- •1.1. Основные схемы аэс
- •1.2. Конструкционная схема канального реактора
- •1.3. Конструкционная схема корпусного реактора
- •1.4. Конструкционные схемы кассет и технологических каналов
- •2.1. Основные двух- и трехкоитурные
- •2.2. Общая характеристика парогенераторов
- •2.3. Основные схемы парогенераторов,
- •2.4. Основные схемы парогенераторов, обогреваемых жидким металлом
- •2.5. Парогенераторы, обогреваемые газами
- •3.1. Общая характеристика процесса генерации в парогенерирующем элементе
- •3.2. Генерация пара на плоских поверхностях в свободном объеме
- •3.3. Генерация пара на плоских поверхностях при направленном движении восходящего пароводяного потока
- •3.4. Определение реактивной силы жуковского и статической силы магнуса
- •3.5. Анализ действия сил на пузырек пара
- •3.6. Плотность центров парообразования на теплообменной поверхности
- •3.7. Частота отрыва паровых пузырьков
- •4.1. Изменение структуры пароводяного потока по длине парогенерирующего канала
- •4.2. Расходные характеристики пароводяного потока
- •4.3. Истинные характеристики пароводяного потока
- •4.4. Изменение основных характеристик пароводяного потока по длине парогенерирующего канала
- •4.5. Влияние давления на истинные
- •5.1. Определение истинного паросодержания
- •5.2. Определение истинного паросодержания
- •5.3. Определение истинного паросодержания в трубах методом просвечивания γ-излучением
- •5.4. Выбор нуклидов для просвечивания γ-излучением
- •6.1. Физическая модель восходящего пароводяного потока
- •6.2. Определение истинного паросодержания в парогенерирующих трубах
- •6.3. Определение истинного паросодержания в парогенерирующих кольцевых щелях
- •6.4. Определение истинного паросодержания в кассетах и технологических каналах
- •7.1. Гидравлические сопротивления
- •7.2. Гидравлическое сопротивление трения в кассетах при движении однофазных потоков
- •7.3. Уравнения движения двухфазного потока
- •7.4. Сопротивление дистанционирующих решеток при течении двухфазных потоков
- •7.5. Сопротивление трения в кассетах
- •7.6. Определение полного сопротивления в кассетах и технологических каналах
- •8.1. Гидравлическое сопротивление трения при движении однофазных потоков
- •8.2. Гидравлическое сопротивление трения при движении двухфазных потоков
- •8.3. Определение местных гидравлических сопротивлении
- •8.4. Влияние плотности теплового потока на гидравлическое сопротивление
- •9.1. Физическая основа естественной циркуляции
- •9.2. Движущий и полезный напоры
- •9.3. Среднеинтегральное паросодержание на участке парогенерирующего канала
- •9.4. Расчет естественной циркуляции в простых контурах
- •9.5. Расчет естественной циркуляции в сложных контурах
- •9.6. Экспериментальные исследования
- •9.7. Расчет естественной циркуляции по упрощенному методу
- •9.8. Показатели надежности естественной циркуляции
- •10.1. Уравнение гидродинамической характеристики
- •10.2. Тепловая и гидравлическая неравномерности параллельно включенных парогенерирующих каналов
- •10.3. Методы устранения межвитковых пульсаций
- •10.4. Экспериментальные исследования
- •10.5. Исследования гидродинамической устойчивости с использованием теории автоматического регулирования
- •11.1. Физическая основа безнапорного движения пара через слой жидкости
- •11.2. Парораспределительные дырчатые щиты
- •11.3. Гидродинамика барботажного слоя
- •11.4. Паропромывочные устройства
- •12.1. Сепарация пара в паровом объеме
- •12.2. Жалюзийная сепарация
- •12.3. Центробежная сепарация парожидкостных систем
- •12.4. Экспериментальные методы отбора проб пара и обоснование сепарирующих устройств
- •13.1. Требования к качеству пара и питательной воды
- •13.2. Уравнения солевого баланса
- •13.3. Условия получения чистого пара
- •13.4. Коррозионные процессы на поверхностях теплообмена со стороны рабочего тела
- •13.5. Отложение примесей воды на поверхностях
- •13.6. Водный режим в парогенераторах и реакторах
- •14.1. Теплообмен на погруженных теплоотдающих поверхностях
- •14.2. Теплообмен при пузырьковом кипении в условиях направленного движения потока
- •14.3. Теплообмен при кипении жидкости, не догретой до температуры насыщения
- •14.4. Режим ухудшенного теплообмена
- •14.5. Теплообмен при движении однофазных сред
- •14.6. Особенности теплообмена в активной зоне ядерного реактора
- •15.1. Механизм процесса кризиса теплообмена
- •15.2. Кризис теплообмена при кипении на погруженных поверхностях
- •15.3. Кризис теплообмена в условиях направленного движения пароводяного потока
- •15.4. Области кризиса теплообмена при продольном обтекании твэлов
- •15.5. Определение запаса до кризиса теплообмена в наиболее энергонапряжеиной кассете ядерного реактора
- •16.1. Общие положения при проектировании
- •16.2. Выбор числа петель и мощности
- •16.3. Расчет паропроизводительности
- •16.4. Теплотехнические расчеты
11.3. Гидродинамика барботажного слоя
Равномерное истечение пара из отверстий дырча-того щита отдельными пузырьками или сплошными струями возможно только при наличии под щитом устойчивой
паровой подушки опреде-ленной толщины. С этой целью в сепараторах утопленные дырчатые щиты 1 изготавливают с отбортовками 2 (рис. 11.4),
Рис. 11.4. Схема дырчатого щита
При истечении пара от-дельными пузырьками дав-ление в паровой подушке p1 слагается из давления в жидкости на уровне дырчатого щита р2 избыточного давления 2σ/R0, создаваемого в пузырьке поверхностным натяжением,
и перепада давления ζотв(ρ"w"2/2), необходимого для преодоления сопротивления в отверстиях:
p1= p2 + (2σ/R0) + ζотв (ρ''w''2/2). (11.35)
Разность давлений Δр=р1—р2 уравновешивается разностью гидростатических давлений на уровнях нижней поверхности подушки и листа:
δg (ρ' — ρ") = (2σ/R0) + ζотв (ρ''w''2/2). (11.36)
Если в уравнение (11.36) подставим значение R0 из формулы (11.9) и решим его относительно δ, то получим значение толщины паровой подушки
(11.37)
Дырчатый щит будет менее эффективен, если действи-тельная толщина паровой подушки δд будет меньше рас-четной δ.
При истечении пара из отверстий дырчатого щита сплошной струей давление в паровой подушке слагается из давления в жидкости на уровне дырчатого щита, условного избыточного давления, создаваемого в пузырьках радиусом, равным радиусу отверстия R1, и перепада давления в отверстиях:
р1 = р2 + (2σ/R1) + ζοтв (ρ''w''2/2). (11.38)
Перепад давления p1—р2 уравновешивается гидростатическим столбом:
δg (ρ' — ρ") = (2σ/R1) + ζотв (ρ''w''2/2). (11.39)
Толщина паровой подушки в этом случае определяется так:
(11.40)
При больших диаметрах барабанов установка дырчатых щитов в строго горизонтальном положении затруднена. Имеет место также неравномерность распределения скорости пара по сечению барабана до дырчатого щита. В связи с этим при проектировании дырчатых щитов большой площади следует вводить на расчетную толщину паровой подушки некоторую поправку, учитывающую возможное отклонение плоскости щита от горизонтали и неравномерность скорости пара.
Действительная толщина паровой подушки равна
δд=( 1,5÷2,0)δ, (11.41)
где δ — толщина подушки, определенная по (11.37) или (11.40). В этих случаях средняя скорость пара в отверстиях щита w" принимается больше скорости, рассчитанной по (11.33), на 20—40%;
w''=(1,2÷1,4)w''мин. (11.42)
Чем больше неравномерность скорости пара и отклонение плоскости щита от горизонтали, тем большие значения коэффициентов в формулах (11.41) и (11.42) следует при-нимать в расчетах.
Однако чрезмерное увеличение скорости истечения пара из отверстий может привести к кризису барботажа, при котором дырчатый щит покрывается сплошным паровым слоем, отделяющим его от водяного объема. Такой режим недопустим. Этому режиму отвечает критическая скорость истечения wкр, которая может быть определена для воды высокой чистоты по формуле
(11.43)
11.4. Паропромывочные устройства
Паропромывочные устройства барботажного типа не получили пока широкого применения на АЭС. Однако промывка пара питательной водой (конденсатом) способ-ствует удалению солевых примесей из пара. На рис. 11.5 показана принципиальная схема барабана 1, в котором установлены поочередно по ходу пара погружной дырча-
Рис. 11.5. Схема барабана с паропро-мывочным щитом
тый щит 2, паропромывочное устройство 3 с необходимым уровнем промывочной воды 4, поступающей из трубопро-вода питательной воды 5. После паропромывочного уст-ройства пар поступает в жалюзийный сепаратор 6 и в по-толочный дырчатый щит 7. Паропромывочные дырчатые щиты устанавливаются в паровом пространстве барабана на некотором удалении от уровня воды.
Необходимый для промывки слой воды над щитом обеспечивается специальными бортами, через которые вода переливается вниз и по специальным отводам направляется в водяной объем барабана. В паропромывочном устройстве скорость пара в отверстиях дырчатого щита должна быть выбрана такой, чтобы установился беспровальный режим, при котором вода удерживается на щите и стекает в него только через борта. При этом режиме исключается проход воды в отверстия навстречу поднимающемуся пару. Высота промывочного слоя h=40÷60 мм является вполне достаточной для эффективной барботажной
промывки. Минимальную скорость пара в отверстиях, обес-печивающую беспровальный режим работы дырчатого щита, можно определить из условия равенства перепада давления на щите и в слое воды, столба жидкости и поверхностного натяжения F=Fд+Fσ. Сила, обусловленная гидравлическим сопротивлением при проходе пара через отверстие и слой воды, равна
(11.44)
где ζотв, ζсл — коэффициенты сопротивления при прохож-дении пара через отверстие дырчатого щита и слои воды; Η — действительная высота барботажного слоя H=h+(5—10) мм.
Сила, обусловленная тяжестью столба жидкости, равна
Fд=πR12gρ'hур, (11.45)
где hур — весовой уровень над дырчатым щитом. Сила, поверхностного натяжения составляет
Fσ=2πR1σ. (11.46)
(11.47)
Если пренебречь
сопротивлением на барботажном
слое [т. е. принять ζсл(Н/2R1)
≈0],
то
(11.48)
Скорость пара, рассчитанная по (11.48), несколько выше той скорости, при которой обеспечен беспровальный режим работы паропромывочного устройства.
При принятом диаметре отверстия в дырчатом щите (dотв=6÷10 мм) число отверстий определяется из уравнения материального баланса
m=M"/(0,785d2отвρ"w"), (11.49)
где М" — массовый секундный расход пара; w" — скорость пара в отверстиях, определяемая по (11.48).
Глава двенадцатая
СЕПАРАЦИЯ ПАРА