
- •1. Тепловой расчет площади теплопередающей поверхности вертикального парогенератора
- •Уравнение теплового и материального баланса пг аэс. Тепловая диаграмма парогенератора
- •Теплообмен со стороны теплоносителя. Расчет коэффициента теплоотдачи от теплоносителя к стенке трубы
- •Расчет коэффициента теплоотдачи от стенки труб к рабочему телу на испарительном участке
- •Расчет коэффициента теплоотдачи от стенки труб к рабочему телу на экономайзерном участке
- •1.5 Расчет площади теплопередающей поверхности пг
- •Изм Лист № докум Подпись Дата
- •Изм Лист № докум Подпись Дата
- •2. Конструкционный расчёт парогенератора
- •2.1 Расчет среднего угла навивки труб поверхности нагрева
- •2.2 Основные конструкционные характеристики пучка теплообменных труб. Массовая скорость рабочего тела
- •2.3 Расчет режимных и конструктивных характеристик ступеней сепарации пара
- •Диаметры входных и выходных патрубков теплоносителя и рабочего тела
- •3. Прочностной расчёт элементов парогенератора
- •3.1 Расчет толщины камеры подвода теплоносителя к трубам поверхности нагрева
- •Шаг труб (отверстий) по периметру коллектора в поперечном ряде отверстий, отнесенный к внутренней поверхности коллектора;
- •Продольного направления
- •Косого направления
- •Расчет коллектора
- •Расчет толщины обечайки корпуса
- •4. Гидравлический расчет
- •Перечень ссылок
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
Уравнение теплового и материального баланса пг аэс. Тепловая диаграмма парогенератора
Тепловая мощность экономайзерного участка
Qэк=(D+Dпр)·(
’s
-
пв
) (1.1)
’s=f (p’’2,ts)=f (6.2 МПа , 277.7 єC)=1224.9 кДж/кг
пв=f (p’’2,tпв)=f (6.2 МПа , 180 єС)=763.19 кДж/кг
Паропроизводительность D=420 кг/с Величина продувки Dпр=0.01·D
Из (1.1) получаем Qэк= 195.857 МВт
Тепловая мощность испарительного участка
Qи = D· r (1.2)
r=f (p’’2,ts)=f (6.2 МПа , 277.7 єC)=1557.5 кДж/кг
Из (1.2) получаем Qи= 654.150 МВт
Тепловая мощность парогенератора
Qпг=Qэк+Qи (1.3)
Из (1.3) получаем Qпг=850.007 МВт
Расход теплоносителя
Gтн=
(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 Gтн=5238 кг/с
Кратность циркуляции Кц=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
tц=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
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
dн и δст - 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:
вход теплоносителя в испарительный участок ( вход в ПГ )
вход теплоносителя в экономайзерный участок ( выход из испарительного)
выход теплоносителя из экономайзерного участка (выход из ПГ )
Для указанных сечений по заданным давлению и температуре определяют теплофизические параметры.
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