Диссертация (Ультразвуковая очистка топливных кассет ВВЭР на примере энергоблоков № 3 и № 4 Нововоронежской АЭС), страница 12

ФилиалОАО«КонцернРосэнергоатом»«Нововоронежскаяатомнаястанция». Нововоронеж, сентябрь 2014г.54Кириченко А.М., Шваров В.А., Поваров В.П., Федоров А.И. ВАО иАЭС–синергияобеспечениябезопасности.Докладнамеждународной научно-технической конференции «Полувековоеобеспечение безопасности АЭС в России и за рубежом». ФилиалОАО«КонцернРосэнергоатом»«Нововоронежскаяатомнаястанция». Нововоронеж, сентябрь 2014г.55Поваров В.П., Витковский С.Л., Гончаров И.А., Галанин А.В.,Колягина И.А., Шваров В.А., Бородин В.В. Химическая очисткатеплообменного оборудования препаратом Biorenex. "Энергетик",№5, 2015г.56Стырикович М.А., Полонский В.С., Циклаури Г.В. Тепломассобмени гидродинамика в двухфазных потоках атомных электрическихстанций.

Москва, Наука, 1982г.57 Катковский С.Е. Процессы выброса и прятания примесей впарогенерирующих устройствах АЭС и ТЭС. Диссертация на109соискание ученой степени кандидата технических наук. Москва,2002г.58 Хлебников А.А. Пространственное распределение примесей впарогенерирующем оборудовании АЭС и ТЭС в стационарных ипереходных процессах. Диссертация на соискание ученой степеникандидата технических наук. Москва, 2001г.59 Горбуров В.И., Иванов С.В., Кужаниязов О.С., Забабулин А.И.,Гидродинамика теплоносителя и поведение примесей в КМПЦРБМК в период останова блока. Известия вузов.

Ядернаяэнергетика, №1, 2010г.60 Кириллов П.Л., Богословская Г.П. Тепломассообмен в ядерныхэнергетических установках. Москва, Энергоатомиздат, 2000г.61 Цветков Ф.Ф., Григорьев Б.А. Тепломассообмен. Москва, МЭИ,2005г.110Приложение 1Расчет прочностикорпуса модуля ультразвуковоготехнической установки ультразвуковойочистки топливных кассет ВВЭР1111 Задача расчёта1.1 В задачу расчёта входит: определениерабочихнапряженийнаиболеенагруженныхэлементов корпуса модуля при нормальной эксплуатации (НЭ), пригидравлическом испытании (ГИ) и при нормальной эксплуатации с учётомсейсмического воздействия (СВ); сравнение полученных напряжений с допускаемыми напряжениями,определёнными по соответствующим нормам.1122 Условия расчёта2.1 Изделие относится к 3Н классу безопасности в соответствии с«Общими положениями обеспечения безопасности атомных станций ОПБ88/97» НП-001-97.2.2 Расчёт выполняется в соответствии с требованиями НП-031-01«Нормы проектирования сейсмостойких атомных станций».Категория сейсмостойкости изделия – II.2.3 Учёт сейсмического воздействия производится по обобщеннымспектрам ответа – см.

ПН АЭ Г -7-002-89.2.4 Рабочее состояние корпуса модулямаксимальный вес корпуса модулявес жидкости, заполняющей корпус модулярабочая температураплотность растворарасчетное внутреннее давление при НЭмаксимальное гидростатическое давление при НЭгдемодуляG п  1000даНG ж  683даНt  60  1100даН / м3р  3даН / см2р гс    hh  8.0м – максимальная высота уровня жидкости над корпусомргс  1100  8.0  8800даН / м 2  0.88даН / см22.5 Гидравлические испытания (ГИ) аппарата производятся пробным2давлением р пр  3.75даН / см .113Максимальное гидростатическое давление при ГИ:р гс.ги   H2O  h  1000  3.16  3160даН / м 2  0.316даН / см2 ,гдеh  3.16м – максимальная высота уровня жидкости в баке при ГИРасчётное давление при ГИ:р ги  р гс.ги  р пр  0.316  3.75  4.07даН / см22.6 Расчетная температура – t  1002.7 Материал изделия: сталь 08Х18Н10Т (12Х18Н10Т).Механические характеристики:260т  1940даН / см – предел текучести при 60С260пр  4800даН / см – предел прочности при 60С2100т  1930даН / см – предел текучести при 100С2100пр  4700даН / см – предел прочности при 100СДопускаемые напряжения при НЭ:100   тnид 100прnm1930 1285даН / см21.54700 1810даН / см22.6114гдеn m  2.6 , n  1.5 – запасы прочности.Допускаемые касательные напряжения:  0.6    0.6  1285  770даН / см2Допускаемые напряжения смятия:см  0.6   т  0.6  1930  1155даН / см2Допускаемые напряжения сварных швовНормальные напряжения:св.ш.

 0.6    0.6 1285  770даН / см2Касательные напряжения:св.ш.  0.6  св.ш.  0.6  770  460даН / см2Допускаемые напряжения при расчете на сейсмические нагрузкиНормальные напряжения:с  1.5    1.5  1285  1930даН / см2Касательные напряжения:с  0.8    0.8  1285  1030даН / см2Касательные напряжения:с  0.8    0.8  1285  1030даН / см2Допускаемые напряжения при гидроиспытании:11560ги   т1.21940 1615даН / см21.23 Определение дополнительных усилий от сейсмического воздействия3.1 Расчётная схема – эквивалентная одномассовая система длявычисления первой собственной частотыРис. 3.13.2 Частота собственных колебанийfCэ1,2 M э(3.1)где C э – приведенный коэффициент жесткости;M э – приведенная масса.3.2.1 Приведенный коэффициент жесткостиCэ где3.1  E  JL3,E  2  1011(3.2)Нм2– модуль упругости материала;116L  3.16м – высота корпуса модуля;  Dн4   0.514J 0.00332м 4 ,6464Dн  0.51м – наружный диаметр корпуса модуля.Cэ 3.1  E  JL33.1  2  1011  0.003323.163 0.00065  1011Нм3.2.2 Приведенная масса бакаM э  0.243  Мп  L    М ж , (3.3)гдеMп  1000кг – масса корпуса модуля;L  3.16м – высота корпуса модуля;  1 – коэффициент присоединенной массы жидкости;М ж  683кг – масса жидкости, заполняющей корпус модуля.M э  0.243  1000  3.16  1  683  1451кг3.2.3 Частота колебанийСэ110.00065  1011f 34Гц2 М э 2 14513.3 Определение дополнительных нагрузок от СВ3.3.1 СогласноПНАЭГ-7-002-86«Нормрасчётанапрочностьоборудования и трубопроводов атомных энергетических установок» расчётвыполнен с учетом одновременного воздействия в двух горизонтальных и117вертикальном направлениях при значении относительного коэффициентадемпфирования К=2%.По обобщенным спектрам ответа находим сейсмические ускорения вразных направлениях:Горизонтальная компонента – jx  0.88м / сГоризонтальная компонента – jy  0.88м / сВертикальная компонента – jz  0.38м / с222Суммарное горизонтальное ускорение:jг  j2x  j2y  0.882  0.882  1.25м / с 2Вертикальное ускорение:jв  jz  0.38м / с 23.3.2 Дополнительные нагрузки от сейсмического воздействияГоризонтальная:j1.25Qг  г  G п  G ж   1000  683  215даНg9.81где G п  1000даН – вес корпуса модуля;G ж  683даН – вес жидкости, заполняющей корпус модуля.Вертикальная:118j0.38Qв  в  G п  G ж   1000  683  66даНg9.813.4 Коэффициент динамичности при СВQ г 2  G п  G ж   Q в 2(3.4)kд G п  G ж 2152  1000  683  662kд  1.11000  6833.5 Определение сейсмического гидродинамического давления3.5.1 Гидродинамическиедавления,вызываемыесоответственногоризонтальной и вертикальной составляющими сейсмического ускоренияjp г  г  p ,g(3.5)jp в  в  p ,g(3.6)гдер  3даН / см2 – расчётное давление в корпусе модуля при НЭp г 1.25 3  0.39даН / см29.81p в 0.38 3  0.12даН / см29.813.5.2 Полное гидродинамическое давление119p  pв  pг  0.39  0.12  0.51даН / см23.6 Собственная частота свободных колебаний жидкостиfn гдеформуg  n  21 th n  h o  ,(3.7)2Dвнn  1 – для оценки достаточно учесть только первую собственную1  1.84ho f1 L  2 3.16  2 12.64 – постоянный коэффициентD вн0.519.81  1.84  2 th1.84  12.64  1.35Гц20.53.7 Максимальное давление на крышку (днище) возникающее при СВj f р у  г 1  р ,gгдеjг f1   10м / с 2 –(3.8)горизонтальнаякомпонентасейсмическогоускорения;р  3даН / см2 – расчётное давление в корпусе модуля при НЭ.р у 10 3  3.06даН / см29.811204 Проверка устойчивости корпуса модуля4.1 Условие отсутствия опрокидывания при НЭ + СВБолт М20 (3шт)R1ПриварышГГ - Г (а)Гц.т.FсжQ гFсдвG+QвFсдвL1L2Г - Г (б)AAБBRБFсжBОголовокРис.

4.1Мопр  Qг  L1  M yст  G п  Qв   R ,(4.1)гдеQг  215даН , Qв  66даН , G п  1000даН , L1  149см ;R  11см – минимальное плечо опрокидывания.Мопр  215  149  32035даН  см121FсжM yст  1000  66  11  11726даН  смМопр  32035даН  см  M yст  11726даН  смУсловие отсутствия опрокидывания при НЭ + СВ не выполняетсяДля предотвращения опрокидывания корпус модуля закрепляетсяболтами.4.2 Расчет сварного шва (сечение А-А) при НЭ + СВ4.2.1 Момент инерции сварного шваJ св где Dн4  Dв4   22 4  214  1952.45см46464Dн  22см , Dв  21см – наружный и внутренний диаметры шва.4.2.2 Момент сопротивления сварного шва изгибуWсв J св1952.45 177.5см3Dн / 222/24.2.3 Напряжения изгибаМ опр  М уст0.7  Wсв32035  11726 164даН / см2  св.ш  770даН / см20.7  177.54.3 Расчет оголовка (сечение Б-Б) при НЭ + СВ4.3.1 Момент инерции сеченияJ св  Dн4  Dв4   14.6 4  10.6 4  1610.68см46464122гдеDн  14.6см , Dв  10.6см – наружный и внутренний диаметрысечения.4.3.2 Момент сопротивления сварного шва изгибуWсв J св1610.68 220.64см3Dн / 2 14.6/24.3.3 Напряжения изгибаМ опр  М уст0.7  Wсв32035  11726 132даН / см2    1285даН / см20.7  220.644.4 Расчет сварного шва (сечение В-В) при НЭ + СВ4.4.1 Момент инерции сварного шваJ св где Dн4  Dв4   11.9 4  10.9 4  291.46см46464Dн  11.9см , Dв  10.9см – наружный и внутренний диаметрышва.4.4.2 Момент сопротивления сварного шва изгибуWсв J св291.46 48.99см3Dн / 2 11.9/24.4.3 Напряжения изгибаМ опр  М уст0.7  Wсв32035  11726 593даН / см2  св.ш  770даН / см20.7  48.991234.5 Расчет болтов М204.5.1 Материал болта – сталь 12Х18Н10Т.4.5.2 Усилия, действующие на стыкУсилие сдвига:Fсдв М опрL232035 137даН235Усилие сжатия:Fсж  Qв  66даНМомент, раскрывающий стык:М  Qв  R1  66  30.5  2013даН  см4.5.3 Напряжения затяжки в стыкезат  K  M  P  ,где(4.2)К  1.5 – коэффициент запаса по нераскрытию стыка; M – напряжения в стыке от действия момента: М.а М 2013 13.25даН / см2 ,Wа 152 М.б М 2013 2.49даН / см2 ,Wб 810гдеWа  152см3 – момент сопротивления изгибу по варианту а;Wб  810см3 – момент сопротивления изгибу по варианту б;124 P – напряжения в стыке от растягивающего усилия:F66 P  сж  0.4даН / см2 ,A 163.3гдеА  163.3см2 – площадь стыка.Напряжения затяжки:зат.а  K  M.а  P   1.5  13.25  0.4  20.5 даН / см2зат.б  K  M.б  P   1.5  2.49  0.4  4.4 даН / см24.5.4 Необходимое усилие затяжки одного болта М20 из условияотсутствия раскрытия стыка А  затFзат,zгде(4.3)z  3 – число болтов, стягивающих стык. А 20.5  163.3 .а  зат.аFзат 1115даНz3 А 4.4  163.3 .б  зат.бFзат 240даНz34.5.5 Необходимое усилие затяжки одного болта М20 из условияотсутствия сдвига FзатK  Fсдв  f  Fсж,zf(4.4)125гдеК  1.5 – коэффициент запаса по нераскрытию стыка;f  0.15 – коэффициент трения в стыке деталей (сталь по стали). Fзат1.5  137  0.15  66 480даН3  0.154.5.6 Величина необходимого усилия затяжки одного болта М20 .а ; Fзат .б ; Fзат   max1115;240;480  1115даНFзат  maxFзат4.5.7 Параметры резьбы М20d  2.0см – наружный диаметр резьбы;d1  1.729см – внутренний диаметр резьбы;d 2  1.838см – средний диаметр резьбы;p  0.25см – шаг резьбы;f1  0.15 – коэффициент трения в резьбе (сталь по стали);z  5 – рабочее число витков;k1  0.75 – коэффициент полноты резьбы;k m  0.7 – коэффициент, учитывающий изменение деформации витковпо высоте.4.5.8 Необходимый момент на ключеdМ к  Fзат  2  tg   ,2(4.5)где  – угол подъёма винтовой линии:126  arctgp0.25 arctg 2.48 ;  d2  1.838 – угол трения:  arctgf 1   arctg0.15  8.53 ;Момент на ключе:М к  1115 1.838 tg 2.48  8.53  200даН  см24.5.9 Максимальные напряжения растяжения при затяжкеFзат0.785  d12 11150.785  1.7292(4.6) 476даН / см2    1285даН / см24.5.10 Максимальные касательные напряжения при затяжкеМк0.2  d13 2000.2  1.7293(4.7) 194даН / см2    770даН / см24.5.11 Приведенные напряжения при затяжке127пр   2  3   2   т(4.8)пр  4762  3  1942  583даН / см2   т  4700даН / см24.5.12 Напряжения смятия витков резьбы М20см см 1 см (4.9)0.785  d 2  d12  z k1  k mFзат11150.785  2.0 2  1.729 2  5  0.75  0.7 536даН / см2  см  1155даН / см24.5.13 Напряжения среза витков резьбы М20Fзат1  (4.10)  d 2  р  z k1  k m11151 295даН / см2    770даН / см2  1.838  0.25  5 0.75  0.71285 Расчёт обечайки5.1 Геометрические параметры обечайкиDоб  50.0см – внутренний диаметр обечайки;s об  0.5см – толщина обечайки;C  0.05см – прибавка на коррозию;5.2 Расчетная толщина стенки обечайки, подверженной внутреннемудавлениюsоб Dоб  p C  s об , (5.1)2      pгде   0.8 – коэффициент снижения прочности обечайки;р  3даН / см2 – рабочее внутреннее давление.sоб 50  3 0.05  0.13см  s об  0.5см2  1285  0.8  35.3 Рабочие напряженияизбыточного давления при НЭвобечайкепридействиивнутреннегоDоб  s об  C  р  2  s об  C  50  0.5  0.05  3  211даН / см2    1285даН / см22  0.5  0.05  0.8(5.2)5.4 Рабочие напряжения в обечайке при ГИ129ги гдеDоб  s об  C  рги   ,(5.3)ги2  s об  C  р ги  4.07даН / см2 – расчетное гидравлическое давлениеги 50  0.5  0.05  4.07  286даН / см2    1615даН / см2ги2  0.5  0.05  0.85.5 Рабочие напряжения в обечайке при НЭ + СВс Dоб  s об  C  p  p   ,(5.4)c2  s об  C  гдер  0.51даН / см2 – полное гидродинамическое давлениеc 50  0.5  0.05  3  0.51  246даН / см2    1930даН / см2c2  0.5  0.05  0.81306 Расчёт крышки6.1 Геометрические параметры крышкиDкр  54см – диаметр болтовой окружности;s кр  0.5см – толщина крышки;d1  17см – максимальное неукрепленное отверстие в крышке;C  0.05см – прибавка на коррозию.6.2 Расчет крышки без укрепляющих ребер6.2.1 Расчетная толщина крышки, работающей под давлениемKp С  s кр , (6.1)  sкр  Dкр гдер  3даН / см2 – рабочее внутреннее давление;K  0.18 – коэффициент, зависящий от конструкции крышки; – коэффициент снижения прочности плоской крышки:11sкр  54 d1  d1 D кр  D кр 21117  17  54  54 2 0.707 .0.18  3 0.05  1.37см  s кр  0.5см0.707  1285Принимаем толщину крышкиs кр  1.4см , прибавка на коррозиюC  0.1см .1316.2.2 Напряжения в крышке при действии давления при НЭ2K  D крр  s кр  С 2 0.18  54 2  30.707  1.4  0.12(6.2) 1318даН / см2    1285даН / см2Отклонение составляет:  1318  1285 100  100  2.6%  3% – допустимо.12856.2.3 Напряжения в крышке при ГИ ги где2K  D кр р ги2  s кр ид ,(6.3)р ги  4.07даН / см2 – расчетное давление при ГИги 0.18  54 2  4.070.707  1.4  0.12 1788даН / см2  ид  1810даН / см26.2.4 Напряжения в крышке при НЭ + СВс 2K  D кр р у  р2  s кр   ,(6.4)с132р  0.51даН / см2 – полное гидродинамическое давлениегдер у  3.06даН / см2 – максимальное давление на крышку при СВс 0.18  54 2  3.06  0.510.707  1.4  0.12 1570даН / см2  с  1930даН / см26.3 Расчет крышки с укрепляющими ребрами6.3.1 Расчетная толщина крышки, работающей под давлениемsкр  0.5  d p С  s кр , (6.5)где d  18см – диаметр окружности, вписанной между ребрами иконтуром днища;sкр  0.5  18 3 0.05  0.49см  s кр  0.5см12856.3.2 Напряжения в крышке при действии давления при НЭ0.25  d 2  рsкр  С2 0.25  182  30.5  0.052(6.6) 1200даН / см2    1285даН / см21336.3.3 Напряжения в крышке при ГИ ги  гиsкр  С2(6.7)р ги  4.07даН / см2 – расчетное давление при ГИгдеги0.25  d 2  р ги0.25  182  4.070.5  0.052 1628даН / см2  ги  1615даН / см2Отклонение составляет:  1628  1615 100  100  0.8%  3% – допустимо.16156.3.4 Напряжения в крышке при НЭ + СВс где0.25  d 2  р у  рsкр  С2   ,(6.8)ср  0.51даН / см2 – полное гидродинамическое давлениер у  3.06даН / см2 – максимальное давление на крышку при СВс 0.25  182  3.06  0.510.5  0.052 1428даН / см2  с  1930даН / см2134b=0.5h=7реброкрышка6.4 Расчет укрепляющих реберРис.