Дипломная работа на тему: Тепловой расчет площади теплопередающей поверхности вертикального парогенератора

Введение

Производство рабочего пара на АЭС осуществляется или в ядерных реакторах, или в специальных теплообменных установках - парогенераторах.

Парогенераторы АЭС представляет собой единичный теплообменный аппарат или их совокупность. В парогенераторе осуществляется производство рабочего пара с использованием тепла, отводимого из активной зоны реактора охлаждающей средой, направляемой в поверхности нагрева ПГ. Этот агрегат наряду с ядерным реактором и паровой турбиной относится к основному оборудованию двухконтурной паротурбинной АЭС. В первый период развития ядерной энергетики ПГ были установлены и на нескольких одноконтурных АЭС в целях выявления их степени надежности и безопасности.

Основные характеристики ПГ АЭС такие же, как и ПГ ТЭС: паропроизводительность, параметры пара и температура питательной воды. Важным показателем качества пара является его чистота (т. е. содержание примесей), а для насыщенного пара и влажность. В общем случае горизонтальный ПГ состоит из подогревательного (водяной экономайзер) и паропроизводящего (испаритель) элементов. Они могут быть совмещены в едином корпусе или же выполняться в виде самостоятельных теплообменников, включенных по охлаждающей реактор и нагреваемой в ПГ среде. Нагреваемая среда (вода, пароводяная смесь, пар) называется рабочим телом. Охлаждающая реактор среда называется первичным теплоносителем или просто теплоносителем.

По способу организации рабочего тела в испарителе ПГ делятся на две группы: с многократной циркуляцией и прямоточные.

Испарители с многократной циркуляцией в свою очередь разделяются на испарители с естественной циркуляцией и с многократной принудительной циркуляцией.

В соответствии с этим и ПГ в целом делятся на три типа: прямоточные, с естественной циркуляцией и с многократной принудительной циркуляцией.

Парогенераторы с естественной циркуляцией характеризуются многократным проходом воды через поверхность нагрева испарителя за счет естественного напора, возникающего из-за разности масс столбов жидкости, проходящей через опускную систему, и пароводяной смеси - через подъемную. Испаритель является замкнутым контуром. Все элементы парогенератора должны соответствовать всем критериям прочности, надежности и безопасности при работе. Для замены отработавшего ресурс парогенератора на АЭС.

Главный циркуляционный насос (ГЦН) создает давление теплоносителя, достаточное для преодоления гидравлического сопротивления активной зоны реактора, парогенератора и соединительных трубопроводов, а также не допускающие закипания теплоносителя. После ГЦН теплоноситель нагревается в активной зоне ядерного реактора и подается в парогенератор.

В данном курсовом проекте приведен расчет парогенератора ПГВ-1000.

В результате теплового расчета в первой главе необходимо определить тепловую мощность горизонтального парогенератора, генерирующего насыщенный пар при естественной циркуляции рабочего тела, а также тепловую мощность отдельных его элементов, расход теплоносителя, температуру теплоносителя и рабочего тела и коэффициенты теплоотдачи от теплоносителя к стенке трубы в опорных точках тепловой диаграммы, размеры поверхности нагрева парогенератора.

Во второй главе в результате конструкционного расчета необходимо получить геометрические характеристики корпуса, а также режимные и конструктивные характеристики барботажных и паро-сепарационных устройств парогенераторов АЭС: действительный уровень зеркала испарения, необходимую высоту паровой подушки под погруженным дырчатым листом, шаг отверстий дырчатого листа при расположении отверстий по вершинам квадрата, скорость пара на входе, высоту парового пространства.

В третьей главе прочностного расчёта необходимо найти массу коллектора, толщину стенки центральной обечайки корпуса парогенератора, стенки конического переходного участка коллектора, толщину плоской крышки коллектора. А также толщину стенки эллиптического днища.

В четвёртой главе, гидравлического расчёта, будет найдена мощность ГЦН, необходимую для прокачки теплоносителя.

Оглавление

- Введение

- Тепловой расчет площади теплопередающей поверхности вертикального парогенератора

- Уравнение теплового и материального баланса ПГ АЭС. Тепловая диаграмма

- Теплообмен со стороны теплоносителя. Расчет коэффициента теплоотдачи от теплоносителя к стенке трубы

- Расчет коэффициента теплоотдачи от стенки труб к рабочему телу на испарительном участке

- Расчет коэффициента теплоотдачи от стенки к рабочему телу на экономайзерном участке

- Расчет площади теплопередающей поверхности парогенератора

- Конструкционный расчет парогенератора

- Расчет среднего угла навивки труб поверхности нагрева

- Основные конструкционные характеристики пучка теплообменных труб. Массовая скорость рабочего тела

- Расчет режимных и конструктивных характеристик ступеней сепарации пара

- Диаметры входных и выходных патрубков теплоносителя и рабочего тела

- Прочностной расчет элементов парогенератора

- Расчет толщины камеры подвода теплоносителя к трубам поверхности нагрева

- Расчет коллектора

- Расчет труб поверхности нагрева

- Расчет толщины обечайки корпуса

- Гидравлический расчет таблица результатов

- Выводы

- Перечень ссылок

Заключение

Целью курсового проекта являлся расчет вертикального парогенератора с витой поверхностью нагрева и естестрвенной циркуляцией рабочего тела.

. При тепловом расчете площади теплопередающей поверхности вертикального парогенератора были определены коефициенты теплоотдачи от теплоносителя к стенке трубы, а также от стенки трубы к рабочему телу на испарительном и экономайзерном участке, которые соответственно равны:

Вход теплоносителя в испарительный участок 1 = 26.87 кВт/(м2.К)

Вход теплоносителя в экономайзерный участок 1 = 12.34кВт/(м2.К)

Выход теплоносителя из экономайзерного участока 1 = 4.68 кВт/(м2.К)

. Основной целью конструкционного расчета парогенератора было определение среднего угла навивки труб поверхности нагрева, который составил = 24.31 о

Также были определены основные кострукционные характеристики пучка теплообменных труб:

Число труб поверхности нагрева n = 10562

Число слоёв навивки трубного пучка Nсл = 45

Диаметр 1-го слоя d1сл = 1.488 м

Диаметр последнего слоя dmсл = 3.6 м

Массовая скорость рабочего тела в межтрубном пространстве W =652 кг/(м2.с)

. Был прочностной расчет элементов парагенератора, в котором определили толщины камер подвода теплоносителя к трубам поверхности нагрева, а также расчет коллектора, толщин обичаек корпуса.

Результаты вышеуказанных расчетов приведены в таблице результатов.

. Гидравлический расчет был выполнен с целью определения мощности ГЦН, затрачиваемой на прокачку теплоносителя через парогенератор N = 4111 кВт.

Графическая часть проекта, состоящая из двух чертежей:

- основной вид вертикального парогенератора;

- деталировка.

Основные определяющие размеры, приведенные на чертежах являются результатами расчетов пояснительной записки.