Достижимые параметры пара и конструкции пг c газовыми теплоносителями

Лекция №11

Достижимые параметры пара и конструкции пг c газовыми теплоносителями

Примечание:

* -   ПГ с турбиной двух начальных давлений.

** - ПГ с обычной турбиной СКД и перегревом пара.

Особенности газа:

            - уравнение отвода тепла

- огромный объёмный расход

- очень мало, а  - сильно увеличивается.

            «GV» м²/ч, т.к. V – велик. Для уменьшения V и GV нужно увеличивать Р₁

~ 200⁰ (СО₂)

~400⁰ (He)

HTGR (на БН с гелием)

ПТУ – 1 давление, с ППП.

Реактор HTGR можно совместить с другими технологиями, где нужны высокие температуры.

Способ уменьшения необратимости теплообмена

Требует:                     F ® ¥             G ® ¥                        t ® ¥              dt ® ¥

Паровой цикл 2^х давлений.

(1910 - 1940)

Пар 2^х давлений.

(1)

(2)

Английская АЭС Колдер-Холл

смотри рисунок 32 (ПГ – 2^х давлений с 2^мя БС, с ЕЦ) Схематичный рисунок ПГ:

t,Q – диаграмма ПТО, размещён в рассечку:

Эти схемы применяются лишь для маленьких турбин до N_эл£10¸30МВт. При  высоких мощностях лопатки в ЧНД получаются слишком большими.

Недостатки конструкций ПГ с газовым теплоносителем.

            Решение из энергетики, где теплоноситель не является радиоактивные газы. Т. к. конструкция газонеплотная и имеет большое число проходок в корпусе. Все змеевики на наружных коллекторах, т.е. выход радиационных газов наружу предотвратить очень сложно. Трубопроводы теплоносителя очень длины, что осложняет биологическую защиту от излучения.

            Рис. 33: ПГ 2^х давлений (Требуется частая замена прохудившихся змеевиков – это сделать очень сложно из-за высокой радиоактивности.)

            Рис. 34 Секционный ПГ АЭС (Чехословакия с ЕЦ). Диаграмма t,Q – аналогична АЭС «Колдер - Холл». Вместо змеевиков применяется пучок труб в трубе, и всё это закреплено на металлических стойках. В этом случае упрощается ремонт. Этот ПГ более ремонтопригоден, но является более металлоемким.

            Рис. 35 Секционный ПГ АЭС «EDF - 1»: Секционный ПГ 2^х давлений. Каждая секция состоит из кожухотрубного теплообменника внутри ПТО (ЭКО, ИСП и ПП), в секцию встроен БС вертикального типа.

Фрагмент ИСП секции ПГ «EDF -1» «Франция»

            С введением новых требований по радиационной безопасности реакторы HTGR, ВТГР проектируются в интегральной компоновке с ПГ и газодувками. Корпус ЯППУ – монолит из ПНЖБ, изнутри герметизирован блокировкой из нержавеющей стали.

1 - корпус из ПНЖБ;

2 - ЯР(ВТГР) на БН;

3 - газодувка (у/б вентилятор);

4 - электричкский привод газодувки;

5 - ПГ (прямоточный, ЭКО, ИСП, ПП, ППП).

            Все вх., вых., рабочего тела – сверху (Россия)

            Или снизу (Германия, США). См. Рис. 36

Особенность конструкции барабанных ПГ

Любая ПТО вынесена из БС – это приводит к увеличению металлоёмкости и уменьшению надёжности толстого корпуса БС.

Контур ЕЦ большой высоты, что является неотъемлемым плюсом.

Лекция №12

Конструкция современных парогенераторов, обогреваемых водой под давлением

Наиболее оптимальная конструкция парогенератора это

ПГ=ИСП

В СССР используется парогенератор горизонтального типа. Однако, в проекте существовал и ПГ вертикального типа, но практическая реализация такого ПГ не состоялась, т.к. ВВЭР рассчитан на горизонтальный ПГ.

В США этот проект реализован на PWR

Под уровень котловой воды заложена поверхность теплообмена. Трубки ПТО крепятся на коллекторах внедренных внутрь корпуса

1. горячий коллектор;

2. холодный коллектор;

3. поверхность теплообмена;

4. коллектор подачи питательной воды;

5. уровень зеркала испарения;

6. циклонные сепараторы;

7. жалюзийные сепараторы.

Преимущества и недостатки

Горизонтальный ПГ:

малая высота реакторного зала;

большая площадь зеркала испарения;

Поясним такое понятие как паровая нагрузка зеркала испарения. Это скорость выхода пара из зеркала

 

Вертикальный ПГ:

Здесь все плюсы горизонтального ПГ превращаются в минусы.

Нужно отметить, что при подачи питательной воды снизу можно получить экономайзерный участок, но это целесообразно лишь при регулировании t₁^’’. А при подаче питательной воды сверху получается ПГ с ЕЦ в большом объеме.

Поверхность теплообмена может быть U-образная  и V-образная (см. рис.2)

У вертикальных ПГ поверхность теплообмена более развита, площадь ПТО увеличивается из-за использования ширмовых и винтовых поверхностей.

Классификация теплообменных аппаратов

ПГ может состоять из одного или нескольких теплообменников, либо разные ПТО могут быть скомпонованы в одном корпусе.

1. ПО количеству и составу корпусов:

1.1. однокорпусные;

1.2. многокорпусные;

1.3. секционные (параллельно включает в себя теплообменники одного назначения);

1.4. с разделенной ПТО;

1.5. с общей ПТО.

2. По виду теплоносителя:

2.1. водный;

2.2. газовый;

2.3. на органическом топливе;

2.4. жидкометаллический.

3. По среде находящейся в трубах:

3.1. паротрубные (рабочее тело в трубах);

3.2. воздухотрубные ил жаротрубные (теплоноситель в трубах).

4. По способу омывания стенки ПТО:

4.1. прямоточные;

4.2. противоточные.

5. По способу организации кипения рабочего тела в ИСП:

5.1. прямоточные (однократная ПЦ);

5.2. с ЕЦ и МПЦ;

5.3. с вынесенным контуром циркуляции;

5.4. с погруженной ПТО (ЕЦ внутри БС).

6. По форме и расположению корпуса:

6.1. горизонтальные теплообменники;

6.2. вертикальные теплообменники;

6.3. U-образные теплообменники;

6.4. V-образные теплообменники;

6.5. L-образные теплообменники.

7. По форме и способу термокомпенсации ПТО:

7.1. ПТО без термокомпенсации;

7.2. ПТО самокомпенсирующаяся (трубка Фильда, U-образные, V-образные, L-образные, ширмовые, винтовые);

7.3. ПТО с термокомпенсаторами (на рисунке представлены теплообменные аппараты со шлицевым термокомпенсатором на корпусе и прогибом на трубе).

8. По способу ввода ПТО в корпус:

8.1. с трубными досками (рис 3,4);

8.2. с внутренними коллекторами;

8.3. с наружными коллекторами (рис. 5)

Трубные доски это не рациональное решение. Плоская доска получается толстая, нетехнологичная и подвергается термическим напряжениям.

U-образные трубы могут быть заменены на прямые с плавающей головкой

ПГ с внутренними коллекторами (ВВЭР и PWR) работают при более постоянных температурах и имеют меньший периметр, контактирующий с корпусом. Коллектора такого теплообменного аппарата должны быть большими для осмотра и замены трубок

ПГ с вынесенными коллекторами. Удобство осмотра места завальцовки, полная самокомпенсация ПТО, нет термических напряжений, однако, необходимо уплотнять место прохода трубы через корпус (используются гильзовые уплотнители с графитовой смазкой).

9. По способу конструктивного оформления корпуса:

9.1. труба в трубе;

9.2. пучок труб в трубе (количество трубок n=100¸10, корпусом служит труба большого диаметра) [рис. 6];

9.3. кожухо-трубные (количество трубок n>100¸1000, однако объем межтрубного пространства мал и скорость сопоставима со скоростью в трубках);

9.4. корпусные (когда в межтрубном пространстве остается дополнительный объем для ЕЦ ил для испарения и осушки пара, при такой же поверхности теплообмена корпус гораздо больше).

10. По способу осушки пара в ИСП:

10.1. ИСП с вынесенной зоной сепарации (БС разделен с контуром ЕЦ);

10.2. со встроенными сепарационными устройствами;

10.3. со слабо перегретым паром (рис. 21);

10.4. прямоточный.

29 Роль экологического воспитания - лекция, которая пользуется популярностью у тех, кто читал эту лекцию.

11. По способу догрева питательной воды до температуры насыщения:

11.1. без ЭКО за счет конденсации части пара;

11.2. с некипящим ЭКО (температура стенки меньше температуры насыщения);

11.3. с ЭКО (если температура стенки больше температуры насыщения);

11.4. с ЭКО в общей ПТО.

Лекция №