Парогенератор ВВЭР-ТОИ. отчет. Отчет по результатам нир. Требования к структуре и оформлению отчета по нир
 Скачать 199.52 Kb.
|
Принцип работы ПГ.При нормальной работе теплоноситель 1-го контура по трубопроводу подается из реактора в "горячий" коллектор ПГ, откуда распределяется по трубам теплообменной поверхности. Проходя внутри труб, теплоноситель 1-го контура отдает тепло испаряемой воде парогенератора (рабочему телу паротурбинной установки) и, охлаждаясь, поступает в "холодный" коллектор, откуда поступает в холодную нитку главного циркуляционного трубопровода и идет в главный циркуляционный насос (ГЦН). Питательная вода поступает по трубопроводу в ПГ, откуда она подается в "горячую" часть теплообменного пучка через систему подачи и распределения питательной воды, благодаря чему частично выравнивается паровая нагрузка по сечению ПГ за счет конденсации избыточного пара. Циркуляция питательной воды в парогенераторе - естественная. Пар, выходящий с испарительного зеркала, осушается в паровом объеме за счет гравитационных сил и идет в паропроводы, откуда по паропроводам подается в турбину. Конструктивная схема ПГ. Парогенераторы блоков АЭС с реакторами ВВЭР-1300 – горизонтально расположенные теплообменные аппараты корпусного типа. В каждой из четырёх циркуляционных петель реактора ВВЭР - 1300 установлено по одному парогенератору. Генерация и сепарация пара осуществляется в одном корпусе, который состоит из центральной (утолщённой) и двух боковых цилиндрических обечаек с приваренными к ним эллиптическими днищами. Материалом корпуса служит сталь 10ГН2МФА. По высоте он условно делится на две части. Верхняя часть предназначена для сепарации пара, а нижняя – для размещения поверхности теплообмена. Трубный пучок теплопередающей поверхности состоит из U-образных трубок с шахматной компоновкой. Материал труб теплопередающей поверхности – аустенитная нержавеющая сталь 12Х18Н10Т. Входные и выходные концы трубок завальцованы с подваркой в вертикальные коллекторы, которые вводятся в корпус через штуцера. Коллекторы подвода и отвода теплоносителя, изготовленные из стали 10ГН2МФА, внутренняя поверхность которых плакирована аустенитной нержавеющей сталью 12Х18Н10Т. Трубы в пучке дистанционируются с помощью фигурных и плоских пластин, причём последние обеспечивают жёсткость дистанционирующей решётки. Питательная вода вводится в парогенератор выше уровня одной трубой называемой коллектором питательной воды. Между коллектором и корпусом ПГ имеется защитная паровая рубашка, которая предотвращает возникновение чрезмерных температурных напряжений в толстостенных элементах. На расстоянии 200 мм от верхнего ряда труб расположен погруженный дырчатый щит, предназначенный для выравнивания скорости выхода пара с зеркала испарения. По всему периметру к щиту приварены листы (закраины), препятствующие выходу пара из межтрубного пространства через проходы для воды. Анализ влияния наличия выделенного экономайзерного участка на характеристики ПГ ВВЭР1300 В рамках расчета парогенератора без выделенного экономайзерного участка производится расчет новой установки, которая еще не выпускается промышленностью. В качестве исходных данных имеем параметры пара, теплоносителя, температура на входе в парогенератор и на выходе из парогенератора и его паропроизводительность. Конструкторский расчет парогенератора – оптимизационная задача, где управляемым параметром является скорость теплоносителя. Будем выбирать скорость теплоносителя таким образом, чтобы она удовлетворяла минимуму критерия оптимальности. 1. Исходные данные Минимальный температурный напор принимаем равным как в ПГ с выделенным экономайзерным участком: :  , при этом не меняем параметры ТН. Найдем давление рабочего тела, используя интерполяцию: 
Табл.1. Исходные данные 2. Определение теплофизических свойств теплоносителя и рабочего тела при данных термодинамических параметрах hпв=f(P2,tпв)=f(  МПа, 225°С)=967.76 кДж/кг – энтальпия питательной водыh'2 =f(P2 ,x)=f(6.374 МПа, 0)=1234.37 кДж/кг – энтальпия воды на кривой насыщения h''2= f(P2 ,x)= f( МПа, 100%)= 2780.32 кДж/кг – энтальпия насыщенияr=h''2 - h'2 =2780.32 – 1234.37=1545.95 кДж/кг – удельная теплота парообразования hвх =f(tвх, P1)=f(330°С, 16.2 МПа)= 1515.15 кДж/кг – энтальпия ТН на входе в ПГ hвых =f(tвых, P1)=f(298°С, 16.2 МПа)= 1326.21 кДж/кг - энтальпия ТН на выходе из ПГ 3. Расчет и построение тепловой диаграммы Определение тепловой мощности парогенератора, используя данные по рабочему телу. Расход воды на продувку принимается равным Dпр=0.005  Dп=0.005 460=2.3 кг/сQпг=(Dп + Dпр) (h'2 - hпв) + Dп r =(460 + 2.3) (1234.37 - 967.76) +460 1545.95 = 834.39 МВт – тепловая мощность парогенератора.Зададим КПД парогенератора и запишем уравнение теплового баланса для ПГ: ηпг=0.98 Qпг=Gтн (hвх - hвых) ηпг=(Dп + Dпр) (h'2 - hпв) + Dп rИз уравнения теплового баланса определим расход теплоносителя Gтн=  = кг/сЗная tвх и t''2, определим большую разность температур:  Определим средний температурный напор:  Построим T-Q диаграмму для рассчитываемого парогенератора, используя полученные данные. T1 соответствует теплоносителю, T2 – рабочему телу.  Рис.1. T-Q диаграмма парогенератора 4. Выбор материала труб теплопередающей поверхности и коллектора теплоносителя Согласно рекомендациям ([1], п.12.1) выбираем следующие марки стали: 12Х18Н10Т – для труб теплопередающей поверхности; 10ГН2МФА – для коллектора теплоносителя и элементов корпуса. 5. Расчет толщины стенок труб теплопередающей поверхности Используются все рекомендации и формулы из ([1], п.14.2). Наружный диаметр труб и внутренний диаметр коллектора теплоносителя принимаем соответственно:  ; Вычислим расчетное давление теплоносителя – давление, с помощью которого определяются размеры деталей ПГ. В соответствии с [1], оно составляется 0.9 максимального давления в элементе, при котором срабатывают предохранительные клапана и устройства. Также предохранительные устройства должны быть подобраны таким образом, чтобы максимальное давление не превышало рабочее более чем на 25%. Расчетное давление теплоносителя:  Переведем расчетное давление теплоносителя из Мпа в кгс/мм2  Расчетная температура стенки труб во входном сечении в первом приближении:  При  для стали 12Х18Н10Т из ([1], с.340, п.11) при помощи интерполяции рассчитаем номинальное допускаемое напряжение: Трубки теплообмена бесшовные. Поэтому принимаем коэффициент прочности  .Тогда толщина стенки труб теплопередающей поверхности может быть рассчитана по следующей формуле:  Прибавка к толщине на минусовой допуск  Прибавка к толщине на утонение за счет коррозии  Утолщение по технологическим, монтажным и другим причинам проектирующих и изготавливающих предприятий  Овальность трубы  , толщина стенки в первом приближении  Утонение стенки в месте гибов  Таким образом, общая прибавка к толщине:   Из стандартного ряда принимаем ближайшее значение толщины трубки поверхности теплообмена по ГОСТ 9941-81 Внутренний диаметр труб:  Площадь живого сечения трубы:  6. Расчет числа труб теплопередающей поверхности Согласно рекомендациям ([1], п.11.5) диапазон изменения скорости теплоносителя в трубках теплопередающей поверхности от 3 до 5 м/с. Принимаем скорость ТН на входе в трубки
 Определим среднюю плотность ТН на входе в трубки:  Из уравнения неразрывности определим число труб теплопередающей поверхности:  , где – площадь живого сечения всех трубок ПГ; – внутренний диаметр трубки; – расход теплоносителя.Тогда число трубок:
 7. Расчет площади теплопередающей поверхности испарительного участка ПГ Исходные данные:
Табл.2. Исходные данные для расчета площади теплопередающей поверхности испарительного участка ПГ Площадь теплопередающей поверхности рассчитывается по формуле:  , где – средний коэффициент теплопередачи на испарительном участке; – средний температурный напор на испарительном участке: Так как отношение  , то коэффициент теплопередачи рассчитывается по формуле:  Так как материал трубок поверхности нагрева аустенитная нержавеющая сталь марки 12Х18Н10Т, то термическое сопротивление оксидных пленок  ([1], п.8.1, стр 144).Коэффициент теплоотдачи от теплоносителя к стенке:  Коэффициенты  и  в расчете можно принять равными единице.Для точности расчета теплоотдачу на испарительном участке будем считать для входного и выходного участков (по ТН), то есть считаем коэффициент теплопередачи во входном сечении испарителя и в выходном сечении испарителя. Коэффициенты теплопередачи входного и выходного сечений испарителя должны отличаться не более чем на 25%, иначе будет необходимо разбивать испарительный участок ПГ пополам и считать коэффициенты теплопередачи для трех сечений: входное, выходное и середина. Теплоноситель движется внутри трубок, поэтому гидравлический диаметр равен внутреннему диаметру трубки поверхности нагрева. Скорости теплоносителя на входе и выходе трубки:
 Здесь  - плотность теплоносителя на входе в трубки испарителя; - плотность теплоносителя на выходе из трубок испарителя.
 Где:  – кинематическая вязкость на входном участке; – кинематическая вязкость на выходном участке.Коэффициенты теплопроводности ТН и критерии Прандтля:    
 и  :
 Теплоотдача от стенки к РТ в испарителе ПГ происходит в условиях кипения в большом объеме. Поэтому согласно рекомендациям ([1], п.6.3, стр 113) выбираем следующую формулу для расчета коэффициенты теплоотдачи РТ (  . Определим коэффициент теплоотдачи РТ по следующей формуле: , где q – плотность теплового потока.Это уравнение решают методом последовательных итераций: ориентировочно задаются значением  , рассчитывают значение  ,  , затем определяют  . Если выполняется условие  , то расчет заканчивается. Если условие не выполняется, то расчет продолжается и в качестве нового значения q принимается  .Для первой итерации величина  может быть принята равной: , где  – коэффициент теплопроводности, определяется по температуре стенки,  – температурный напор в соответствующем сечении испарителя.Температуры стенки во входном и выходном сечениях испарительного участка можно принять:   Коэффициенты теплопроводности стенки во входном и выходном сечениях испарительного участка:  ;  .Температурные напоры на входе и выходе испарительного участка:   Коэффициент теплопередачи на входном участке испарителя: 
Заканчиваем расчет и принимаем 
Заканчиваем расчет и принимаем 
 и  должны различаться не более чем на 25%.
Средний коэффициент теплопередачи: 
 |
МВт
