тела через испарительную поверхность нагрева

• + удобство эксплуатации,

• + пониженные требования к качеству воды,

• - сложность схемы

• - наличие насоса в трудных условиях

Однократное прохождение рабочего тела через поверхность нагрева

• + простота схемы,

• + небольшая металлоемкость,

• - повышенные требования к качеству воды,

№6 Теплотехническая схема обобщенного ПГ. Его T,Q – диаграмма. Виды и назначение поверхностей нагрева ПГ.

№7 Классификация теплообменных аппаратов (ТА). Характеристика ТА типа «труба в трубе»

• По назначению:

  • подогреватели, охладители, конденсаторы, испарители и т.п.;

• по организации процесса теплообмена:

  • смесительные (деаэраторы, градирни, смешивающие ПНД),

  • поверхностные:

    • рекуперативные (поверхность омывается одновременно),

    • регенеративные (поочередно);

• По типу поверхности теплообмена:

  • труба в трубе,

  • кожухотрубные,

  • пластинчатые.

• В качестве ПГ – только рекуперативные ТА!

• Состоит из одной трубы, размещенной концентрически в другой большего диаметра с соответствующими патрубками на концах для подвода теплоносителей от одной секции к другой

• Небольшие поверхности теплообмена (до 50 м²)

• Поверхность теплообмена может быть увеличена за счет установки дополнительных секций

• Внутренняя труба может иметь продольные ребра, приваренные изнутри или снаружи для роста F_пто

• Подразделяются на:

  • с прямыми гладкими трубами,

  • с U-образными трубами,

  • змеевиковые,

  • спиральные,

  • с трубками Фильда.

№8 Кожухотрубные теплообменники. Назначение, основные элементы конструкции, разновидности исполнения.

• Кожух (корпус) - обечайка и днища. Диаметр от 0,5 до 4 м. Патрубки т/н

• Трубки - до 50 мм, гладкие и оребрённые. Крепятся в трубной доске сваркой или вальцовкой. Длина - до нескольких метров.

Наиболее эффективное соотношение: L_тр/D_к = 5/1

• Трубная доска - толстостенный металл. диск с отверстиями. На сварке или на болтах

• Дистанционирующие элементы и перегородки - крепление трубок, направление потока теплоносителя - увеличивает скорость в МТП и α_то

• Температурные компенсаторы

• с прямыми гладкими трубами

• с U- образными трубами

• с П- образными трубами

• змеевиковые и спиральные

• с трубками Фильда

• с плавающей трубной доской

• с компенсирующими изгибами труб

№9 Кожухотрубные теплообменники с погруженной поверхностью теплообмена. Назначение, основные элементы конструкции, разновидности исполнения.

• Для фазового превращения жидкости в пар (парогенераторы)

• Кипение в большом объёме

• Сепарационные устройства - в паровом объеме

• Различают:

  • горизонтальные и вертикальные

  • с коллекторами и с трубными досками

  • с прямыми, U-образными, змеевиковыми, спиральными трубками и трубками Фильда

№10 Компенсация температурных напряжений теплообменных аппаратов.

• Применение компенсаторов на корпусе ТА

  • температурные расширения компенсируются деформацией компенсатора (линзовый, сильфонный, сальниковый)

  • Применение непрямых труб (с изгибами, U и П образные, змеевиковые, спиральные, Фильда)

  • температурные расширения компенсируются за счет деформации изгибов труб

• Применение непрямых корпусов

  • U и Г, П - образные корпуса

• Двойные и плавающие трубные доски:

  • одна доска может перемещаться вместе с трубной системой

• Применение материалов с одинаковым коэффициентом температурного расширения

№11 Требования к теплоносителям АЭС. Свойства основных видов теплоносителей

Свойства теплоносителей должны удовлетворять требованиям, определяемым условиями протекания процессов в первом контуре АЭС

• Ядерно-физические свойства: вещество из атомов с малым сечением захвата и рассеяния нейтронов. Высокая радиационная стойкость и минимально возможная способность к активации

• Физико-химические свойства: вещество не должно иметь высокой химической и электрохимической активности по отношению к материалам контура и рабочему телу

• Теплофизические свойства: теплоноситель должен обеспечить интенсивный отвод тепла из реактора при высоких температурах - высокая теплоемкость и теплопроводность, высокая температура кипения, низкая вязкость

• Эксплуатационные свойства: дешевое и распространенное вещество, нетоксичное, пожаро- и взрывобезопасное вещество

Отсутствует вещество, удовлетворяющее всем требованиям

Наиболее распространенными теплоносителями ЯЭУ по совокупности их теплофизических, ядерно-физических и физико-химических характеристик являются:

• вода (обычная и тяжелая),

• газы (СО₂, Не),

• жидкие металлы (Na)

Теплоносители можно разделить на группы:

• низкотемпературные,

• высокотемпературные (t > 450°C)

№12 Теплоносители АЭС: вода. Достоинства и недостатки. Возможные параметры пара.

• Самый дешевый и распространенный жидкий теплоноситель

• Благоприятные теплофизические свойства (высокие плотность, теплопроводность, теплоемкость; низкая вязкость)

• Коэффициенты теплоотдачи:

  • w=0,3 м/с – a = 210³ Вт/(м2К)

  • w=1,0 м/с – a = 510³ Вт/(м2К)

  • w=5,0 м/с – a = 2010³ Вт/(м2К)

• Затраты на перекачку воды по контуру невелики

• Хорошие ядерно-физические свойства (не только т/носитель, но и замедлитель)

• Хорошая устойчивость ее по отношению к ионизирующему излучению и практически невысокая склонность к активации

Недостатки воды:

• Высокое давление ее насыщенного пара, которое быстро растет с повышением температуры (при давлении 0,1 МПа температура насыщения 99.6, а при 22,11 МПа только 374.1°С )

• Температурный уровень отвода тепла из реактора водой невысок – низкие параметры пара

• Зависимость плотности от температуры (пример: при давлении 10 МПа и изменении температуры от 250 до 300 °С удельный объем воды увеличивается на 11 % ) – необходимость компенсаторов объема

• Вода — хороший растворитель, что значительно усложняет водоподготовительные установки

• Вода - коррозионно-активное вещество

№13 Теплоносители АЭС: жидкие металлы Достоинства и недостатки. Возможные параметры пара.

• Необходимость ЖМТ – использование в реакторах БН

• ЖМТ: калий, натрий, свинец, литий, ртуть.

• Ценные ТФС (очень высокая теплопроводность, низкая вязкость, высокая Т кипения)

• Высокая температура кипения - низкие давления Р1

• Неплохие ЯФС – простая атомная структура, не разлагаются под действием ИИ и высоких температур

• Самый распространенный Na - БР-5, БН-350, БН-600, БН-800, Франция, Германия, Япония, США

• Достоинства Na:

  • самая высокая теплопроводность, низкая вязкость, высокая Т кипения),

  • совместимость с конструкционными материалами,

  • возможность использовать при низких Р - малая толщина корпуса,

  • малое гидравлическое сопротивление

• Недостатки:

  • низкая теплоемкость – большая Δt1,

  • высокая Т плавления (98°С),

  • существенная активация (Т_1/2 = 15 ч)

  • !!! высокая активность с водой и воздухом

  • приходится покупать в Китае и Франции

• Сначала ртуть

  • 1946 г. в США реактор Clementine

  • чуть позже в Обнинске - БР-2 (БР-1 - воздух)

• 1959 в Обнинске - БР-5. (в 1 контуре - Na, во 2 - сплав Na-K) Сплавы Na и К по свойствам близки к чистым металлам, но теплопроводность ниже (в 2,5 раза). Зато не взрывается.

• Свинец (Pb)

  • пожаро- и взрывобезопасен

  • дешевле натрия

  • Т кипения ещё выше - запас до кризиса теплообмена

  • в случае трещин - сам застынет и загерметизирует

  • Но! - высокая Т плавления - выше давление и установки разогрева

• Свинец - Висмут (Pb-Bi)

  • снижает Т плавления,

  • меньше замедляет нейтроны

  • Большая история использования на АПЛ (только в СССР)

  • Дорогой и редкий металл, проблемы с коррозией, наработка полония

• Проекты: СВБР-100 (2017), БРЕСТ-300 (2020), БН-1200 (2022)

№14 Теплоносители АЭС: газообразные теплоносители, достоинства и недостатки, возможные параметры пара.

• хорошие ядерно-физические свойства газов: - малое сечение захвата тепловых нейтронов дает возможность использовать в газо-охлаждаемых реакторах необогащенный или слегка обогащенный уран;

• простые одноатомные газы в активной зоне реактора не разлагаются и не активируются. Разложение и активация сложных многоатомных газов (CO₂) также незначительны;

• благоприятные эксплуатационные характеристики газо-охлаждаемых реакторов: реактивность реактора с газовым теплоносителем почти не зависит от содержания теплоносителя в активной зоне;

• физико-химические свойства: не обладают химической активностью и коррозионно-инертны (кроме CO₂).

• Основной недостаток:

• плохие теплофизические свойства (низкая теплопроводность, теплоёмкость, плотность) – большие поверхности нагрева, большие расходы, большие затраты на перекачку

• Теплопередающие способности газовых теплоносителей существенно улучшаются при повышении давления. С повышением давления повышается плотность и почти пропорционально снижаются затраты на перекачку. Но увеличиваются кап.затраты на все элементы под давлением

инертный газ, на Земле редкость, но во Вселенной 23% (гелий)

• Достоинства:

  • высокая теплопроводность, низкая вязкость

  • отсутствие активации

  • совместимость с конструкционными материалами

  • альтернатива натрию для высокотемпературных реакторов

• Недостатки:

  • малая теплоёмкость

  • текучесть

  • дороговизна

Активно применялся на первом этапе развития АЭС (углекислый газ)

• Достоинства:

  • дешевизна и распространенность

• Недостатки:

  • очень низкая теплопроводность

  • большие поверхности нагрева и затраты на перекачку

  • при попадании в воду – образование Н₂СО₃ и интенсивная коррозия оборудования

№15 Конструкционные схемы ПГ АЭС: основные конструкционные элементы ПГ, способы омывания поверхности нагрева, компоновка основных элементов ПГ.

• ПГ АЭС выполняются с поверхностью нагрева в виде трубной системы.

• Способ омывания поверхности нагрева :

  • среду с большим давлением – из соображений прочности и экономичности – направлять в каналы с меньшим эквивалентным диаметром, соблюдая принцип противотока

  • в МТП – более вязкую среду (например, газы)

  • по трубкам – среду, вызывающую более интенсивную коррозию

• Форма поверхности – из условий компактности и минимума температурных напряжений

  • применение компенсаторов, самокомпенсация трубок, материалов с одинаковым КТР, разделение трубных досок и др.

• Компоновка элементов ПГ:

  • пароперегреватель отдельно

  • ЭКО и испаритель – совместно или раздельно

• Отдельный ЭКО имеет малую F_пто (тепловые потоки малы, интенсивность т/о высокая). Выполняется по простой схеме

• При объединении ЭКО и испарителя 2 варианта:

  • поверхность т/о эко обособлена и имеет собственный кожух, ликвидация собств. т/о поверхности

  • общая поверхность ничем не разделена, обогрев водой с t_2s, Подогрев пит. воды до t_2s идет за счет конденсации части образующегося пара. Вариант возможен при условии t”₁ >t_2s.

• Отдельный ЭКО обязателен при t”₁ < t_2s

• Вид циркуляции рабочего тела – любой

• Для ПГ с погруженной поверхность т/о единственный вариант – естественная циркуляция с парообразованием в МТП. Кипение по законам для большого объёма – естественная конвекция.

• Сепарация пара – в отдельном корпусе или совместная

• Сепарация осуществляется за счет естественной гравитации или принудительной (механической) сепарации

№16 Влияние параметров пара на тепловую экономичность АЭС

• С ростом Т₀ и Р₀ экономичность цикла растет: КПД = (Т_о-Т_к)/Т_о

• Для перегретого пара рост Т возможен при постоянном Р. И всегда ведет к росту КПД

• Ограничение по жаропрочности материалов (545-555°С)

• Для насыщенного пара рост Т связан с ростом Р

И влияние давления на КПД неоднозначно: (рост до 165 бар)

• Влияние начального давления неоднозначно даже для перегретого пара. При одной и той же Т_о с ростом Р_о полезный теплоперепад сначала растет, потом снижается. КПД=Н_а/Q₁

• Тепловая экономичность зависит не только от термического КПД, но и от КПД, оценивающих потери в других устройствах.

• С ростом Р_о увеличивается конечная влажность пара и снижается внутренний относительный КПД

• х_кр =14%

• Необходим ввод в схему промежуточной сепарации и перегрева пара

№17 Особенности конструкционных схем ПГ, обогреваемых водой под давлением

• При максимальных давлениях пара перегрев пара не м.б. больше 30°С. Больший перегрев возможен только при снижении давления пара

• Малый перегрев не дает большого выигрыша в КПД, но значительно усложняет конструкцию ПГ.

• Из-за низкого значения Δt₁ введение экономайзера не даст большого роста t_2s и давления, но усложнит конструкцию ПГ, увеличит его габариты.

• Поэтому в тепловой схеме ПГ есть только испаритель. Подогрев п.в. до t_s идет за счет конденсации части образующегося пара.

• Р₁ >> Р₂, поэтому теплоноситель – в трубках, рабочее тело – в МТП.

• Наиболее удобен вариант с погруженной F_пто и внутренней сепарацией.

• В России применяются горизонтальные ПГ с внутренними коллекторами.

• За рубежом – вертикальные ПГ с погруженной поверхностью ТО и трубными досками.

• Горизонтальные ПГ имеют предел единичной мощности.

• Применение трубок меньшей толщины повысит интенсивность ТО, уменьшить температурный напор и увеличить давление пара.

• Применение выделенного ЭКО позволит увеличить тепловую мощность ПГ (проект для ПГВ-1600)

№18 Особенности конструкционных схем ПГ, обогреваемых жидкими металлами

• Охлаждение теплоносителя большое, t'₁ высокая - ПП всегда

• если t"₁ < t_2s - обязателен отдельный ЭКО, иначе м.б. совмещен с ИСП

• Р_т/н много меньше Р_р.т : водотрубная конструкция (вода - по трубкам) - это позволяет выполнить любую компоновку элементов.

• Водотрубная конструкция позволяет использовать любую схему организации движения р.т. (от ЕЦ до прямоточной - предпочтительнее)

• Высокие температуры и высокие коэф-ты теплоотдачи усложняют проблему температурных напряжений. Первые ПГ выполнялись с обратными элементами (трубками Фильда) или змеевиковыми поверхностями.

• Для контроля утечек - многослойные трубки с индикаторами протечек. Кольцевой зазор (4) соединен с камерой индикатора протечек (3). В зазоре индикатор – ртуть или гелий (вещество с хорошими теплопроводными свойствами). При аварии изменяется давление или хим. состав.

• За период эксплуатации БН-600 было 27 аварий с потерей плотности. Все – без последствий.

• БН-350 и БОР-60 - двухкорпусные, в первом корпусе – ЭКО и испаритель, во втором – ПП. Трубки – змеевиковые.

• ПГ для БН-350 с естественной циркуляцией, ПГ для БН-600 - по прямоточной схеме.

• ПГ для БН-600 по секционно-модульной компоновке (ПГ-200М). Возможность ремонта и замены секций.

• В каждом ПГ – 8 параллельно включенных секций. В каждой секции 3 модуля: испаритель, ПП и ППП. Объединены по натрию, пару и воде. Каждая секция – прямоточный ПГ.

• Модули – вертикальные теплообменники с прямыми трубками. Трубки испарителя и п/п имеют диаметр 16 х 2.5 мм, а п/п/п- 25 х 2.5 мм.

• Испаритель ПГ сделан из стали 10Х2М, а пароперегреватели – из аустенитной хромоникелевой стали.

• Компенсация температурных удлинений корпуса – с помощью линзовых компенсаторов.

• Длина модуля составляет 16 метров (при длине трубок – 15 м), диаметр – около 820 мм.

• Пит. вода входит с t=240°C.

• На выходе из испарителя – слабо-перегретый пар (на 20-25°С)

• На выходе из ПП – пар с t=505 °С

• Конструкция ПГ для БН-800 похожа, но без П/П/П – для повышения надёжности.

№19 Особенности конструкционных схем ПГ, обогреваемых газообразными теплоносителями

• Большие Δt₁ (до 400°С) – все элементы ПГ (эко, испаритель, ПП)

• низкая интенсивность т/обмена (малые ) – очень большие поверхности – поиск путей :

  • увеличение скоростей

  • оребрение и ошиповка труб

  • змеевиковые поверхности ТО

• Р₂ >> Р₁ – водотрубная конструкция (вода по трубкам, газ в МТП)

• башенная однокорпусная компоновка ПГ

• движение р.т. подъемное (отвод пара и раствор. газов), газа – опускное

• ЕЦ затруднена (змеевики – большое г.с.) – прямоточная и МПЦ

• Секционные конструкции (уменьшение размеров корпусов ПГ)

№20 Развитие конструкций ПГ для АЭС с ВВЭР

• Разработка 1 ВВЭР 1955 - 1964 гг.

• Существовали вертикальные ПГ с трубной доской 400-800 мм. Трудность в их изготовлении.

• Решение – вертикальные коллекторы с толщиной много меньшей: цилиндр вместо пластины – большая прочность, нет выпадения шлама на трубной доске, нет большого теплоперепада между частями трубной доски (вход, выход т/н).

• Основные схемные решения:

  • однокорпусной ПГ без ЭКО и ПП, со встроенной сепарацией;

  • горизонтальный корпус и вертикальные коллекторы;

  • горизонтальный трубный пучок из U-образных трубок из нержавейки;

  • естественная циркуляция рабочего тела;

  • умеренные нагрузки зеркала испарения и наличие свободного уровня над трубным пучком;

  • сепарация пара в жалюзийном сепараторе в верхней части корпуса;

  • качество п/в – исходя из опыта эксплуатации паровых котлов.

№21 Конструкция горизонтальных ПГ АЭС с водой под давлением (на примере ПГВ-1000М). Основные элементы конструкции

Основные элементы и узлы ПГ:

• корпус,

• поверхность теплообмена,

• «горячий» и «холодный» коллекторы,

• устройство раздачи основной питательной воды,

• устройство раздачи аварийной питательной воды,

• сепарационные устройства жалюзийного типа,

• погруженный дырчатый лист,

• опорные конструкции и гидроамортизаторы,

• устройства измерения уровня в ПГ,

• система продувки и дренажа.

№22 Конструкция горизонтальных ПГ АЭС с водой под давлением (на примере ПГВ-1000М). Корпус и коллекторы ПГ

Корпус

• три обечайки разной толщины и два штампованных днища,

• рассчитан на давление 2 контура

• длина 13840 мм, внутренний диаметр 4000 мм, толщина стенок корпуса - 145 мм и 105 мм, толщина стенок днищ - 120 мм.

• материал - перлитная сталь марки 10ГН2МФА

• патрубки коллекторов, пара и п/в, люки 800 мм и 500 мм, штуцеры труб продувки, дренажа, воздушников, уравнительных сосудов уровнемеров

• 2 коллектора: горячий и холодный.

• Отличие в рабочей температуре (320 и 290°С)

• Сосуд из двух поковок: цилиндр и конус

• Толщина стенок 175 мм. Диаметр – 834 мм

• Материал: сталь 10ГН2МФА

• и плакировка изнутри (8 мм) – 08Х18Н10Т

• Крышка 500 мм, сверху люк – 800 мм

• Перфорация для трубок

• Между стенками коллекторов и патрубками - водяная рубашка, ниже которой - карманы для отвода парогенераторной воды

№23 Конструкция горизонтальных ПГ АЭС с водой под давлением (на примере ПГВ-1000М). Поверхность теплообмена

11 тысяч U-образных трубок из стали 08Х18Н10Т диаметром 16х1,5 мм

Скомпонованы в 2 пучка. Разная длина трубок: от 8 до 12 м.

Шахматное расположение с шагами 19 (по высоте) и 23 мм (по ширине)

Вертикальные и горизонтальные коридоры делят пучки на пакеты – циркуляция рабочего тела

верхний ряб труб – на 200 мм выше оси ПГ

Способ крепления к коллекторам – гидравлическая вальцовка + сварка

• Дистанционирующие элементы: волнообразные полосы (3) + промежуточные плоские планки (2).

• Плоские пластины обеспечивают жесткость дистанционирующей решетки. Пластины крепятся к вертикальным опорным стойкам и к ребрам, приваренным к стенке корпуса.

• Дистанционирующие элементы изготовлены из стали 08Х18H10Т.

№24 Конструкция горизонтальных ПГ АЭС с водой под давлением (на примере ПГВ-1000М). Подвод питательной воды в ПГ, подвод аварийной питательной воды

• Устройство раздачи основной питательной воды состоит из трубопроводов, коллекторов и раздающих труб, имеющих по своей длине "лучи" для выхода питательной воды.

• К патрубку питательной воды присоединен коллектор Дy400, расположенный в паровом объеме парогенератора, разветвляющийся на две раздающие трубы Dy250, расположенные над погруженным дырчатым листом.

• Основной поток п/в подается на горячую сторону ПГ – выравнивает паровую нагрузку

• В ПГВ-1000М раздающие коллекторы расположены под ПДЛ и снабжены патрубками, направленными горизонтально над трубным пучком, навстречу друг другу.

• Вместо углеродистой стали для раздающих коллекторов применяется нержавеющая сталь

• Труба подвода питательной воды непосредственно не соприкасается с корпусом ПГ. Между трубой и корпусом ПГ имеется защитная паровая рубашка.

• подача аварийной п/в через патрубок 100 мм на холодном днище ПГ;

• раздающий коллектор 80 мм проходит через всю длину ПГ в паровом пространстве;

• 38 перфорированных трубок d=25 мм;

• t_апв = 5 - 45°С << t_2s - тепловой удар, 5 - 8 циклов работы

• конструкция патрубка - наличие защитной паровой рубашки - предотвратить контакт корпуса ПГ и трубы а/п/в

№25 Конструкция ПГ АЭС с водой под давлением (на примере ПГВ-1000М). Сепарационные устройства, устройства выравнивания паровой нагрузки

• для осушки пара (w<0.2%)

• сепарация гравитационная (пп) и принудительная (жс)

• жалюзийные сепараторы - пакеты жалюзи волнистой формы под углом 26° к вертикали на высоте 750 мм от ПДЛ

• жалюзи - пластины 0,6-0,8 мм из стали 12Х18Н10Т

• влажный пар - по криволинейным каналам,

влага - по стенкам в корыто и вниз по трубкам

(под уровень воды)

• в новых конструкциях ПГВ ж.с. не применяется – увеличена высота парового пространства

• пар - через 10 патрубков в коллектор пара

• внутрикорпусные устройства: погруженный дырчатый лист (ПДЛ - 1) и пароприемный дырчатый лист (ПпДЛ -2)

• ПДЛ - лист с отверстиями, расположенный над трубным пучком в водяном объеме, предназначен для выравнивания паровой нагрузки на зеркале испарения

• ПпДЛ - лист с отверстиями, расположенный над уровнем воды парогенератора, предназначен для выравнивания скоростей пара на выходе из парового пространства.

• Гравитационная сепарация пара происходит в паровом объеме между пароприемным дырчатым листом и уровнем воды парогенератора

• ПДЛ - набор листов (>70 штук) с отверстиями 13 мм, установленных на металлической раме. Живое сечение 5-8%, Расположен выше верхнего ряда т/о труб на 260 мм

• Уровень воды выше ПДЛ на 100 мм (при заполнении ПГ)

• Материал – сталь 12Х18Н10Т

• Ширина листов меньше диаметра люков. Листы крепятся к каркасу (швеллер)

• Между корпусом и ПДЛ – проходы по 150 мм

• По всему периметру закраины – листы шириной 700 мм – для организации циркуляции воды в ПГ

• После модернизации - закраина со стороны горячего коллектора ликвидирована, проход закрыт листом

№26 Особенности конструкции ПГВ-1000 МКП (по сравнению с ПГВ-1000)

Увеличена тепловая мощность ПГ до 800 МВт.

Параметры пара: 7МПа, 285.8°С, параметры теплоносителя: 16.2 МПа, 330/299°С

Поверхность теплообмена не увеличена (6100 м2)

Применена коридорная компоновка, увеличен шаг

Проектный срок службы 60 лет

Преимущества разреженной коридорной компоновки труб:

• увеличена скорость циркуляции в трубном пучке;

• снижена возможность забивания межтрубного пространства отслоившимся шламом;

• облегчен доступ в межтрубное пространство для инспекции;

• увеличен запас воды в парогенераторе;

• увеличено пространство под трубным пучком для облегчения удаления шлама;

• улучшено напряженное состояние коллектора теплоносителя первого контура.

№27 Конструкция вертикальных ПГ АЭС с естественной циркуляцией, обогреваемых водой под давлением.

• ПГ с погруженной поверхностью теплообмена

• Теплоноситель – по трубкам

• Трубный пучок из U-образных вертикальных труб, заделанных в трубную доску.

• Контур циркуляции организован обечайкой вокруг всего трубного пучка

• Между корпусом и обечайкой – опускной канал

• Пит. вода через кольцевой раздающий коллектор поступает в опускной канал

• 2 Ступени сепарации: циклоны и осушители инерционного типа

• Трубки выполнены из сплава с очень высоким содержаним никеля (до 75%) Инконель: сначала - Alloy 600МА, теперь - 690ТТ

• Дистанционирование труб с помощью перфорированных труб и антивибрационных стержней

• Параметры пара: 6.2МПа, 275°С,

• параметры теплоносителя: 15,5 МПа и 315/275 °С

• ПГ других фирм – по тем же принципиальным техническим решениям

№28 Конструкция вертикальных ПГ АЭС прямоточного типа, обогреваемых водой под давлением.

• Прямоточные ПГ более маневренны.

• В прямоточных ПГ проще организовать перегрев пара

• С 1973 года в США работают прямоточные ПГ фирмы «Бабкок-Вилькокс» (Babcock and Wilcox) (8 шт.)

• Вертикальный корпус D до 4 м, L - 23 м

• Поверхность ТО - прямые трубки (16 х 0.8 мм, L до 18 м),

• Две горизонтальные трубные доски (толщина 600 мм),

• Подвод п/в в центре, выход слабо-перегретого пара тоже в центре

• Корпус и наружный кожух пучка ТО образуют кольцевую полость, поделенную на опускную и подъемную части: питательная вода по кольцевому зазору опускается вниз и поступает в межтрубное пространство трубного пучка, где, двигаясь вверх, нагревается, кипит, перегревается (на 20°С – до 300°С при 6,27 МПа) и по кольцевому каналу опускается до патрубка отвода пара

• Материал трубок – сплав 600МА

• Проекты прямоточных ПГ – в Германии, Франции, Японии

• Концепция прямоточных ПГ развития не получила!

№29 Сравнительный анализ горизонтальных и вертикальных ПГ АЭС, обогреваемых водой под давлением

• 2 Сложившиеся тенденции: вертикальные с горизонтальными трубными досками и горизонтальные с вертикальными коллекторами

• Различный конструкционный материал трубок: нержавеющая сталь 08Х18Н10Т против сплавов 600МА и 690ТТ

• Преимущества горизонтальных ПГ:

  • умеренная паровая нагрузка и простая схема сепарации

  • малая скорость выхода пара (до 0.5 м/с) – отсутствие вибрации трубок

  • нет скопления шлама в месте крепления трубок у коллекторам

  • значительно больший объем воды в ПГ – надежнее охлаждение в ав.реж.

  • возможность более надежной естественной циркуляции 1 контура

  • в ГПГ используется принцип ступенчатого испарения – эффективнее отводятся примеси

  • удобный доступ к трубкам как со стороны 1 так и 2 контура

  • проще реализовать удаление газов из теплоносителя 1 контура

• Опыт эксплуатации – за российский подход! :

  • количество заглушенных трубок на ВПГ – более 125000 (более 300 на 1 ПГ) – на ГПГ – почти на порядок меньше

  • количество замененных ВПГ – более 300 шт., горизонтальных – 40 шт. (трещины в холодных коллекторах) (с 1991 года замен ПГВ-1000 не было)

  • замена сплава на 690ТТ уменьшила число дефектов от коррозии, но появился виброизнос трубок

• Основная проблема ВПГ – скопление шлама в местах заделки труб в горизонтальную трубную доску – до сих пор решена не окончательно

• Преимущества ВПГ:

  • ВПГ имеют большую эффективность теплопередачи, т.е. меньшую удельную поверхность: большая длина трубок приводит к росту скорости т/носителя, + на ВПГ относительная толщина стенок труб почти в 1,5 раза меньше чем у нас. Это спорный момент - приводит к разрывам трубок и снижению надежности.

  • Компактность ВПГ – занимают меньшую площадь в гермообъеме. Тоже не бесспорный довод:

    • бассейн выдержки на западных АЭС вынесен за пределы ГО (не хватает места). В итоге получается 2 здания ГО

    • уменьшение диаметра ГО ведет к росту высоты ГО. Отсутствие высоты приводит к проблемам при замене ПГ (режут оболочку ГО)

    • при аварии с разрывом ГЦК гермообъем должен удерживать давление 1 контура – чем больше объем, тем проще. Или нужно толще делать оболочку ГО

• Парогенератор нельзя рассматривать в отрыве от реакторной установки (нельзя западный ПГ вставить в нашу РУ – и наоборот.

• На международной конференции по ПГ в Торонто в 2009 г. специалисты ОКБ Гидропресс обосновали отсутствие преимуществ ВПГ перед ГПГ.

№30 Конструкционные материалы ПГ АЭС. Требования к материалам. Классификация сталей

• Основной материал – сталь

• Выбор определяется условиями работы: давление, температура, механическая нагрузка, коррозионные процессы, свойства среды и т.д.

• Требования к материалам:

  • высокие механические свойства при заданном режиме работы (прочность, пластичность, циклическая прочность)

  • высокая коррозионная и эрозионная устойчивость

  • высокий к-т теплопроводности и малый к-т термического расширения

  • высокая радиационная стойкость

  • высокая технологичность (обработка резанием, свариваемость)

  • низкая стоимость

• Стали в энергомашиностроении - углеродистые и легированные стали

• Углеродистые – двухкомпонентные (железо и углерод)

• Легированные стали – трёх- и более компонентные (железо, углерод и легирующие элементы):

  • низколегированные - содержат до 2.5% легирующих элементов;

  • среднелегированные: - содержат до 10% легирующих добавок, но содержание каждой не должно превышать 5%;

  • высоколегированные: содержат более 5% любого из легирующих элементов либо более 10% всех легирующих добавок в сумме.

• Нержавеющие стали относятся к высоколегированным (содержат не менее 12% хрома). Устойчивость против эл/хим. коррозии - более 17% хрома.

• Нержавеющие стали делятся на классы:

  • мартенситные,

  • ферритные,

  • аустенитные,

  • а также смежные (аустенитно-ферритные и т.д.).

№31 Конструкционные материалы ПГ АЭС. Маркировка сталей, Влияние элементов на свойства сталей

• Углеродистые стали обычного качества обозначают ст.2, ст.3 и т.д., что соответствует определенным мех. свойствам и хим. составу.

• Высококачественные углеродистые трубные стали обозначают двумя цифрами (например: 10 и 20), что отражает среднее содержание углерода в них в сотых долях процента: например, сталь 20 содержит 0.17-0.25% углерода. Листовые стали аналогичного состава имеют букву К после цифры, например, сталь 15К.

• Легированные стали обозначают буквами и цифрами, причём буквы соответствуют определённым элементам, а цифры за буквами - среднее содержание этих элементов, превышающих 1%. Если <1% - цифра не ставится, если 1-2% - после буквы ставят цифру 1.

• Первые две цифры - среднее содержание углерода в сотых долях %

• Х – хром, Н – никель, Т – титан, С – кремний, Р – бор, М – молибден, Г- марганец, К – кобальт, Д – медь, Б – ниобий, Ц – цирконий, Ф – ванадий, Ю – алюминий, П – фосфор, В – вольфрам

• Примеры:

  • 08Х18Н10Т: углерод<0.08%; Cr=17-19%; Ni=8-11%; Ti=0.7%.

  • 12Х1МФ: С=0.10-0.15%, Cr=0.9-1.2%, Мо=0.25-0.35%, V=0.15-0.3%

  • 10ГН2МФА: С=0.08-0.12%; Mn=0.8-1.1%; Ni=1,8-2,3%; Mo=0.4-0.7%; V=0.03-0.07%; (Cr<0.3%; Si=0.17-0.37%). А - высококачественная

• Лучше смотреть справочник

• даже тысячная доля процента некоторых элементов заметно сказывается на свойствах стали

• Постоянные примеси сталей, остающиеся после их выплавки:

  • углерод влияет на механические св-ва:  прочность, но  пластичность и свариваемость,  хрупкость. При высоких t лучше малое содержание С.

  • кремний и марганец вводятся для раскисления, остаются после плавки до 0.8%.  прочность и жаростойкость

  • сера и фосфор - вредные примеси,  хладноломкость

  • водород придает стали хрупкость (не более 0.001%)

  • азот влияет на процесс деформационного старения, (< 0.01%)

  • кислород  корр. стойкость и  хрупкость. (< 0.01%), раскисление

• Добавки к легированным сталям

  • хром  жаростойкость (окалиностойкость)

  • никель - для получения аустенитной структуры (> 8-10%),  прочность перлитных сталей, дорог

  • молибден  длит. прочность и сопротивление ползучести, корр. стойкость,

  • вольфрам  сопротивление ползучести, жаропрочность, дорог

  • ванадий  жаропрочность, сопр. ползучести, макс. содержание 0,3%

  • ниобий  жаропрочность, сопр. ползучести, длительную прочность, предупреждает развитие коррозии под напряжением (КРН) ауст. сталей,

  • титан  жаропрочность, сопр. ползучести, предупреждает развитие КРН ауст. сталей

  • бор  длительную прочность в сочетании с др. элементами

№32 Характеристика тепло-гидравлических процессов, происходящих в ПГ АЭС

• Тепло-гидравлические процессы определяются видом теплоносителя и параметрами рабочей среды и теплоносителя

• передача тепла от теплоносителя к стенке и от стенки к рабочему телу осуществляется конвективной теплоотдачей

• теплоотдача излучением имеет место при использовании СО₂ (но мала)

• Интенсивность конвективной теплоотдачи определяется: геометрией поверхности, физическими параметрами вещества, гидродинамикой потока

• Для однофазных потоков при любом обтекании поверхности – 3 режима течения с разными закономерностями теплообмена:

  • ламинарный (Re<2300 – продольное, Re<1000 – поперечное, a<2000)

  • переходный

  • турбулентный (Re>10⁴ – продольное, Re>10⁵ – поперечное, a>(10-30)*10³)

• Желательно использовать турбулентный режим течения, но на практике используют переходный

• Для двухфазных пароводяных потоков четкого представления о режимах течения нет (постоянное изменение плотности, влажности и распределение фаз по сечению потока)

• По характеру движения: вынужденное движение, естественная циркуляция, безнапорное движение (барботаж)

• По структуре потока (пузырьковый, дисперсный и т.д.)

• Нестационарные процессы в отдельных каналах или трубках пр и переходных режимах

• Пульсации расхода среды приводят к пульсациям температуры стенок

• В испарительных каналах –возможны межвитковые пульсации, котрые приводят к нестабильности границ перехода фазовых зон

• В испарительных и сепарационных устройствах имеет место безнапорное движение двухфазной среды – барботаж, которое отличается от напорного отсутствием расхода водяной фазы

№33 Характеристика физико-химических процессов, происходящих в ПГ АЭС

• К ним относятся:

  • коррозия конструкционных материалов;

  • переход продуктов коррозии в теплоноситель и рабочее тело;

  • выпадение примесей на поверхность теплообмена;

  • унос примесей рабочим телом.

• Коррозия (в 1 и 2 контурах) усугубляется высокими температурами и ионизирующими излучениями. Наибольшей коррозионной активностью из всех теплоносителей обладает вода.

• Коррозия: общая и местная (язвенная, щелевая, межкристаллитная, под напряжением)

• Наибольшее количество примесей во втором контуре. Источники: присосы в конденсаторе, коррозия в системе регенерации, проскоки в системе ХОВ

• При парообразовании происходит упаривание раствора и выпадение примесей, образование накипи

• Унос примесей с паром (механический и за счет растворимости)

• Меры борьбы с проявлениями ф/х процессов: деаэрация, продувка, обессоливание, поддержание ВХР

№34 Влияние процессов, протекающих в ПГ АЭС, на надежность и экономичность основного оборудования АЭС

• Надежность и экономичность – основные показатели т/э совершенства АЭС

• Часто стремление повысить надежность ведет к снижению экономичности

• В 1 контуре основные мероприятия – на надежность, во 2 – на экономичность (ПГ в равное мере к обоим контурам)

• Надежность - способность оборудования работать безаварийно во всех расчетных режимах в течение длительного периода времени

• Возможные аварии для ПГ: пережог трубок, разрыв трубок и коллекторов, нарушение герметичности

• Для каждого материала - своя допустимая т-ра стенки, при превышении которой начинают резко уменьшаться предел прочности и предел текучести:

  • для углеродистой стали – 460-480°С

  • для перлитной стали – 550 – 560°С

  • для аустенитной стали – 640 – 650°С

• Температурный режим поверхностей нагрева определяется факторами конструкционного и режимно-эксплуатационного характера

• конструкционный фактор – выбор поверхностной плотности теплового потока q=Q/F [Вт/м²] Для  кап. затрат выгодно q (тем меньше F). Но при этом  запас прочности, т.к. снижается Δt=t_доп – t_ст.

• Для низкотемпературных т/носителей всегда t’₁ < t_доп, для всех сталей

• Для высокотемпературных – в испарителях и ПП возможно t₁ > t_доп,

• Для испарителей учитывается предельная плотность теплового потока q_кр, при которой происходит переход пузырькового кипения в пленочное. В ПГ АЭС это условие (q < q_кр) соблюдается всегда

• В прямоточных ПГ в зоне высоких значений Х наблюдается ухудшение теплоотдачи и запас до допустимой t_ст увеличивают

• Режимно-эксплуатационные факторы:

• при эксплуатации нельзя допускать режимы, при которых нарушается нормальный процесс отвода тепла:

  • нарушение циркуляции,

  • снижение расхода рабочего тела,

  • интенсивное образование накипи,

  • пульсации расходов, которые ведут к пульсациям температур и знакопеременным температурным напряжениям. Опасность пульсаций определяется частотой и амплитудой.

• Снижение надежности может быть вызвано и гидродинамическими причинами:

  • вибрационные колебания,

  • эрозионные процессы;

• а также физико-химическими:

  • коррозия (прямое разрушение поверхностей т/о),

  • отложения примесей (рост терм. сопротивления ведет к росту t_стенки вплоть до t_доп

• Экономичность

• Основной показатель экономичности – КПД – от процессов практически не зависит, т.к. единственная потеря тепла в ПГ – в окружающую среду

• Но капитальные и эксплуатационные затраты относятся к т/эк. показателям и значительно определяются процессами:

  • F_ПТО – зависит от интенсивности т/обмена,

  • рост интенсивности ведет к необходимости роста затрат на перекачку,

  • опасность коррозии – применение дорогих нержавеющих материалов,

  • отложения примесей:

    • снижают Q_ПГ, что ведет к снижению параметров и уменьшению КПД;

    • необходимость проведения отмывок и доп. остановов оборудования

№35 Теплообмен в ПГ АЭС: факторы, влияющие на интенсивность теплообмена в ПГ

• При заданном Qпг  F связано с  интенсивности теплообмена

и температурного напора

• Если величины t_м и t_б близки <=1.7, то можно t = (t_м + t_б)/2

• всегда t > tл, но не больше 4%

• КТП (k) – характеризует интенсивность передачи тепла через стенку

• В ПГ АЭС – многослойная цилиндрическая стенка (трубка + загрязнения: окисные пленки и отложения примесей)

• Коэффициент теплопередачи зависит

от величины коэффициентов теплоотдачи

с обеих сторон стенки a₁, a₂ и ее

термического сопротивления Σ(s_j/λ_j)

• Рост КТП возможен при  a₁, a₂ и  терм. сопротивления ( толщины, λ – изменение марки стали, характера отложений и т.д.)

• Если a₁ <> a₂ то заботиться нужно о росте наименьшего значения

• Способы повышения эффективности теплообмена:

  • увеличение скорости среды (но - вызывает рост гидр. сопротивления),

  • изменение диаметра труб (но -  толщины стенки, проблемы технологии изготовления и крепления),

  • использование оребренных труб (значительно увеличивает F_пто).

• Диаметры труб для разных теплоносителей:

  • вода: 12 – 20 мм при толщине 1-2 мм

  • жидкий натрий: 12 – 30 мм (1 – 2 мм)

  • газ: 25 – 50 мм (3 – 4 мм)

• Оптимальные скорости теплоносителя:

  • вода 2 – 6 м/с

  • жидкий натрий 0.5 – 3.5 м/с

  • газы:

    • при поперечном обтекании

      • гладких труб 5 – 10 м/с

      • оребренных труб 3 – 8 м/с

    • при продольном обтекании

      • гладких труб 12 – 20 м/с

      • оребренных труб 8 – 12 м/с

• Скорости рабочего тела:

  • экономайзер: 0.5  3.5 м/с,

  • испаритель при естественной циркуляции: 0.2  1.5 м/с,

  • испаритель при принудительной циркуляции: 1  4 м/с,

  • пароперегреватель:

    • при низких давлениях (до 6 МПа): 30  50 м/с

    • при средних давлениях (до 13 МПа): 20  30 м/с

    • при высоких давлениях : 10  20 м/с

• Величина КТП зависит от термического сопротивления стенки (толщины и к-та теплопроводности (от химического состава материала и температуры):

  • при t до 400°С λ углеродистых сталей в 2  4 раза выше, чем λ аустенитных

  • с ростом t это различие несколько уменьшается

• Отложения примесей (накипь) резко увеличивают термическое сопротивление стенки (отложения солей кальция и магния при толщине 0.1-02. мм увеличивают сопротивление на (2080)10^-5 м²град/Вт, что в 10-20 раз больше чем термическое сопротивление чистой поверхности

№ 36 Теплообмен в ПГ АЭС: расчет коэффициента теплопередачи, параметры, влияющие на его значение.

• Т олщина трубок мала по сравнению с диаметром – расчет КТП ведут по формуле для многослойной плоской стенки:

• Проблема – с определением к-тов теплоотдачи (являются функцией многих параметров (скорости, температуры сред и стенок, теплофизических свойств среды, геометрии каналов и др.)

• Наиболее точно – экспериментальное (эмпирическое) определение

• На практике используют теорию подобия и критериальные зависимости:

  • Re=wd/, - критерий режима движения (соотношение сил инерции и вязкости и определяет гидродинамический режим движения),

  • Pr=μ*c_p/λ - (критерий физических свойств жидкости) – характеризует физические свойства жидкости и способность распространения тепла в жидкости,

  • Nu=*d/λ - характеризует отношения между интенсивностью теплоотдачи и температурным полем в пограничном слое потока,

  • Pe = Re*Pr (критерий Пекле)

    • здесь  и μ – кинематическая и динамическая вязкости ( =μ/r)

• Критериальные уравнения представляют собой степенную зависимость критерия Нуссельта от Рейнольдса и Прандтля. Вид уравнений зависит от многих факторов.

№37 Теплообмен при кипении. Особенности теплообмена, режимы кипения.

• Процесс с поглощением теплоты (только 2 контур)

• В испарителе и кипящем экономайзере, в трубах и в МТП

• Кипение сопровождается повышением интенсивности теплообмена:

  • турбулизация пограничного слоя за счет роста и отрыва пузырей,

  • перенос в пузырь теплоты от поверхности при испарении слоя жидкости у основания пузыря,

  • перенос скрытой теплоты парообразования внутри пузыря,

• Возникновение парового пузыря:

  • необходим некоторый перегрев жидкости

(зависит от чистоты и наличия центров п/о)

• центрами п/о служат неровности

• пузырь растет до определ. размера

• отрывной диаметр зависит от баланса

подъемной силы и сил поверхн. натяжения