Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Производство рабочего пара на АЭС осуществляется или в ядерных реакторах, или в специальных теплообменных установках - парогенераторах.

Парогенераторы АЭС представляет собой единичный теплообменный аппарат или их совокупность. В парогенераторе осуществляется производство рабочего пара с использованием тепла, отводимого из активной зоны реактора охлаждающей средой, направляемой в поверхности нагрева ПГ. Этот агрегат наряду с ядерным реактором и паровой турбиной относится к основному оборудованию двухконтурной паротурбинной АЭС. В первый период развития ядерной энергетики ПГ были установлены и на нескольких одноконтурных АЭС в целях выявления их степени надежности и безопасности.

Основные характеристики ПГ АЭС такие же, как и ПГ ТЭС: паропроизводительность, параметры пара и температура питательной воды. Важным показателем качества пара является его чистота (т. е. содержание примесей), а для насыщенного пара и влажность. В общем случае горизонтальный ПГ состоит из подогревательного (водяной экономайзер) и паропроизводящего (испаритель) элементов. Они могут быть совмещены в едином корпусе или же выполняться в виде самостоятельных теплообменников, включенных по охлаждающей реактор и нагреваемой в ПГ среде. Нагреваемая среда (вода, пароводяная смесь, пар) называется рабочим телом. Охлаждающая реактор среда называется первичным теплоносителем или просто теплоносителем.

По способу организации рабочего тела в испарителе ПГ делятся на две группы: с многократной циркуляцией и прямоточные.

Испарители с многократной циркуляцией в свою очередь разделяются на испарители с естественной циркуляцией и с многократной принудительной циркуляцией.

В соответствии с этим и ПГ в целом делятся на три типа: прямоточные, с естественной циркуляцией и с многократной принудительной циркуляцией.

Парогенераторы с естественной циркуляцией характеризуются многократным проходом воды через поверхность нагрева испарителя за счет естественного напора, возникающего из-за разности масс столбов жидкости, проходящей через опускную систему, и пароводяной смеси - через подъемную. Испаритель является замкнутым контуром.

Главный циркуляционный насос (ГЦН) создает давление теплоносителя, достаточное для преодоления гидравлического сопротивления активной зоны реактора, парогенератора и соединительных трубопроводов, а также не допускающие закипания теплоносителя. После ГЦН теплоноситель нагревается в активной зоне ядерного реактора и подается в парогенератор.

В данном курсовом проекте приведен расчет парогенератора ПГВ-1000.

В результате теплового расчета в первой главе необходимо определить тепловую мощность горизонтального парогенератора, генерирующего насыщенный пар при естественной циркуляции рабочего тела, а также тепловую мощность отдельных его элементов, расход теплоносителя, температуру теплоносителя и рабочего тела и коэффициенты теплоотдачи от теплоносителя к стенке трубы в опорных точках тепловой диаграммы, размеры поверхности нагрева парогенератора.

Во второй главе в результате конструкционного расчета необходимо получить геометрические характеристики корпуса, а также режимные и конструктивные характеристики барботажных и паро-сепарационных устройств парогенераторов АЭС: действительный уровень зеркала испарения, необходимую высоту паровой подушки под погруженным дырчатым листом, шаг отверстий дырчатого листа при расположении отверстий по вершинам квадрата, скорость пара на входе, высоту парового пространства.

В третьей главе прочностного расчёта необходимо найти массу коллектора, толщину стенки центральной обечайки корпуса парогенератора, стенки конического переходного участка коллектора, толщину плоской крышки коллектора. А также толщину стенки эллиптического днища.

В четвёртой главе, гидравлического расчёта, будет найдена мощность ГЦН, необходимую для прокачки теплоносителя.

1. Тепловой расчет площади теплопередающей поверхности вертикального парогенератора

1. Уравнение теплового и материального баланса пг аэс. Тепловая диаграмма парогенератора

Тепловая мощность экономайзерного участка

Q_эк=(D+D_пр)·( ’_s - _пв ) (1.1)

’_s=f (p’’₂,t_s)=f (6.2 МПа , 277.7 єC)=1224.9 кДж/кг

_пв=f (p’’_2,t_пв)=f (6.2 МПа , 180 єС)=763.19 кДж/кг

Паропроизводительность D=420 кг/с Величина продувки D_пр=0.01·D

Из (1.1) получаем Q_эк= 195.857 МВт

Тепловая мощность испарительного участка

Q_и = D· r (1.2)

r=f (p’’₂,t_s)=f (6.2 МПа , 277.7 єC)=1557.5 кДж/кг

Из (1.2) получаем Q_и= 654.150 МВт

Тепловая мощность парогенератора

Q_пг=Q_эк+Q_и (1.3)

Из (1.3) получаем Q_пг=850.007 МВт

Расход теплоносителя

G_тн= (1.4)

’₁= f (p’₁,t’₁)=f (18 МПа , 320 єC)=1448.4 кДж/кг

’’₁=f (p’_1,t’’₁)=f (18 МПа , 290 єС)=1282.8 кДж/кг

0.98 – КПД ПГ

Из (1.4) получаем G_тн=5238 кг/с

Кратность циркуляции К_ц=6

Энтальпия рабочего тела на входе в межтрубное пространство поверхности нагрева

(1.5)

Из (1.5) получаем =1148 кДж/кг

Температура рабочего тела на входе в межтрубное пространство поверхности нагрева

t_ц=f( , p’’₂)=f(1148 кДж/кг, 6.2 МПа)=263 єC

Энтальпия теплоносителя на выходе из испарительного участка

’’_1и = ’₁- (1.6)

Из (1.6) получаем ’’_1и =1321 кДж/кг

Температура теплоносителя на выходе из испарительного участка

t’’_1и= f( ’’_1и , p’₁)=f(1321 кДж/кг,18 МПа)= 297 єC

3. Теплообмен со стороны теплоносителя. Расчет коэффициента теплоотдачи от теплоносителя к стенке трубы

Коэффициент теплоотдачи со стороны теплоносителя рассчитывается по эмпирическим зависимостям для случая течения однофазной среды в трубах, кВт/м²· К

(1.7)

где λ-коэф.теплопроводности воды, кВт/м ·К

d_н и δ_ст - соотв.наружный диаметр и толщина стенки труб, м

Число Рейнольдса

(1.8)

где wρ-массовая скорость теплоносителя, кг/м²·с

μ-динамическая вязкость воды, Па· с

Рассмотрим 3 опорные точки тепловой диаграммы:

1. вход теплоносителя в испарительный участок ( вход в ПГ )

2. вход теплоносителя в экономайзерный участок ( выход из испарительного)

3. выход теплоносителя из экономайзерного участка (выход из ПГ )

Для указанных сечений по заданным давлению и температуре определяют теплофизические параметры.

1. вход теплоносителя в испарительный участок (p’₁=18 МПа, t’_1и=320 єC)

υ = 1.4556 ·10^-3 м³/кг

μ = 816.27·10^-7 Па·с

λ = 0.5254 ·10^-3 кВт/м·К

Pr = 0.9272

2) вход теплоносителя в экономайзерный участок (p’₁=18 МПа, t’’_1и=297 єC)

υ = 1.3568·10^-3 м³/кг

μ = 905.27·10^-7 Па·с

λ = 0.5698·10^-3 кВт/м·К

Pr = 0.844

3) выход теплоносителя из экономайзерного участка (p’₁=18 МПа, t’’₁=290 єC)

υ = 1.333·10^-3 м³/кг

μ = 932.1·10^-7 Па·с

λ = 0.5814·10^-3 кВт/м·К

Pr = 0.83

Так как массовая скорость теплоносителя в силу постоянства проходного сечения остаётся постоянной по всей длине трубы поверхности нагрева, то её можно рассчитать по известным параметрам во входном сечении

wρ =w’₁ (1.9)

wρ= =3778.5 кг/м²·с

Число Рейнольдса в расчетных сечениях по(1.8) :

вход теплоносителя в испарительный участок

= = 518446

вход теплоносителя в экономайзерный участок

== = 467476

выход теплоносителя из экономайзерного участка

== = 454020

Коэффициент теплоотдачи от теплоносителя к стенке трубы :

вход теплоносителя в испарительный участок

= = 35.6

’₁=35.6 кВт/м²·К

вход теплоносителя в экономайзерный участок

= = 34.17

’’_1и=34.17 кВт/м²·К

выход теплоносителя из экономайзерного участка

= = 33.82

’’₁=33.82 кВт/м²·К