Номер ітераційного кроку
|
Вхід теплоносія в випарну ділянку
|
Вихід теплоносія з випарної ділянки
|
|
1
|
2
|
3
|
1
|
2
|
3
|
|
0
|
1/81,25
|
1/75,21
|
0
|
1/57
|
1/51,4
|
|
9,5
|
8,5
|
8,43
|
9,27
|
8
|
8,01
|
|
708
|
634
|
629
|
426,5
|
368
|
368,5
|
|
1.0
|
0,12
|
0,01
|
1.0
|
0,16
|
0,01
|
|
81,25
|
75,21
|
74,8
|
57
|
51,4
|
51,44
|
Таким чином коефіцієнти тепловіддачі
від труб робочому тілу на вході і виході з випарної ділянки відповідно
дорівнюють
; .
Число труб поверхні нагріву при
відомому внутрішньому діаметрі труб, швидкості та параметрах теплоносія на
вході в ці труби визначиться на основі рівняння нерозривності струменя:
.3 Розрахунок площі поверхні нагріву
та довжини труб
Випарна ділянка
Площа нагріву випарної ділянки
розраховується як:
.
Коефіцієнт теплопередачі в
розрахункових перерізах:
- вхід теплоносія у випарну
ділянку
- вихід теплоносія з випарної
ділянки
.
Усереднений коефіцієнт теплопередачі
на випарній ділянці
.
Більший температурний напір
.
Менший температурний напір
.
Температурний напір на випарній
ділянці
.
Розрахункова площа нагріву випарної
ділянки
,
враховуючи коефіцієнт запасу
,
Довжина труб випарної ділянки
,
тут .
Економайзерна ділянка
Теплофізичні властивості робочого
тіла визначаються в залежності від його тиску та температури:
- вхід робочого тіла в
економайзерну ділянку
(;
;
):
коефіцієнт теплопровідності
матеріалу труби (сталь Х18Н10Т) (табл. II.5
[1]):
,
коефіцієнт теплопровідності
матеріалу труби (сталь Х18Н10Т) (табл. II.5
[1]):
,
Більший температурний напір
.
Менший температурний напір
.
Температурний напір на
економайзерній ділянці
.
Орієнтовно оцінюємо площу поверхні
економайзерної ділянки
Приймаємо: ;
Орієнтовна площа нагріву економайзерної
ділянки
,
враховуючи коефіцієнт запасу
;
Орієнтовна довжина труб
економайзерної ділянки
.
Площа поверхні міжтрубного простору(
з ескізу)
.
Масова швидкість робочого тіла
;
Число Рейнольдса в розрахункових
перерізах:
- вхід робочого тіла в
економайзерну ділянку
.
При поперечному омиванні трубного
пучка потоком однофазного робочого тіла коефіцієнт тепловіддачі від труби до
робочого тіла дорівнює:
, де
- при коридорному
розташуванні труб
Коефіцієнт теплопередачі:
,
Розрахункова площа нагріву
економайзерної ділянки
,
враховуючи коефіцієнт запасу
.
Похибка розрахунку
;
, тому довжина труб
економайзерної ділянки
.
Середня довжина труб парогенератора
2.
Конструктивний розрахунок парогенератора
парогенератор теплоносій
гідродинамічний паросепараційний
2.1 Основні конструктивні
характеристики пучка теплообмінних труб ПГ АЕС
Внутрішній діаметр камери
теплоносія:
, де
- швидкість
теплоносія в камері;
Крок труб по периметру колектора в
поперечному ряду отворів, по внутрішній поверхні:
Кількість труб в одному поперечному
ряді половини колектора, враховуючи зазори (10% периметру):
Кількість рядів труб по вертикалі:
Зовнішній діаметр камери теплоносія:
, де
- приймаємо
товщину стінки колектора.
Ширина половини напівпучка:
.
Приймаємо крок труб (стор.38[1]):
.
Висота пучка труб:
.
Орієнтовний радіус корпуса:
Зазор між корпусом та колектором:
.
Зазор між пучками приймаємо рівним:
;
Внутрішній радіус корпусу
парогенератора
Розрахунок довжини пучка:
;
,
де ;
2.2 Розрахунок зануреного дірчатого
листа
Для виконання розрахунку приймаємо:
середній ваговий рівень дзеркала
випаровування на 75 мм вище дірчатого листа:
(
мм )
крайовий кут ;
діаметр отворів дірчатого листа (
мм );
швидкість пари в отворах дірчатого
листа на 20% вище ніж мінімально допустима. На основі оціночних розмірів і
ескізного опрацювання ширина дзеркала випаровування 2,33
(м ).
Приведена швидкість пари:
Частка перетину, зайнята паром:
Дійсний рівень водяного об'єму:
м
Середній радіус бульбашок пари, що
утворюються над дірчатим листом:
м
Швидкість пари в отворах дірчатого
листа:
мінімально допустима:
фактична з урахуванням коефіцієнта
запасу:
Необхідна сумарна площа дірчатого
листа:
Площа дірчатого листа:
Відносна площа перерізу отворів
дірчатого листа:
Коефіцієнт місцевого опору отворів
дірчатого листа:
Товщина парової подушки під дірчатим
листом:
розрахункова:
фактична:
Сумарна кількість отворів у
дірчатому листі:
Крок отворів по їх розташуванню по
вершинах квадрата:
2.3 Режимні та конструктивні
характеристики паросепараційного пристрою горизонтального
ПГ
Для виконання розрахунку приймаємо:
приймаємо значення вологості пари на
вході в сепаратор із запасом 20%;
ширину пакету жалюзі мм;
вологість пари на вході в жалюзійний
сепаратор (5-10)%, яка має місце при дотриманні нерівності ,
де
;
масовий паровміст на вході в
сепаратор ;
кут нахилу жалюзі ;
число рядів жалюзі ;
коефіцієнт нерівномірності швидкості
по висоті жалюзі
перевищення вісі
верхнього ряду труб поверхні нагріву над діаметральною площиною корпусу ПГ Dl
= 72мм
Швидкість пари на вході в сепаратор:
критична:
з урахуванням коефіцієнта запасу:
Прохідний перетин сепаратора:
де ширина
пакету жалюзі в одному ряді:
Висота жалюзійного сепаратора:
м
Крок розташування рядів жалюзійного
сепаратора:
м
Відстань від горизонтальної
діаметральної площини корпусу парогенератора до верхньої кришки (виходу пари)
жалюзійного сепаратора:
=
м
Дійсна висота парового простору:
м
При цьому
м
<
Оскільки < то установка
жалюзійних сепараторів забезпечує якісну сепарацію.
3.
Розрахунок на міцність
.1 Розрахунок камери теплоносія
Розрахунковий тиск
;
Номінальна допустима напруга при для сталі , густина
Коефіцієнти міцності для
послаблюючих рядів отворів
Поперечного
;
Повздовжнього
;
косого напряму
,
де ;
-
діаметр
отвору під трубу; - при коридорному
розташуванні отворів.
Для розрахунку товщини стінки
використовується найменший коефіцієнт:
Маса колектора
.
.2 Розрахунок верхньої конічної
частини колектора
Кут нахилу приймаємо
α
= 90 < 450
Рисунок 3.1- Верхня конічна частина
колектора
Розрахунковий тиск
;
Номінальна допустима напруга при для сталі , густина
Поправка на корозію с = 3 мм
Коефіцієнт міцності для конічної
перехідної ділянки без послаблюючих отворів і звареної рівноміцним швом
приймається φ = 1
Розрахуємо товщину стінки:
.3
Розрахунок
на міцність центральної обичайки
Рисунок 3.2 - Центральна обичайка
горизонтального парогенератора
Матеріал сталь 22К
Розрахунковий тиск:
;
Номінально допустиме напруження при для
сталі 22К за табл.П.7 [1]
Приймаємо товщину стінки Sоб
= 65 мм;
Добавка на корозію С = 3 мм;
Середній радіус обичайки:
Діаметр отвору для колектора dк
= 760 мм
Діаметр отвору для продувки dпр
= 97 мм
Відстань між осями отворів для
колекторів з розрахунку конструктивних характеристик пучка:
поперечна lпоп
=1340 ;
повздовжня lповз
=1340
Кути кромок отворів (рис.3.1):
a =27о
a1 =11o
a2
= 44o
Характеристики отвору для колектора
як еліпса, що лежить на циліндричній поверхні:
велика вісь (гіпотенуза прямокутного
трикутника PHM)
, де
- мала вісь:
Середній діаметр отворів для
колектора (еліпса):
Відстань між кромками отворів для
колектора та продувки
Відстань між кромками отворів для
колекторів:
Перевірка, чи є ряд отворів dк
та dпр
послаблюючим рядом отворів:
l
<
l’
,
отже ряд послаблюючий
Перевірка, чи є два отвори для
колекторів dк
послаблюючим рядом отворів: l1
> l’
,
отже ряд не є послаблюючим.
Визначення коефіцієнта міцності φ1
при послаблюючому ряду отворів dк
та dпр
:
середній діаметр послаблюючих
отворів:
- поперечний крок отворів по довжині
дуги :
- повздовжній крок отворів:
- параметр
Розрахунковий діаметр неукріпленого
отвору не повинен перевищувати допустиме значення:
Так, як dк<dп
, то отвір необхідно укріпити штуцером з такими
розмірами:
Тоді площа укріпленого перетину
штуцера:
Коефіцієнт міцності:
Тоді розрахункова товщина стінки:
Прибавка до розрахункової товщини
стінки: С = 0,003 м
Перевірка правильності застосування
формули:
,
тому формула для розрахунку товщини
стінки центральної обичайки справедлива.
.4 Розрахунок на міцність
периферійної обичайки
Матеріал периферійної обичайки -
сталь 22К
Розрахунковий тиск:
;
Номінально допустиме напруження при для
сталі 22К за табл.П.7 [1]
Приймаємо товщину стінки і добавку:
,
;
Середній радіус обичайки:
Діаметр отворів паровідвідних труб:
Відстань між кромками отворів:
Мінімальна відстань між двома не
послаблюючими отворами:
Перевірка, чи є два отвори для
паровідвідних труб d
послаблюючим рядом отворів: l
<
l’
, отже ряд не є послаблюючим.
Визначення коефіцієнта міцності φ
при
одиночному отворі для паровідвідної труби:
Параметр А:
Розрахунковий діаметр неукріпленого
отвору не повинен перевищувати допустиме значення:
Отже діаметр отвору не перевищує
допустиме значення
Розрахункова товщина стінки:
.5
Розрахунок на міцність днища
Матеріал днища сталь 22К
Розрахунковий тиск:
;
Номінально допустиме напруження при для
сталі 22К за табл.П.7 [1]
Мінімально допустима висота днища
Визначення коефіцієнта міцності φ
при
одиночному отворі для лазу:
Параметр А:
Розрахунковий діаметр неукріпленого
отвору не повинен перевищувати допустиме значення:
Отже діаметр отвору лазу не
перевищує допустиме значення
Умова виконується
3.6
Розрахунок на міцність колектора паропроводу
Матеріал колектора паропроводу сталь
22К
Розрахунковий тиск:
;
Номінально допустиме напруження при для
сталі 22К за табл.П.7 [1]
Визначимо необхідний діаметр
колектора паропроводу:
площа перерізу колектора
паропроводу:
, де
Wп=50
- швидкість пари в колекторі
Приймаємо товщину стінки і добавку:
,
;
Відстань між кромками отворів:
Мінімальна відстань між двома не
послаблюючими отворами:
Перевірка, чи є два отвори для
паровідвідних труб d
послаблюючим рядом отворів: l
<
l’
, отже ряд не є послаблюючим.
Визначення коефіцієнта міцності φ
при
послаблюючій дії одного отвору паропідвідної труби:
при А ³
1
Розрахунковий діаметр неукріпленого
отвору не повинен перевищувати допустиме значення:
Так, як dк<dп
, то отвір необхідно укріпити штуцером з такими
розмірами:
Тоді площа укріпленого перетину
штуцера:
Коефіцієнт міцності:
Розрахункова товщина стінки:
4. Гідродинамічний
розрахунок
Визначимо коефіцієнти тертя для
кожної ділянки: 1 - підведення теплоносія; 2 - трубки; 3 - відведення
теплоносія.
шорсткість внутрішньої поверхні труб
мм;
колектора (
мм );
м ;
Місцевий опір на першій і на третій
ділянках відсутний, і на другій ділянці - вхід з роздаючої камери в труби,
вихід визначаємо з номограм:
, де
Масова швидкість теплоносія на
ділянках 1 і 3:
На ділянці 2:
Гідравлічні опори на даних ділянках:
питомий об’єм теплоносія в трубному
пучку:
довжина камер (колекторів)
підведення і відведення теплоносія:
l1 = Rкорп +
0,7( м ) = 1,52 + 1 = 2,52 м ;
Гідравлічний опір парогенератора по
тракту теплоносія:
Потужність ГЦН, що витрачається на
подолання гідравлічного опору парогенератора:
ККД ГЦН
Висновок
В курсовому проекті були проведені
наступні розрахунки:
.Тепловой розрахунок поверхні
нагрівання підтверджує задану продуктивність 2.Конструктівний розрахунок
визначає характерні розміри елементів парогенератора. 3.Розрахунок на міцність
дозволяє визначити основні характеристики міцності елементів парогенератора
.Гідродінамічний розрахунок визначає
необхідну потужність на прокачування теплоносія по контуру. У результаті
розрахунків отримані наступні дані:
.Площа поверхні теплообміну HПГ
= 951,8 м2 2.Коефіціент теплопередачі: на випарній ділянці К=8,01
кВт/ м2К на економайзерній ділянці К=3,2 кВт / м2К 3.Число трубок
n=4059 шт 4.Средняя довжина U-образних трубок ПГ lср=5,538 м 5.D
РПГ по одній петлі ПГ. Р=18,767 кПа
.Потужність ГЦН на прокачування
теплоносія по одній петлі ПГ N=38,77 КВт
Перелік посилань
1. Методичні вказівки до
самостійної роботи по дисципліні "Парогенератори АЕС" для студентів
спеціальності "Атомні електричні станції" В.П. Рожалін. К.: КПІ, 1990
- 80с
2. Розрахунок на міцність
деталей парогенераторів АЕС. Методичні вказівки до проекту по дисципліні
"Парогенератори АЕС" для студентів спеціальності
"Парогенераторобудування" В.К. Щербаков - Київ: КПІ, 1986. 28 с.