Главная Обратная связь

Дисциплины:






парогенератори та теплообмінники АЕС 2 страница



2.1.6 Термічний опір стінки труби

,

де - товщина стінки труби, м; - коефіцієнт теплопровідності матеріалу труби, . Так як теплопровідність матеріалу залежить від його температури, то в першому наближенні можна прийняти , де - температура робочого тіла.

2.1.7. Термічний опір оксидних плівок приймається .

[l, гл. 6, § 6.1, с. 102-108; § 6.3, с. 113-118; 2, гл. 7, § 7.2, с. 204-213, 3, гл. 14, §14.1, с. 226-230; § 14.2, с. 230-235; 4, гл. 4, § 4.2, с. 139-144; 6; 9; гл. 4, § 4.2, с. 51-53; гл. 5, с. 63-65]

2.2 Задачі для самостійної роботи

2.2.1 Для горизонтального парогенератора з природною циркуляцією робочого тіла розрахувати коефіцієнти тепловіддачі від теплоносія до стінки труби в опорних точках теплової діаграми, від стінки труби до робочого тіла на вході і виході випарної ділянки, кількість труб поверхні теплообміну. Вихідні дані наведені в табл. 2.1.

Таблиця 2.1

№ варіанта , , , , , ,
+ 12,5   14 1,4 4,5  
- 11,5   12 1,2 3,5  
+ + + + + +
+ + + + - +
- + + + + -
- + + + - -
+ + + + + +
+ + + + - +
- + + + + -
- + + + - -

 

Приклад розв’язку задачі за даними варіанта 8

У даному випадку слід розглядати три опорні точки теплової діаграми:

1) вхід теплоносія у випарну ділянку (в парогенератор);

2) вхід теплоносія в економайзерну ділянку (вихід з випарної ділянки);

3) вихід теплоносія з економайзерної ділянки (з парогенератора).

Для зазначених перетинів поверхні нагріву за заданим значенням тиску і температури теплоносія визначаються питомий об’єм, динамічна в'язкість, коефіцієнт теплопровідності і число Прандтля:

вхід теплоносія у випарну ділянку ( , ):

;

;

;

;

вхід теплоносія в економайзерну ділянку ( , ):

;

;

;

;

вихід теплоносія з економайзерної ділянки ( , ):

;

;

;

.

Так як масова швидкість теплоносія в силу сталості прохідного перетину залишається постійною по всій довжині труби поверхні нагріву, то її можна розрахувати за відомими значеннями параметрів у вхідному перетині:



Число Рейнольдса в розрахункових перетинах:

на вході теплоносія у випарну ділянку

;

на вході теплоносія в економайзерну ділянку

;

на виході теплоносія з економайзерної ділянки

.

Коефіцієнт тепловіддачі від теплоносія до стінки труби

на вході теплоносія у випарну ділянку

;

на вході теплоносія в економайзерну ділянку

;

на виході теплоносія з економайзерної ділянки

.

Для визначення коефіцієнта тепловіддачі від стінки труби до робочого тіла необхідно знати коефіцієнт теплопровідності матеріалу труби, що залежить від температури стінки, яка в першому наближенні для розрахункових перерізів:

на вході теплоносія у випарний ділянку:

;

,

де - температура насичення при відомому тиску робочого тіла;

на виході теплоносія з випарної ділянки:

;

.

В якості матеріалу труб поверхні нагріву парогенератора АЕС зазвичай використовується аустенітна сталь XI8HI0T. Тоді згідно табл. П.5 коефіцієнт теплопровідності матеріалу труб:

на вході теплоносія в випарну ділянку

;

на виході теплоносія з випарної ділянки

.

На першому ітераційному кроці (рис. 2.1) коефіцієнт тепловіддачі від труби до киплячого робочого тіла в розрахункових перетинах:

на вході теплоносія в випарну ділянку

;

;

;

на виході теплоносія з випарної ділянки

;

;

.

Результати розрахунку коефіцієнта тепловіддачі від труби до робочого тіла на вході теплоносія і його виході з випарного ділянки при подальших ітераціях наведені в табл.2.2.

Таблиця 2.2

Параметр Номер ітераційного кроку
Вхід теплоносія у випарну ділянку Вихід теплоносія з випарної ділянки
;
k, 8,37 7,40 7,33 8,22 6,83 6,67
q, 499,6 441,8 437,6 260,6 216,5 211,4
1,0 0,13 0,01 1,0 0,20 0,02
; 63,62 58,37 57,98 40,34 35,43 34,84

 

Як випливає з наведених в табл. 2.2 результатів, умова (2.4) витримується уже на третьому ітераційному кроці. Отже, значення коефіцієнтів тепловіддачі від труби до киплячого робочого тіла в розрахункових перерізах визначаються величинами, отриманими на цьому ітераційному кроці.

Число труб поверхні нагріву при відомих внутрішньому діаметру труб, швидкості і параметрах теплоносія на вході в ці труби, визначиться на підставі рівняння нерозривності струменя:

.

2.2.2 Для вертикального парогенератора з природною циркуляцією робочого тіла, що генерує насичену пару, розрахувати коефіцієнти тепловіддачі від теплоносія до стінки труби в опорних точках теплової діаграми, від стінки труби до робочого тіла на вході і виході випарної ділянки, кількість труб поверхні теплообміну. Вихідні дані наведені в табл. 2.3.

Таблиця 2.3.

№ варіанта , , , , , ,
+ 6,5   14 1,4 4,5  
- 5,5   12 1,2 3,5  
+ + + + + +
+ + + + - +
- + + + + -
- + + + - -
+ + + + + +
+ + + + - +
- + + + + -
- + + + - -

 

3. Основні конструктивні характеристики пучка теплообмінних труб парогенераторів АЕС. Масова швидкість робочого тіла

3.1. Основні визначення та розрахункові співвідношення

Одним з основних режимних параметрів, що визначають інтенсивність конвективного теплообміну при течії однофазних середовищ, є масова швидкість , . Для робочого тіла в економайзерній і перегрівальній ділянках парогенератора АЕС

,

де - паропродуктивність парогенератора, кг/с; - кратність циркуляції; - площа прохідного перетину міжтрубного простору теплообмінного пучка, .

Площа прохідного перетину міжтрубного простору теплообмінного пучка визначається формою поверхні теплообміну і способом введення поверхні теплообміну в корпус парогенератора. Раціональна форма поверхні нагріву вибирається в основному виходячи з двох умов: досягнення найбільшої компактності і запобігання виникнення температурних напружень.

Для зниження температурних напружень, що виникають через істотне розходження температур теплоносія і робочого тіла, використовують або спеціальні компенсатори, або елементи виконують такими, що самокомпенсуються.

Великий вплив на конструктивну схему парогенератора надають способи введення поверхні теплообміну в корпус. Вони бувають: з трубними дошками, зовнішніми колекторами і внутрішньокорпусними колекторами.

Спосіб введення теплообміну в корпус з трубними дошками являє собою найбільш просте конструктивне рішення. Однак його застосування обмежене через температурні напруження, які виникають в трубній дошці від перепаду температур між теплоносієм і робочим тілом. Схема із зовнішніми колекторами здорожує корпус парогенератора, так як передбачає велику кількість вводів і виводів труб через стінку корпусу. Така схема при високих тисках не доцільна. Схема з внутрішньокорпусними колекторами складніше і дорожче, ніж з трубними дошками, але вона значно надійніше.

Площа прохідного перетину міжтрубного простору теплообмінного пучка істотно залежить від розташування поверхні нагріву в корпусі парогенератора.

3.1.1 Прямотрубний пучок з трубними дошками.

Площа прохідного перерізу міжтрубного простору в цьому випадку

,

де - площа трубної дошки, ;

,

- діаметр трубної дошки, м:

,

- кількість труб, розташованих по діагоналям шестикутника, вписаного в коло діаметром ; ,

- крок розташування труб по вершинам рівностороннього трикутника – гексагональна упаковка труб, ;

– кількість труб у пучку, шт.; - зовнішній діаметр труб, .

3.1.2 Вертикальний гвинтовий змійовиковий трубний пучок з внутрішнім колектором.

Для даної конструкції теплообмінного пучка площа прохідного перетину міжтрубного простору, :

,

де - середній діаметр бухти труб міжтрубного простору теплообмінної поверхні нагріву, , ; - кількість шарів навивки, ; - число цих рядів уздовж твірної колектора; - крок між шарами навивки, м, .

Діаметр першого шару змійовиків , , визначиться величиною зовнішнього діаметра колектора , , і лінійними розмірами вузлів приєднання труб до роздавальної і збиральної камер колектора:

.

Діаметр останнього шару змійовиків можна розрахувати на підставі вже відомих величин, м:

.

3.1.3. Внутрішньокорпусний колектор для введення поверхні нагріву.

Внутрішній діаметр колектора для підводу (відводу) теплоносія до труб поверхні нагріву згідно рівнянню нерозривності струменя, м:

.

де - витрата теплоносія, кг/с; – питомий об’єм теплоносія, ; швидкість теплоносія в колекторі, .

Зовнішній діаметр колектора визначиться його внутрішнім діаметром і товщиною стінки колектора , :

.

При відомому внутрішньому діаметрі колектора та обраних кроках отворів в колекторі під труби поверхні нагріву можна визначити число отворів (труб) по периметру колектора, тобто в одному поперечному ряді

і число цих рядів уздовж твірної колектора

,

де - крок труб (отворів) по периметру колектора в поперечному ряді отворів, віднесений до внутрішньої поверхні колектора; - число труб поверхні нагріву.

Розглянутий крок отворів має змінне значення по товщині стінки колектора, яка поступово зростає при переході від внутрішньої до зовнішньої поверхні стінки. Це пов'язано з тим, що отвори свердлять строго по радіусу колектора.

Поряд із зазначеним кроком при формуванні поля отворів вибирається також крок між рядами отворів вздовж твірної колектора , який зберігає, на відміну від , своє числове значення як для внутрішньої, так і для зовнішньої поверхні стінки колектора .

Рекомендовані числові значення і залежать від взаємного розташування отворів: при коридорному розташуванні зазвичай , для шахового розташування можна рекомендувати ; .

При визначенні числа отворів і слід враховувати особливості форми трубного пучка, необхідність дистанціювання труб і т. ін.. Наприклад, при виконанні поверхні нагріву у вигляді вертикального гвинтового змійовикового трубного пучка фактичне число отворів у поперечному ряді по периметру колектора при шаховому їх розташуванні з урахуванням приварки по твірній шести пластин для дистанціювання труб:

.

Для горизонтально розташованого трубного пучка, набраного з U-подібних труб, під’єднаних до роздавального і збирального колекторів (горизонтальний парогенератор до блоку з реактором ВВЕР), необхідно врахувати особливість конструкції, при якій частина периметру колекторів (приблизно 10%) залишається вільною від отворів. У формуванні трубного пучка у вертикальному перерізі парогенератора у цьому випадку приймає участь 50% загального числа труб. З урахуванням вище сказаного, трубний пучок зручно конструювати, приймаючи в розрахунок отвори у поперечному ряді, що приходяться на півпериметр колектора:





sdamzavas.net - 2019 год. Все права принадлежат их авторам! В случае нарушение авторского права, обращайтесь по форме обратной связи...