р (1067700), страница 10
Текст из файла (страница 10)
Изучение второго аида уноса началось сравнительно недавно, но к настоящему времени благодаря работам советских исследователей (МЭИ, ЭНИН им. Г. М. Кржижановского и др.) достигнуты определенные успехи, позволяющие создавать для ПГ условия, практически обеспечивающие заданное качество пара. Коррозионные процессы во втором контуре протекают в более сложных условиях вследствие взаимодействия металла с растворами разных составов и концентраций.
й 5.3. ВЛИЯНИЕ ПРОЦЕССОВ, ПРОТЕКАЮЩИХ В ПГ, НА НАДЕЖНОСТЬ И ЭКОНОМИЧНОСТЬ ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ АЭС О ПГ сновные показатели технико-экономического совершен р ства , важнейшими из которых янляются надежность и экономичность, определяются рассмотренными выше процессами, протекающими одновременно и в тесной взаимосвязи. Так как максимальная температура теплоносителей, действующих и проектируемых для АЭС ближайшего будущего, не превышает 850'С (АЭС с высокотемпературными газоохлаждаемыми реакторами), то для АЭС практически нет опасности пережога труб поверхности теплообмена, что имеет место в ПГ ТЭС.
Однако, рассматривая вопросы надежности ПГ, следует иметь в виду аварийные ситуации, возникающие, когда повышение температуры стенки приводит к такому уменьшению прочностных характеристик металла, при которых уже не обеспечивается необходимый запас прочности. Для каждой марки стали имеется своя температура 1„, при превышении которой прочностные характеристики (пределы текучести о, н прочности о,) начинают резко уменьшаться.
Для углеродистой стали (ст. 20, ст. 22) эта температура равна 460 — 480'С, для слаболегированных сталей перлитного 98 класса (12МХ, !5МХ, 12Х1МФ и др.) — 560 — 580'С и для аустенитных сталей (10Х18Н10Т) 640 — 650'С. В этом отношении очень важно соблюдать установленный верхний предел температурного режима поверхностей теплообмена. Температурный режим определяется факторами конструкционного и режимного эксплуатационного характера. Конструкционные факторы в этом случае наиболее полно проявляются через поверхностную плотность теплового потока д, Вт/м~.
Для получения наибольшей экономии капитальных затрат нужно иметь как можно большее значение д. Но выбранный такии образом тепловой поток может оказаться неприемлемым как с технико-экономических позиций (большие расходы на перекачку теплоносителей), так н по соображениям обеспечения необходимого запаса прочности (малая разница между температурой стенки и 1'""" ). Правильно выбрать значение д для данного материала труб можно только при учете всех закономерностей теплообмена, гидродинамики и физико-химических процессов. В ПГ, обогреваемых низкотемпературными теплоносителями, всегда Г'~< 1„'" даже для углеродистых сталей. Поэтому для них названная выше опасность не существует, Экономайзер в любом ПГ практически будет находиться в условиях 1~< 1~. В ПГ высоких и сверхвысоких параметров возможно превышение температуры теплоносителя над допустимой температурой стенки в пароперегревателе и испарителе. Для испарителя предельная плотность теплового потока — д,р, при этой плотности происходит переход пузырькового кипения в пленочное.
Однако практически в ПГ АЭС плотности тепловых потоков значительно ниже д„р. В прямоточных ПГ в зоне высоких массовых паросодержаний наблюдается ухудшение теплоотдачи, В этом случае при конструировании следует правильно выбрать наивысшую плотность теплового потока в зоне ухудшенной теплоотдачи д „, имея в виду, что запас по т х;" здесь может оказаться невйсоким. Для пароперегревателя необходимо обращать особое внимание на интенсивность теплоотдачи от стенки к пару. Таким образом, в процессе эксплуатации нельзя допускать режимов, прн которых снижаются принятые при конструировании запасы по 1"„', тогда ПГ будет работать надежно в течение всего предусмотренного для него ресурса. Однако он может быстро выйти из строя, если будет нарушено нормальное протекание процессов отвода тепла рабочим телом, К таким нарушениям следует отнести перебои циркуляции, уменьшение расхода рабочего тела, интенсивное отложение накипи.
К аварийной ситуации приводит также возникновение знакопеременных температурных напряжений в стенках труб поверхности теплообмена. Это явление связано в первую очередь с гидро- динамическими условиями: пульсациями расхода теплоносителя и рабочего тела. Пульсации расходов приводят к пульсации тепловых потоков, которые особенно опасны для толстостенных эле- 4~ 99 ментов (сварные соединения, стенки барабанов и т.
п.). Возможность появления разрывов труб в этом случае определяется частотой и амплитудой пульсации теплового потока. Опасность пульсирующих режимов значительно усиливается при протекании коррозионных и эрозионных процессов. Наиболее опасными пульсационные явления будут для ПГ с жидкометаллическими теплоиосителями, где их амплитуды (тепловые удары) могут достигать очень больших значений. Выход из строя труб поверхности теплообмеиа может произойти и при малых амплитудах пульсаций, но при больших частотах и большой длительности процессов. Следует учитывать и чисто гидродинамические причины снижения надежности элементов ПГ.
К ним относятся эрозионные процессы (особенно в деталях арматуры), а также вибрацяонные колебания длинных тонкостенных трубок поверхности теплообмена. Понижают надежность ПГ и такие физико-химические процессы, как коррозия и отложение примесей. Отложения примесей вызывают ухудшение теплоотдачи, что в высокотемпературных - установках может привести к увеличению температуры стенки до Опасность отложений заключается также в интенсификации процессов местной коррозии, Влияние процессов, протекающих в ПГ, на техиико-экономические показатели его весьма сложно.
Но в то же время их влияние на КПД незначительно, так как единственная потеря тепла— потери в окружающую среду. К важнейшим технико-экономическим показателям относятся капитальные и эксплуатационные затраты, которые в значительной степени обусловливаются совокупностью процессов в ПГ Площадь поверхности теплообмена и размеры корпусов определяются интенсивностью передачи тепла. Стремление к ее повьппению влечет за собой повышение затрат на перекачку теплоносителей и рабочего тела. Физико-химические процессы влияют на интенсивность передачи тепла, обусловливают выбор материалов. Правильный выбор основных характеристик поверхностей теплообмена, корпусов и других элементов парогенераторной установки может быть сделан на основе полного учета всех процессов: теплообмена, гидродинамики и физико-химических.
В этом случае можно надеяться на получение наиболее оптимальных габаритных, массовых, стоимостных и эксплуаташзониых показателей при обеспечении необходимой степени надежности. Физико-химические процессы в ПГ могут серьезно влиять и на технико-экономические показатели всей АЭС. Возникновение и развитие процессов отложения влекут за собой снижение теплоотвода в поверхностях теплообмена и уменьшение температурного перепада в теплоносителе. Это может привести к необходимости снижения тепловой мощности реактора.
Но при снижении тепловосприятия в ПГ снизятся его паропроизводительность н 100 параметры пара, а следовательно, уменьшится выработка электроэнергии, понизится КПД турбогенератора. Неплановая остановка ПГ для отмывки отложений приведет к уменьшению числа часов использования. Большие экономические потери вызывают и коррозионные процессы. Наиболее правильный, ио и наиболее трудный метод борьбы с коррозией †организац рационального водного режима при использовании дешевых конструкционных материалов.
Иногда используется и другой подход к решению проблемы — применение дорогостоящих нержавеющих сталей. Правда, при этом резко удорожается установка, но без должной гарантии надежности, так как локальные процессы коррозии могут протекать и в этом случае. Тесная взаимосвязь существует между процессами в ПГ и характеристиками работы турбоустаиовки.
Помимо количества и параметров вырабатываемого пара здесь требуется и чистота пара. При применении иа АЭС цикла с насыщенным паром основной характеристикой качества является влажность пара. Чрезмерная влажность пара, поступающего в турбину, в этом случае окажет существенное влияние на снижение КПД турбины и вызовет интенсивную эрозию лопаток. В установках высокого давления с перегревом пара чистота пара (отсутствие унесенных примесей воды) является особо важным фактором, влияющим на работу турбины. Мощные турбины расходуют громадные количества пара. Наличие в последнем незначительных количеств примесей, измеряемых долями милли- грамма на 1 кг пара, за время эксплуатации приведет к отложению в проточной части турбины нескольких килограммов различных веществ. Отложения в проточной части турбины снижают ее надежность вследствие увеличения давления на упорный подшипник и уменьшают ее КПД из-за изменения шероховатости и даже профиля проточной части.
Повышенные отложения примесей в турбине требуют преждевременной промывки ее, а следовательно, приводят к недовыработке электроэнергии. Неплановые остановки основного оборудования АЭС ведут к существенному снижению ее технико-экономических показателей. Основные закономерности и рекомендации, необходимые для анализа и расчета процессов, протекающих в ПГ, излагаются в гл. 6 — 9 па основе установившихся методик, вклад в создание которых был сделан научными работниками и преподавателями 14КТИ, ВТИ им. Ф.
Э. Дзержинского, ЭНИН, МЭИ и дп. ГЛАВА 6 ТЕПЛООБМЕН В ПГ 6 6А. ТЕПЛООБМЕН ПРИ ДВИЖЕНИИ ОДНОФАЗНЫХ СРЕД Совокупность методов аналитических исслелований и теории подобия позволила получить для расчета теплообмена при движении однофазных сред обоснованные и належные закономерности В зависимости от физических свойств теплоносителей эти закономерности по функциональной связи определяемого и определяюГцих критериев делятся на две группы. Для жидких металлов расчетная зависимость может быть записана в виде Нп =-А + В((геРГ)о или 14п = А + В(Ре)~. (6.1) Общая закономерность для всех остальных однофазных теплоносителей Нп с 1(ео Ргм (6,2) В (6.1) и (6.2) А, В, с, /о, п и Ги — постоянные безразмерные числа; Кп, Ке, Ре и Рг — критерии подобия, определяемые следующим образом: Ни =- ао(/7.; Ке = ахг/т = ах/р/р; Рг = т/а = (ос„(А; Ре — — гсс(/а = КеРг.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
