р (1067700), страница 34
Текст из файла (страница 34)
Методика определения движущего напора в парообразующих элементах с поперечным обтеканием нароводяной смесью трубных пучков изложена в $12.1. ф 11.5. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ МЕТОДИКИ ТЕПЛОВОГО, КОНСТРУКЦИОННОГО И ГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО РАСЧЕТОВ Гхвллв тхлрв гири' и) рг 1м гтрл Фа й) Рис. 11.3. Принципиальная тепловая схема ПГ (а) в й О-диаграмма (б) Рассмотренные закономерности теплового, иоиструкционного и гидродинамичесного расчетов являются основой проектирования ПГ любых типов. Поэтому, несмотря на наличие существенных различий в закономерностях процессов, протекающих в контурах их элементов, можно сформулировать ряд общих принципов в последовательности проведения расчетов и методике определения характерных величин.
При проектировании -парогеиераторной установки заданными являются: вид теплоносителя, его расход через реактор бр и параметры рь 1'ь (а„полный расход пара на все турбины АЗС, параметры пара, поступающего в турбину, Рм 1"а и на входе промежуточного пароперегревателя и его выходе х)прп. Ррпрп, грпрп. 6прп, температура питательной воды гь Если в ПГ вырабатывается пар двух давлений, то задаютея и параметры второй ступени. В начале проектирования на основе заданных величин выбирается принципиальная тепловая схема ПГ.
На схеме должны быть указаны все элементы, в которых протекают отдельные стадии производства рабочего пара. Например, если проектируется ПГ с промежуточным перегревом пара, то должны быть обозначены экономайзер, испаритель, ступени промежуточного пароперегрева- хбб теля и основной пароперегреватель (пароперегреватель высокого давления) . Для наглядности последующих расчетов на принципиальной схеме ПГ целесообразно обозначить для каждого элемента входные и выходные температуры теплоносителя и рабочей среды. Пример принципиальной тепловой схемы ПГ представлен на рис.
П.З. Промежуточный пароперегреватель представлен в составе двух ступеней. При условии гап и=газ вторая ступень пароперегревателя располагается в том же интервале изменения температур теплоносителя, что и основной пароперегреватель. На этапе составления принципиальной тепловой схемы ПГ необходимо выбрать для каждого элемента принцип омывания поверхности нагрева протекающими через нее средами. Основными критериями этого выбора являются опыт эксплуатации подобных ПГ (или теплообменных аппаратов), а также анализ соотношения параметров теплоносителя и рабочего тела (см. гл. 3 и 4).
Для разработанной принципиальной тепловой схемы ПГ составляются уравнения теплового баланса. Производительность ПГ в большинстве случаев определяется из условия: на одну петлю реактора — один ПГ. В этом случае бт Ср(п (где и — число петель реактора). Зная 6т по уравие- 9 аав. 1М 257 нию типа (11.1), вычисляют производительность ПГ Р: Р=Рпг для ПГ, вырабатывающего перегретый пар; Р=Р„, для ПГ насыщенного пара. Расходы рабочего тела через элементы ПГ определяются из уравнений материального баланса (1!.4), (11.5) После определения паропроизводительности ПГ и расходов рабочей среды через каждый элемент могут быть решены уравнения теплового баланса (11.2). Конечным результатом этого этапа теплового расчета являются значения температур теплоносителя н рабочей среды на входе н выходе каждого элемента.
Решение уравнений теплового баланса следует проводить в определенной последовательности; по ходу теплоносителя или рабочей среды На основе их решения целесообразно построить 1, 9-диаграмму'. й Я-Диаграмма„соответствующая рассмотренной принципиальной тепловой схеме ПГ, представлена на рис. 11.3. После завершения рассмотрения вопросов теялового баланса ПГ могут быть рассмотрены уравнения теплопередачи. Их решение для отдельных элементов ПГ целесообразно проводить в последовательности, которая была принята при рассмотрении теплового баланса. Средние температурные напоры в рассматриваемой поверхности теплообмена рассчитываются на основе й 1;1-диаграммы. Марка стали для поверхности теплообмена выбирается с учетом тепловых, физико-химических и гидродинамических условий ее работы.
Гидродинамический фактор, который в этом случае следует иметь в виду,— это скорость движения среды, определяющая эрозионное воздействие потока на металл. Для условий парогенераторных установок АЭС оптимальные скорости далеки от значений, представляющих эрозионную опасность. Однако местное повышение скоростей (например, в дистанционируюших деталях), а также совместное коррозионно-эрозионное воздействие потока среды следует считать возможными„ Физико-химические условия в поверхностях теплообмена влияют на выбор марки стали в отношении предотвращения интенсивных коррозионных процессов. В первую очередь это условие необходимо иметь в виду при анализе взаимодействия с металлом теплоносителя, а также возможностей возникновения местных видов коррозии в обоих контурах.
Выбранные по рассмотренным критериям возможные марки сталей будут для ПГ с 1'1(/,", удовлетворять и условиям теплообмена. Для высокотемпературных ПГ по известной на этой стадии проектирования температуре 1', следует оценить наибольшее в поверхности теплообмена значение температуры стенки. Последняя явится одним из главных факторов уточнения требуемого для нее материала. Естественно, что на всех этапах выбора материала должны учитываться стоимостные показатели.
Однако стремление к наименьшим затратам в ущерб требованиям безусловной надежности недопустимо. Имеющиеся обоснованные характеристики рассматриваемых марок сталей, опыт эксплуатации ПГ АЭС, теплообменников раз- 25В личного назначения, а также котельных установок позволяют достаточно определенно выбрать конструкционные материалы элементов проектируемого ПГ.
Выбор диаметра труб поверхностей теплообмена связан непосредственно с выбором скоростей движения среды, так как эти две величины оказывают совместное влияние иа технико-экономические показатели ПГ. Количество тепла 1;1„-, Вт, которое может быть передано от теплоносителя, движущегося в канале любой формы, определяется соотношением 1;1„=/(Й) цРсг (й — 1,), (11.29) где /(г/) — площадь проходного сечения канала, м', г( — диаметр труб поверхности теплообмена, м; а — скорость движения теплоносителя, м/с; р — плотность теплоносителя, кг/м', ср — теплоемкость теплоносителя, Дж/(кг К), Следовательно, при заданной одной величине (й или ш) количество тепла, переданного в поверхности теплообмена, будет определяться другой величиной.
Увеличение в поверхности теплообмена скорости среды приведет к снижению ее плошади, но к росту гидравлических сопротивлений. Увеличение диаметра труб, наоборот, приведет к увеличению площади теплопередающей поверхности, но к снижению гидравлических сопротивлений. Следовательно, для заданного расхода среды может быть такое сочетание диаметра труб и скорости, при котором технико-экономические показатели теплообменника будут наилучшими. Оптимальные значения ц и и определяются путем проведения вариантных расчетов.
Выполнение полного объема их осуществляется на ЭВМ. Однако для ориентировочных расчетов методику их проведения можно существенно упростить, если на основе опыта проектирования подобных теплообменных аппаратов выбрать диаметр труб теплопередающей поверхности. Такая методика для многих практических случаев может оказаться удовлетворяющей требованиям точности расчета. В этом случае при выбранном значении д тепловой, конструкционный и гидродинамический расчеты ведутся для нескольких значений скорости среды, не выходящих из их реального диапазона. Скорости рабочей среды зависят от ее расхода и параметров.
Скорость пара в пароперегревателях может быть выбрана в пределах 10 — 20 м/с для высоких давлений, 20 — 30 м/с для средних и 30 — 50 и/с для низких. Скорость циркуляции в испарителях с принудительным движением может быть до 3 — 4, а при естественной циркуляции в пределах 0,2 — 1,б м/с. Скорость воды в экономайзерах может достигать 3 — 4 м/с. Расчет коэффициентов теплопередачи в поверхностях теплообмена может быть проведен по усредненным значениям физических параметров. Однако если в поверхности теплообмена имеет место существенное изменение температуры теплоносителя или рабочего тела, то расчет коэффициента теплопередачи необходимо проводить по участкам. Число их определяется в зависимости от пере- 9" 259 (! 1.32у где у)м — доля стоимости материалов; по данным заводов, изготовляющих ПГ, у) - "(0,3 —:0,6) К; бк — масса корпуса, т; Цн— цена корпусного металла, руб/т; /.— суммарная длина труб поверхности теплообмена, и; Ц,р — цена 1 м труб, руб/и.
Приведенные капитальные затраты Эп, руб/год, при нормативном сроке окупаемости т'пи=8 лет определяют по формуле Эи= К ж. (Н.33) Эксплуатационные затраты Э„руб/год, в данном случае рассматривают только как затраты на перекачку теплоносителя и рабочего тела Эа = (й/х+ ЮЦат„ (11.34) где /1/1 — мощность, затрачиваемая на перекачку теплоносителя, кВт; Лх †мощнос„ затрачиваемая на перекачку рабочего тела, пала температуры среды на входе и выходе поверхности тепло- обмена. Если значения коэффициентов теплопередачи на входе /е, и выходе йн , поверхности теплообмена различаются не более чем на 25 %, то расчет ее ведется в целом по среднеарифметическому значению й, Вт/(мв К), й =(А +йи )/2.
(!!.30> При более существенных различиях между /ен и йпых коэффициент теплопередачи для всей поверхности определяется усреднением средних для расчетных участков значений /е й = (/рх + йв +... + й, )/лу, (11.31) где йь йь ..., /е — среднеарифметическое значение коэффициентов теплопередачи для соответствующего участка, Вт/(ме К); уп— число равных участков поверхности теплообмеиа. Уравнение теплопередачн решается для каждого вариантного значения скорости теплоносителя.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
