р (Рассохин Н.Г - Парогенераторные установки атомных станций (1987)), страница 5

Рациональная форма поверхности теплопередачи выбирается из условий достижения наибольшей компактности и предотвращения температурных напряжений. Первое из них связано с размером поверхности теплопередачи и ее компоновки, а второе обусловливается требованиями надежности. Температурные напряжения возникают вследствие сочетаний в конструкциях элементов с существенно различными температурами или при использовании материалов с разными коэффициен- 28 ,.-4 пердоео д) теплоносит Выкод дтороео * Вкод первого теплоносителя 1 теплоносшпелл рнс.

3.3. Схемы теплообменннков со змеевнковымн поверхностями теплообменат с плоскими ()-образнымн трубкамн (о); с плоскнмн змеевиками (б); с вннтовы. мн змеевнкамн (в) тами линейного расширения, а также в элементах большой толщины со значительным перепадом температуры в них. Первые могут быть устранены применением специальных компенсаторов или самокомпенсацией элементов. Компенсаторы могут быть выполнены на корпусе или непосредственно в поверхности теплопередачи. Наиболее простым компенсатором труб поверхности теплопередачи является предварительный прогиб их.

В этом случае компенсация разницы температурных удлинений труб и корпуса будет осуществляться изменением прогиба. На корпусе компенсатор выполняется в виде силь- фона. Такой способ, однако, вряд лн пригоден для ПГ вследствие высоких давлений, больших габаритных размеров и толщин корпусов. Наиболее целесообразна самокомпенсация труб поверхности теплопередачи.

Она возможна при отсутствии жесткого крепления труб на обоих концах корпуса и в случае применения труб в форме змеевиков. Трубные змеевики могут быть плоскими, винтовыми и спиральными. Простейшим плоским змеевиком является 29 ВкоВ дтороео теплоносителя пя питерово поносителя Власу перро твплоноси вылоВ перевес теплоносителя Рис. 3.4. Теплообмеиник с обратиымн влемеатами змеевик с одним гибом — 1х-образная трубка.

Змеевики с большим числом гибов как плоские, так и винтовые и спиральные (особенно) усложняют и удорожают поверхность теплопередачи, а увеличение числа сварных соединений усложняет обеспечение надежности. Если площадь поверхности теплопередачи невелика и не требуется повышенная компактность теплообменника, то более целесообразной формой самокомпенсирующейся поверхности будет 0-образная.

Схемы теплообменников с $.~-образной, змеевиковой и винтовой поверхностями представлены на рис. З.З. Полную еамокомпенсацию обеспечивает применение поверхности теплообмена нз обратных элементов — трубок Фильда (рнс 3.4). Окончательный выбор рассмотренных самокомпенсирующихся форм поверхностей теплопередачи должен проводиться на основе техникоэкономических соображений с учетом стоимости изготовления, удобств монтажа и надежности эксплуатации. В некоторых случаях (виднмо, для прямоточных ПГ с перегревом пара) может оказаться более целесообразным применение жестких, без самокомпенсации конструкций в виде прямых трубных пучков с креплением обоих концов труб.

В этом случае желательно применять для труб, корпуса и камер один и тот же материал (или разные материалы с близкими температурными коэффициентами линейного расширения) и предусмотреть меры сближения температур стенок элементов теплообменника (рис. 3.5). Однако при разработке специальных мер, направленных на снижение температурных напряжений до допустимых значений, возможно применение материалов и с заметно разными коэффициентами линейного расширения. Большое влияние на конструкционную схему теплообменника оказывает способ ввода поверхности теплопередачи в корпус, который может быть осуществлен разными способами: с трубными досками (рис. З.З, а), с внешними коллекторами (рис. З.З, б), с внутренними коллекторами (рис. 3.3, в).

Наиболее простое решение, казалось бы, имеет первый способ. Однако для мощных теплообменников с высокими перепадами давлений р, и ру и температур 1"1 и с"у требуется весьма толстостенная и потому технолотически неудобная трубная доска, в которой к тому же возникают существенные температурные напряжения. Схема с внешними коллекторами удорожает корпус, так как предусматривает большое зб Рнс. 3.5. Вертикальный прямоуочный ПГс у — дренаж; 2 — нонтажиые очверсти»; а — днстанпиоиирующие пластины; и— кожух; д — коллектор питательной воды; б — очверстн» дли прохода перв в впускной участок; 1 — вовдушинк: 8— лав; р — устройство для впрыска питательной воды; 1Π— трубки; 11 — дистанПнонирующие решетки вашу ппплонвси пыля 7 число вводов и выводов труб через стенку корпуса.

Такая схема при высоком давлении в корпусе нецелесообразна. Схема с внутренними коллекторами несколько сложнее и васхсд кой дороже, чем схема с трубны- пер ре ара ми досками, но она более тех- 'Ра нологична при существующих способах изготовления и более надежна (из-за отсутствия температурных напряжений в соответствующем элементе), С выбранной схемой ввода поверхности теплопередачн в корпус связана и конфигурация последнего. Теплообмен- ау ники могут быть с прямым (рис. 3.3, 3.4) и с 11-образным 11 корпусом (рис.

3.6, а). 1.)-об- 3 разный корпус может быть осуществлен только для 13-образных труб. Основным преимуществом его является разделение трубных досок входной и выходной камер, что очень важно, когда с,.Р1" ь е Разделение входной и выходной камер может быть суще- веишу ственно и для прямого корпуса без нарушения принципа са- 1 мокомпенсации элементов теплообменника в случае применения П-образных корпусов и труб поверхности теплообменв (рис.

3.6, б). П-образная форма требует вварки в корпусе двух патрубков большого диаметра, что усложняет конструкцию корпуса. Компоновка элементов ПГ может быть осуществлена по-разному. В одном варианте экономайзер и испаритель представляют собой самостоятельные теплообменники, соединенные последовательно (см. рис. 4.1), в другом их поверхности объединены в од- ном корпусе (см. рис. 4.10). 1 Выход дтпрого теплоносителя Вкад пердоео теплппаиипел Выход пердоео теплоноси те Вход дтпроео тсплапаситЕля а) Вмкоддптрого теплаппси толп Вхпд дтпрого теплопоси- тели Выход пердаео тепяттсителя д) теплтимитеип Рис. З.б.

Тенлообменникн с х)- (а) и П-образными корнусамн (б) Некипящий водяной экономайзер — наиболее простой элемент ПГ: его поверхность теплопередачи с обеих сторон омывается однофазными средами — водой. Интенсивность теплоотдачи со стороны как теплоносителя, так и рабочего тела почти одинакова и весьма высока. Количество передаваемого в нем тепла умеренно, а средний температурный напор достаточно высок. В связи с этим площадь поверхности теплообмена сравнительно невелика. Отдельно вынесенный водяной экономайзер должен по возможности выполняться по самой простой схеме (например, по схеме рис. 3.3, а).

Движение подогреваемой воды в межтрубном пространстве может быть или продольным, или многократно-поперечным, При объединении водяного экономайзера с испарителем в одном корпусе возможны два варианта. В одном поверхность теплопередачи водяного экономайзера обособлена и сохраняет все признаки экономайзера (омывание однофазной средой с обеих сторон). При движении теплоносителя по трубам такой вариант осуществляется выделением части поверхности специальным кожухом. Второй вариант объединения экономайзерной и испаригельной поверхностей заключается в полной ликвидации самостоятельной подогренательной поверхности. Общая поверхность ничем не разделяется, омывается водой с температурой насыщения, и производство пара имеет место по всей поверхности нагрева. Количество произведенною пара в этом случае будет больше заданной паропроизнодительности ПГ на величину, необходимую для подогрева конденсирующимся паром питательной воды до температуры насыщения при подаче ее в испаритель.

32 втором случае совмещение экономайзера с испарителем жно только при условии ("1л ххь Отдельно вынесенный (или нный) экономайзер обязателен при ("~<(т. На АЭС с водеплоносителем в настоящее время, как правило, ~",)1,ь ие о совмещении экономайзера с испарителем принимается ове технико-экономических расчетов. При совмещенной уменьшаются затраты на корпуса и соединительные труоды. Площадь поверхности теплопередачи определяется ми значениями коэффициента теплопередачи и температурапора.

Для рассматриваемого случая интенсивность тепло- для всей поверхности выше, а средний температурный на- я совмещенной поверхности ниже, чем для отдельной экозерной. едующая задача при выборе схемы Пà †определен вида лицин рабочего тела в испарителе. Практически можно осуить любой тип испарителя: прямоточный, с многократнодительной или естественной циркуляцией. Для испарителя руженной поверхностью естественная циркуляция рабочего тела в межтрубном пространстве является единственным решением. При этом кипение происходит по закономерностям, характерным для большого объема.

Пар, образующийся по всей поверхности, будет подниматься к верхним рядам труб, а вода поступать к любому сечению поверхности под влиянием массовых сил, действующих в кипящем объеме (естественная коивекция). Собранный в верхней части испарителя пар перед поступлением в отводящий паропровод должен быть осушен до весьма малого водосодержания (влажности).

Для турбин, работающих на насыщенном паре, влажность пара на выходе из ПГ не должна превышать 0,25%. Отделение пара от воды и осушка его в испарителях с многократной циркуляцией осуществляются в специальных сепарационных устройствах различной конструкции, По принципу осуществления сепарации пара ПГ с многократной циркуляцией могут быть разделены на две группы.