- •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
12.2. Жалюзийная сепарация
Для увеличения эффективности процесса отделения влаги от пара (процесса сепарации) используют специальные сепарирующие устройства, которые устанавливают в паровом пространстве (в верхней части) барабанов-сепараторов. В этом случае в сепарирующие устройства входит пароводяной поток, частично подсушенный вследствие отделения влаги гравитационным способом в паровом пространстве. В ядерных энергетических установках (парогенераторах и барабанах реакторов) нашли широкое применение жалюзийные сепараторы.
В парогенераторах блоков с ВВЭР-440 и ВВЭР-1000 применяются жалюзи высотой соответственно 920 и 490 мм. В парогенераторах блоков ВВЭР-440 жалюзи установлены с малым углом к горизонту, а в парогенераторах ВВЭР-1000 — под углом 60° к горизонту.
Конструкционная форма жалюзийных пластин, нашед-ших наибольшее распространение в ядерной энергетике, представлена на рис. 12.3,а—в.
Пароводяной поток, проходящий по волнообразным ка-налам, многократно изменяет свое направление. При резком изменении направления потока (на поворотах) инерционные силы, действующие на капли жидкости, отбрасывают их на противоположные стенки пластин. Кроме того,
Рис. 12.3. Конструкционные формы и расположение пластин жалюзий-ного сепаратора
при резком изменении направления потока капли жидкости в силу инерционности стремятся пройти некоторое расстояние прямо, при этом встречают стенку пластины и прилипают к ней.
Совместное действие инерционных и центробежных сил на капли, Движущиеся в паровом потоке, при резком из-менении его направления создает условия для сепарации влаги из пара. Капли влаги, осевшие на стенках пластин, стекаю в виде жидкостной пленки вниз под действием силы тяжести. Если скорость пара, протекающего по волно-образным каналам сепаратора, меньше той, при которой со стен срывается жидкостная пленка, то на выходе из жалю-зийного сепаратора пар будет иметь влажность меньше начальной, с которой он вошел в сепаратор, т. е. в этом случае сепаратор работает эффективно.
Конструкционная форма, геометрические размеры пла-стин и их пространственное расположение сильно влияют нa режим сепарации. Немалое влияние на процесс отделения влаги в жалюзийных сепараторах оказывает дисперсность пароводяного потока и число капель жидкости в нем (входное влагосодержание). Предельно допустимая скорость пара в каналах, при которой начинается срыв жидкостной пленки и капель со стенки, носит название критической скорости. При проектировании жалюзийных сепараторов конструкционная форма выбирается такой, При которой действительная скорость пара в волнообразных каналах всегда меньше критической. Тогда осевшие на стенке капли жидкости не попадут обратно в паровой
поток, а будут удалены из пакета сепаратора через специ-альные водоотводящие трубы. В общем случае критическая скорость пара зависит от нескольких параметров: влажности пара и дисперсности влаги, высоты жалюзи Н и угла наклона жалюзийных платин β, шага между пластинами S, высоты волны h и числа волн, радиуса волны R и глубины пакета (a+b+l). На критическую скорость оказывают влияние также конструкционная форма устройства для отвода отсепарированной жидкости и пространственное расположение направления потока на входе в пакет и выходе из него. Сложность процесса сепарации пара и многообразие определяющих факторов не дают возможности в настоящее время составить правильные физические и математические модели, с помощью которых аналитическим путем определялась бы критическая скорость пара или влажность его на выходе из сепаратора. До настоящего времени достоверным остается только экспериментальный способ.
Экспериментальные исследования по определению кри-тической скорости в жалюзийных сепараторах с различными геометрическими характеристиками и с различными устройствами для отвода отсепарированной влаги были выполнены в работе [11]. В этих исследованиях были ис-пользованы жалюзийные пластины, состоящие из двух волн (рис. 12.3,а, б) и имеющие глубину пакета в согнутом состоянии 80 мм (a+b+l=80 мм), S=10 мм, R=7 мм. Опыты проводились на воздуховодяных смесях при изменении высоты пакета, угла наклона пластин и влажности.
Увеличение глубины пластин приводит к повышению значения критической скорости, поскольку уменьшается толщина стекающей пленки воды из-за распределения ее по большей поверхности. Увеличение же числа волн (более двух) не улучшает заметно процесс сепарации в пределах первой волны. Уменьшение шага между жалюзи приводит к увеличению их числа и к возрастанию активной поверхности сепаратора, вследствие чего возможно уменьшение толщины пленки отсепарированной жидкости и увеличение скорости пара в сепараторе вследствие загромождения площади проходного сечения. В связи с этим использование шага S<10 мм нецелесообразно из-за уменьшения ширины каналов и возможности перекрытия их отсепарированной жидкостью.
На основании выполненных экспериментальных иссле-дований в [11] рекомендуется в конструкциях использовать пластины типа изображенных на рис. 12.3,б со смещенным
выходным сечением канала относительно входного. Наи-более эффективная сепарация достигается при смещении выходного листа жалюзи по оси на 0,55 входной ширины канала. В этом случае обе выходные поверхности каждого листа собирают равнозначное количество влаги.
Для улучшения сепарации мелкодисперсной влаги в [11] предлагается использовать двухпакетные жалюзий-
Рис. 12.4. Схема сепара-тора с дренажом по на-клонному днищу
ные сепараторы (рис. 12,3,в). В первом по ходу смеси пакете сепарируется основное количество крупнодисперсной жидкости. Во втором пакете устанавливаются пластины с увеличенной высотой волны, в результате чего обеспечи-вается возрастание угла поворота потока в каналах и уменьшение ши-рины каналов в местах поворота. Возрастание скорости потока, вы-званное уменьшением ширины ка-нала, и увеличение поворота приводят к увеличению инерционных сил, действующих на капли и от-брасывающих их на поверхность жалюзийного листа.
Применение двухпакетного жа-
люзийного сепаратора возможно при отсутствии ограниче-ний в размерах. При конструировании жалюзийных сепа-раторов следует учитывать условия отвода отсепарированной влаги из пакета. При стекании водяной пленки вниз возможно ее утолщение и накопление жидкости в нижней части сепаратора. При неудовлетворительном отводе накопленной жидкости возможен ее срыв и вынос из сепаратора. Выполненные автором [11] исследования по выбору дренажного устройства для жалюзийного сепаратора сви-детельствуют о том, что наибольший эффект дает та кон-струкция, в которой жалюзи установлены на глухое днище, наклоненное в сторону движения осушаемой смеси (рис. 12.4). В эту же сторону дренируется стекающая с жалюзи отсепарированная жидкость. Проходное сечение пакета увеличивается в нижней части по направлению движения пара, поэтому наиболее нагруженные жидкостные нижние участки жалюзи и днище, по которому стекает жидкость, находятся в зоне пониженных скоростей. Вертикальное расположение жалюзийного сепаратора дает наибольший эффект отделения влаги из пара, и при этом возможна
наибольшая критическая скорость в сепараторе. Отклонение жалюзийных пластин от вертикального положения снижает эффективность сепарации и критическую скорость пара. Увеличение высоты пластин и входной влажности пара также снижает критическую скорость.
По результатам выполненных экспериментальных ис-следований на пакетах высотой 1000, 700 и 400 мм при углах наклона каждого из них к вертикали, равных соответственно 0; 22,5; 45 и 67,5°, и входной влажности от 1—3 до 45—55% в [11] была получена эмпирическая зависимость
(12.12)
Известно большое число эмпирических формул по оп-ределению критической скорости пара в жалюзийных се-параторах, имеющих ограниченное применение. Попытка получить обобщающую зависимость была сделана в [42]:
(12.13)
(12.14)
где A=0,95 при H=500 мм; A=0,85 при H=1000 мм при