№ итерации
|
1
|
2
|
3
|
1
|
2
|
3
|
4
|
м2*К/квт01/50.31/45.3101/18.531/14.381/16.56
|
|
|
|
|
|
|
|
К КВт/м2*К8.147.16.48.095.635.185.07
|
|
|
|
|
|
|
|
q, кВт/м2
|
262.8
|
226.35
|
222.8
|
63.1
|
43.92
|
40.41
|
39.55
|
q, %10.1570.016110.440.0870.0022
|
|
|
|
|
|
|
|
кВт/м2*К50.3
|
45.31
|
44.81
|
18.53
|
14.38
|
13.56
|
13.36
|
|
Число труб поверхности нагрева n при известных внутреннем диаметре труб,
скорости и параметрах теплоносителя на входе в эти трубы определяется на
основании уравнения неразрывности струи:
(шт).
1.4 Расчет площади нагрева ПГ
Коэффициент теплопередачи в расчетных сечениях:
На
входе теплоносителя в испарительный участок:
на
выходе теплоносителя из испарительного участка
Среднее
значение коэффициента теплопередачи на испарительном участке
кВт/м2·К
Средний
температурный напор на участке
Dtєк=(Dtб-Dtм)/ln(Dtб /Dtм)
(0С)
Расчётная
площадь поверхности нагрева испарительного участка
р = (м2)
Итого
расчетная площадь поверхности нагрева ПГ с учётом Кзап=1.125 -
коэффициент запаса
пг= 1.125·6501 =
7313.6 (м2)
Длина
труб ПГ
=
Hпг/(dн-dвн))
(м)
Длина
одной трубы l = L / n, где n полное число труб
=
161666.05/8104= 19.95 ( м )cp=HПГ / (2**dCP*n)=7313.6 / (2**0.5*(0.024+0.016)*8104)=7.182 (м)
2.
Конструкционный расчёт элементов парогенераторов
.1
Расчет коллектора подвода теплоносителя к трубам поверхности нагрева
Внутренний
диаметр колектора принимаю dвнк=0.95 (м)
Материал
камеры - Сталь 10ГН2МФА
=10.3
(м/с)
Расположение
отверстий под трубы в камере - шахматное
Шаг
труб (отверстий) по периметру коллектора в поперечном ряде отверстий,
отнесенный к внутренней поверхности коллектора;
(S1)=1.5·dн =1.5·16·10-3=0.024
м
Диаметр
отверстий под трубы d0 = dн + 0.2мм = 16 + 0.2
= 16.2(мм)
Число
труб поверхности нагрева n = 8104 (шт)
Определяем
число отверстий для труб в поперечном сечении
(
по периметру ) коллектора:
1к’ = ( p * d ) / S1к ;1к’ =
(0.95*p ) / 0.024 » 80 ( шт. )
Определяем
число рядов отверстий вдоль образующей коллектора:
2к’ = n / n1к2к’ = 8104 / 80 = 101
(шт. )
2.2
Габариты трубного пучка
При
известном наружном диаметре коллектора, известном количестве трубок: n1к’,
n2к’, n, рассчитываем габариты трубного пучка, с учетом
известной площади теплопередающей поверхности Нпгр.
1’ = n1к’
* S1к ;2’ = n2к’* S2к ;1’
= 80 * 24 = 1920 ( мм ) ;2’ = 101 * 24 = 2424 ( мм ) ;
Определяем
длину lтр, а следовательно и корпуса парогенератора
об = 2 * (x1 + x2
+ x3 ),
Где
1 = ( dвнк
/ 2 ) + dкол ;3
= 1.5 * b + l1’ ,
где-
расстояние между трубными пучками, принимаемое равным 200 мм.
dкол - толщина коллектора, которая расчитана в п. 3.1
2 =
гдеср.
- средняя длина трубного пучка, lcp=7.182 (м)
x1
= ( 0.95 / 2 ) + 0.1518 = 0.627 ( м )2 =1.769 ( м )3 = 1.5 * 0.2 + 1.920= 2.22 ( м
)пг = 2 * ( 0.627 + 1.769 + 2.22 ) = 9.232 ( м ).
Исходя
из эскизной проработки радиус корпуса парогенератора принимаем
2.4 ( м
)
2.3
Расчет погруженного дырчатого листа
Для
выполнения расчета принимаем:
средний весовой уровень зеркала испарения на 75 мм. Выше погруженного
дырчатого листа.
( мм )
краевой
угол ;
диаметр
отверстий дырчатого листа ( мм );
скорость
пара в отверстиях дырчатого листа 150 ( мм
). На основе оценочных размеров и эскизной проработки ширина зеркала испарения 4.74 (м ).
Приведенная
скорость пара:
(м/с)
Доля
сечения, занятая паром
(0.576+0.0414*6.2)*(0.319)=0.353
Действительный
уровень водяного объема
0.116 (м
)
Средний
радиус пузырей пара, образующихся над дырчатым листом
( м )
Скорость
пара в отверстиях дырчатого листа:
минимально
допустимая
1.51 (
м/с )
фактическая
с учетом коэффициента запаса
1.2 *
1.51=1.81 ( м/с )
Необходимая
суммарная площадь дырчатого листа
7.701 ( м)
Площадь
дырчатого листа:
9.232(4.74-
2*0.45)=35.451 ( м)
Относительная
площадь сечения отверстий дырчатого листа:
Коэффициент
местного сопротивления отверстий дырчатого листа
Толщина
паровой подушки под дырчатым листом
расчетная
фактическая
(м )
Суммарное
количество отверстий в дырчатом листе
( шт )
Шаг
отверстий по их расположению по вершинам квадрата:
18.9 (мм
)
2.4 Режимные и конструкционные характеристики
паросепарационного устройства горизонтального ПГ
В горизонтальных парогенераторах используют наклонные жалюзийные
сепараторы; принимаю значение влажности пара на входе в сепаратор с запасом
20%, ширину налета жалюзи 80 мм. Принимая влажность на входе в жалюзийный
сепаратор
(5-10)%,
которая имеет место при соблюдении неравенства
Массовое
паросодержание на входе в сепаратор 0.9;
Угол
наклона жалюзи ;
Число
рядов жалюзи
Коэффициент
неравномерности скорости по высоте жалюзи
Скорость
пара на входе в сепаратор:
Критическая
с
учетом коэффициента запаса
( м/с )
Проходное
сечение горизонтально расположенного сепаратора
( м)
Ширина
пакета жалюзи в одном ряду
0.489 ( м
)
Высота
жалюзийного сепаратора:
( м )
Шаг
расположения рядов жалюзийного сепаратора
( м )
Расстояние
от горизонтальной диаметральной плоскости корпуса парогенератора до верхней
крышки (выхода пара) жалюзийного сепаратора:
= ( м )
Действительная
высота парового пространства:
( м )
При
этом
( м )
<
Следовательно,
установка жалюзийных сепараторов обеспечивает качественную сепарацию.
.5 Диаметры входных и выходных патрубков рабочего тела,
штуцеров продувки и КИП
Диаметр патрубка подачи питательной воды
( м )
Диаметры
двух отводящих труб:
( м )
Диаметры
раздающих трубок
( м )
Диаметры
рассчитаны при условии, что скорость воды в трубках и коллекторе одинакова.
Диаметры
патрубков отвода пара:
( м )
т.к.
взятая скорость ниже допустимой, то выбранная скорость подходит.
Для
периодической продувки, которая происходит из нижней части корпуса
парогенератора, предусмотрены штуцера d=80 ( мм ).
3.Расчет
на прочность элементов парогенераторов
.1
Расчет толщины стенки коллектора
Коллектор изготовлен из стали 10ГН2МФА
Коллектор должен быть расчитан на давление Р1’=17 МПа, что
соответствует
Рр=1.25×0.9×0.102 Р1’=
1.95 кгс/мм2 и температуру t1’=310C, которой отвечает
номинальное допустимое напряжение [sн] =21.78 кгс/мм2
Коэффициенты прочности для ослабляющих рядов отверстий
Поперечного направления
Продольного
направления
Косого
направления
где
m = S1 / S2 - отношение шагов отверстий соответственно в поперечном и
продольном направлении
S1k=
(S1)=1.5·dн =1.5·16·10-3=0.024
м
находим
находим
находим
=
S1k / S2k =2.4 / 2.4 = 1
Значит
jmin =
0.325
Толщина
стенки камеры
находим
мм
Масса
коллектора
=
rм -
плотность стали 7900 (кг/м3).
М=7900{(101-1)0.024+0.5}*0.785{(1.2536)2-(0.95)2}=12031.76
кг
3.2 Расчет на прочность днища горизонтального парогенератора
[] = (кгс/мм2)
Расчетное
давление Рр=0.9*1.25*0.102*6.2=0.711 (кгс/мм2)
Минимально
допустимая высота днища hд=0.2*dвн=0.2*4.8=0.96 ( м )
Выбираю
hд=1.0 ( м )
( м )
Должны
выполнятся соотношения:
и
С
- прибавка на коррозию, выбираю 4 ( мм )
3.3
Толщина стенки верхней части коллектора
Толщина
стенки конического переходного участка:
( мм )
где
=1 . Необходимо выполнение условий
.005
Условия
выполняются
3.4
Расчет на прочность трубки теплопередающей поверхности
= ( мм )
Значит,
условие выполняется.
3.5
Расчет на прочность центральной обечайки
Материал
обечайки - сталь 22К. Допустимое напряжение [] = 12.7
(кгс/мм). Толщина стенки центральной обечайки без учета С:
.Внутренний
диаметр обечайки
=4. 8 ( м
)
.Принимая
толщину стенки 164 ( м )
.Средний
радиус:
( мм )ср=4964
( мм )
.
Диаметр отверстий для коллектора dк=1101.8 ( мм )
.
Диаметр отверстий для продувки
При
0.67<fо<1
(м)
.
Расстояние между осями отверстий для коллекторов: lпр=1900(мм)поп=1900
( мм ).
.
Углы кромок отверстий
sin
= ( мм )
= ( мм )
.
Характеристики отверстий для коллектора, как эллипса лежащего на цилиндрической
поверхности радиуса:
большая
ось
( мм )
( мм )
( мм )
.Средний
диаметр отверстия для коллектора
( мм )
10.Растояние
между отверстиями для коллектора и продувки
( мм )
.Проверим,
является ли ряд отверстий dк и dпр ослабляющим рядом
( мм )
( мм )
т.к.
и то ряд
отверстий для коллекторов и ряд dк и dср являються
ослабляющими
.
Расчетное давление 6.2 Мпа, температура tp=ts=278 0C
[] = 12.7 кгс/мм2
.Определение
коэффициента прочности
( мм )
а= ( мм ) b761.55 (
мм )=b/a=761.55/750=1.015, где b-поперечный шаг отверстий по длине дуги
При
ослаблении действий ряда отверстий для коллекторов
Аналогично
при укреплении обоих отверстий для коллекторов штуцерами . При определении расчёта толщины стенки центральной
обечайки имееми - С= 167-5=162 (мм). Полученный результат
удовлетворяет условию.
Толщина
стенки центральной обечайки
,
.6
Расчёт на прочность переферийной обечайки
Используя
сталь 22К номинально допустимое напряжение
f(ts=2820C)=12.7 , Р2=6.2Мпа
Используя
формулу
( мм )
С=3
мм; = 110 ( мм )
3.7
Расчёт на прочность деталей парогенератора
Таблица
3.1
Деталь
|
Рр, Tp, 0CМатериал, мм
|
|
|
|
Центральная oбечайка
|
0.711
|
281
|
22К
|
167
|
Коллектор
|
1.95
|
310
|
10ГН2МФА
|
151.8
|
Переходная часть коллектора
|
1.95
|
310
|
10ГН2МФА
|
47.13
|
Днище
|
0.711
|
281
|
22К
|
168
|
Трубки нагрева
|
1.95
|
330
|
Х18Н10Т
|
1.015
|
4. Гидродинамический расчет
Шероховатость
внутренней поверхности труб ( м );
коллектора
( м )
удельный
объем теплоносителя в трубном пучке
КПД
ГЦН
длина
камер (коллекторов) подвода и отвода теплоносителя принимаю:
1 = Rкорп + 1( м ) = 2.4+ 1 = 3.4 ( м );пк
= dвнк = 0.95 ( м ) ( м );
Определим коэффициенты трения
для каждого участка:
при этом имеем три участка:
1- подвода теплоносителя
2- отвода теплоносителя
- трубки.
Местные сопротивления на первом и на третьем участках отсутствуют, и на
втором участке - вход из раздающей камеры в трубы, поворот, выход
определяем по номограммам:
Где
Массовая
скорость теплоносителя на участках 1 и 3:
На
участке 2:
( кг/м3
)
( кг/м2с)
Гидравлические
сопротивления на рассматриваемых участках:
Гидравлическое
сопротивление парогенератора по тракту теплоносителя:
(кПа)
Мощность
ГЦН, затрачиваемая на преодоление гидравлического сопротивления парогенератора:
MВт
Вывод
В курсовом проекте были проведены следующие расчеты:
.Тепловой расчет поверхности нагрева.
.Конструктивный расчет элементов парогенераторов.
.Расчет на прочность элементов парогенераторов.
.Гидродинамический расчет.
В результате расчетов получены следующие данные:
.Площадь поверхности теплообмена HПГ=7313,6 м2
.Коэфициент теплопередачи К=6.4 кВт/ м2К
.Число трубок n=8104 шт
.Средняя длина U-образных трубок ПГ lСР=7.182 м
.DР ПГ по 1 контуру DР=257.757 кПа
.Мощность ГЦН на прокачку теплоносителя по одной петле ГЦК NI=2.317
MВт
Список литературы
.Рассохин
Н.Г. Парогенераторные установки атомных электростанций: Учебник для вузов. -
3-е изд. перераб. и доп. - М.: Энергоатомздат, 1987. - 384 с.
.Кутепов
А.М., Стерман Л.С., Стюшин Н.Г. Гидродинамика и теплообмен при парообразовании:
Учебное пособие для вузов. - 3- е изд., - М.: Высшая школа, 1986. - 448 с.
.Проэктирование
теплообменных аппаратов АЭС (Митенков Ф.М., Гоневко В.Ф., Ушаков П.А., Юрьев
Б.С.;Под ред. Ф.М. Митенкова - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 296 с.
.Расчет на
прочность деталей парогенераторов АЭС: Методические указания к проэкту по
дисциплине « Парогенераторы атомных электростанций» для студентов специальности
0520 «Парогенераторостроение») Составил В.К. Щербаков - К.: КПИ, 1986. - 28 с.
.Кирилов
П.Л., Юрьев Ю.С., Бобков В.П. Справочник по теплогидравлическим расчетам:
(Ядерные реакторы, теплообменники, парогенераторы ). / под редакцией П.Л.
Кирилова. - М.: Энергоатомиздат, 1984 .- 296 с.