р (Рассохин Н.Г - Парогенераторные установки атомных станций (1987)), страница 7

Все элементы ПГ могут быть объединены в одном корпусе, а возможны и многокорпусные варианты, вплоть до расположения каждого элемента в своем корпусе. Поверхности нагрева всех элементов ПГ характеризуются сравнительно небольшими площадями при значительных мощностях. В связи с высокими температурами теплоносителя и рабочей среды.

большими коэффициентами теплоотдачи, существенным перепадом температуры при охлаждении теплоносителя усложняется задача компенсации температурных напряжений в узлах ПГ. В частности, применение об)цей трубной доски для раздающей и собирающей камер (рис. 3.14) может оказаться ненадежным. С этой точки зрения имеет преимушества поверхность нагрева, набранная из обратных элементов (рис. 3.13). Для ПГ, обогреваемых жидким металлом, имеет место р)«рз. Это делает наиболее целесообразным движение теплоносителя в межтрубном пространстве, а рабочего тела — по трубам. Очевид- но, при этом необходимо применение самокомпенсирующихся поверхностей теплообмена (рис.

3.12) в виде простых змеевиков, Выбор принципа циркуляции рабочего тела в испарителе следует проводить с тех же позиций, что и для ПГ с органическими теплоноснтелями. Однако нетрудно предположить, что для ПГ АЭС с реакторами на быстрых нейтронах (АЭС работает при постоянной номинальной нагрузке) прямоточные ПГ предпочтительнее. Именно такое решение и принято для современных мощных АЭС. Ниже изложены соображения, лежавшие в основе выбора конструкционных схем первых проектов ЯЭУ с жидкометаллическими теплоносителями.

Предполагать, что они могут быть использованы в современных установках (может быть, кроме опытных), оснований нет. Однако рассмотрение их представляет для будущих инженеров большой интерес прп анализе выбиравшихся путей для преодоления трудностей, возникавших на первых шагах развития ядерной энергетики. В первых ПГ АЭС с натриевым теплоносителем применялись усложненные многослойные поверхности теплообмена.

Для своевременного предупреждения о начинающемся контакте На с водой предусматривалась специальная система обнаружении не- плотностей. На рис. 3.14 представлен элемент поверхности нагрева, составленной из 1.)-образных кольцевых трубок. Кольцевой зазор соединен с ртутной камерой индикатора утечек. Передача тепла происходит через многослойную стенку с жидкой прослойкой (индикатор утечек). Аварийная ситуация определяется по изменению давления и появлению воды в ртутной камере. Индикатором утечек может быть и любая среда с большой теплопроводностью.

Другой тип сложной поверхности нагрева представлен на рис. 3.15. Теплопередаюшая трубка составлена из двух трубок, соединенных плотной посадкой. На внешней поверхности внутренней трубки имеются каналы малого поперечного сечения, заполненные инертным газом. Эти каналы соединены с камерой инертного газа, который и является индикатором утечек. При разрыве внешней или внутренней трубки соответствующая среда с течением времени достигнет индикаторного канала. По давлению в камере и химическому составу газа индикатор утечек определит 41 Параметры пара Параметры та»а Лзс.

страна «Келлер-Хала» (Велнкобрнтакня) «Хнаклк-Пойнт-А» (Велнкобрнтанкя) «Уклфа» Великобритания) ВОР-4 (Фрннння) «д К -В (В обр ) «Хартлпул» (Велнкобрнтанкя) «Форт-Сент-Врейп» (США) Велнкобрнтання США СО со СО, СО, СО, СО, Не Не Не 0,76 1,3 2,62 2.2 3,38 4,!5 4,7 5,5 3,06 340 374 414 400 675 648 785 750 800 135 180 247 220 320 286 400 ЗОО 380 310» 362* 401" 390» 565 538 538 5!! 565 1,4бе 4,5* 4,9* З,бе 16,2 16,3 16,3 17,0 24,0 'ф 1»Т ар !)! и Т а б л н и а З.З. Параметры ПГ с та»оным теплоносителем » У»анапы параметры пара »тупака высек»те Ла»пенн». этом выявилась также возможность повышения экономичности АЭС за счет осуществления еще одного цикла, но более низкого по сравнению с основным давлением пара (пар пониженного давления направляется в промежуточную ступень турбины).

При 1'! в пределах до 450'С целесообразно рассматринать циклы среднего давления с рт=4 —:6 МПа и 1'тт— м 410'С. Для таких установок сохраняется технико-экономическое преимущество цикла двух давлений. Для более высоких параметров использование циклов с двумя давлениями нецелесообразно. Прн увеличении температуры с'! до 650'С могут рассматриваться паротурбннные циклы сверхвысоких и закритических параметров с промежуточным перегревом пара ря=16 —:24 МПа, 1мк — — 650'С, что даст возможность ориентироваться на стандартное оборудование ТЭС. Г, Я-диаграмма для ПГ, вырабатывающего пар высоких и сверхвысоких параметров, представлена на рис.

3.17. Основные параметры некоторых ПГ, обогреваемых газовыми теплоноснтелями, представлены в табл. З.З. Как видно из таблицы, диапазон изменения давления газа для представленных в ней АЭС изменяется от 0,7 до 6 МПа, и их трудно разделить на группы с высоким н низким давлением. Влияние параметров газа на конструкционные схемы ПГ несомненно. Условно отнесем к группе с низким давлением газа ПГ с р! =2 МПа и 7'!.с 450'С, а остальные Пà — к группе с высоким давлением газа (высокотемпературные). Разрабатываемые в настоящее время проекты АЭС с реакторами на быстрых нейтронах с гелиевым теплоносителем предполагают р! до нескольких десятков мегапаскалей.

Конструкционные схемы. Теплообмен между газовым теплоносителем н поверхностью нагрева ПГ происходит в основном за 44 счет конвекции с низкими коэффициентами теплоотдачи. Тепло- отдача за счет излучения может иметь место только при Использовании многоатомных газов достаточно высокой температуры. Например для СОа прн 1»<600'С доля излучаемого тепла невелика. Следовательно, для ПГ высокой единичной производительности потребуются поверхности нагрева весьма больших площадей. Это заставляет изыскивать меры интенсификации теплоотдачи от газа к стенке поверхности нагрева.

Как известно, прямым путем интенсификации конвектнвного теплообмена нвляется увелйчения скорости движения теплоносителя. В реакторном контуре могут применяться только абсолютно чистые газы, не содержащие твердых частиц, поэтому приемлемые скорости теплоносителя в контуре определяются только технико-зкономическими соображениями по допустимым затратам на перекачку. Достигаемые с этих позиций скорости теплоносителя при низких и средних давлениях ие дают заметного повышения коэффициента теплоотдачи. Поэтому следует использонать второй путь интенсификации теплоотдачи — конструкционный. Он заключается в применении развитых с помощью оребрення илн ошиповки поверхностей, соприкасающихся с газовым теплоносителем.

Это мероприятие дает положительный эффект, если выполнены все остальные условия, оп еделяющие наиболее рациональную систему передачи тепла Р (противоток, поперечное омывание пакетов поверхности нагрева, выполненных из труб возможно меньших диаметров, и др.). Прн рассмотрении конструкционных схем ПГ, обогреваемых жидкими теплоносителями, были указаны основные типы поверхностных рекуперативных теплообменников. Целесообразно рассмотреть, какие нз них могут быть применены н при использовании газовых теплоносителей.

При применении в первом контуре газов умеренных давлений имеет место условие ра)р! (или эти давления близки друг к другу). Вместе с этим следует учесть и то обстоятельство, что расход газа существенно превышает расход рабочего тела, поэтому про!це получить оптимальные скорости теплоносителя при движении его в межтрубном пространстве, нежели по трубам (живое сечение труби го пакета в межтрубном пространстве существенно больше живого сечения внутритрубного пространства). Движение газа о в межтрубном пространстве — единственная возможность осуществить поперечное омывание трубных пучков (целесообразно при более высокой интенсивности теплоотдачн). Наконец, внешняя поверхность труб более легко может быть развита за счет оребрения или ошиповкн.

ПГ обоВсе перечисленные обстоятельства говорят о том, что ПГ, о огреваемые газовыми теплоносителямн умеренных давлений, должны выполняться с движением рабочего тела по трубкам и движением газа в межтрубном пространстве (водотрубная конструкция). Движение теплоносителя в межтрубном пространстве поверхности нагрева делает более лепим объединение всех элементов ПГ в 45 в Ф: 1 в вовс- и не щд ВЭСрв .

е Вн Пр Гр 'в1В ' е *и е в е ПГн ю рб в ™ Т - " ' * : " "'" 'й Е'. ш и (р в В, в) В в и ПГ ВВС ЕПРП Рвр н Е С ПГ р лаур лис е а ар у лу.иа .. г. л*иа у и и р ул а ° ар ГЛДВД 4 КОНСТРУКЦИИ ПГ 5 4.1. КЛАССИФИКАЦИЯ ПГ Способ амыввявя ловерлиости геллеабмеил Коифвгурвцвя леверввлстя теллаобмеив Ре сполевгевве ПГ (влемевтсв) в вдвввв Кыц) ур и кори уев Системе еелврмам пара в испврителяи с миогеирвтвей цириуляцвей Количестве хариусов (иампаиевив влемеятев) Правдив дввмеиия рвбачей среды в всцврвгеле 1. Теплоиоситель в трубках (Р ~рв) Змеевикиг а) плоские б) винтовые в) спиральные Трубки: а) ()-образные б) 1.- и П-образные Труба в трубе Пучок труб в трубе Обратные злемен- Горизонтальное Вертикальное Прямой 11-, )мч П-образн 1.