Уравнения теплового баланса для парогенератора при прямоточной схеме генерации пара. Выбор скоростей и расчет трубного пучка. Расчет толщины трубки и геометрии межтрубного пространства. Тепловой расчет и расчет на прочность элементов парогенератора.
Dэк, Dисп, Dпп - расход через экономайзерный, испарительный и перегревательный участок соответственно [кг/сек]. hп.в., h", h"", hпп - энтальпии, взятые по PII и по Тп.в., по PII на линии насыщения и по PII и Тпп соответственно. h2,h1 - энтальпии, взятые по PI и по Твх и Твых соответственно. т.к. мы имеем прямоточный ПГ, то расходы через экономайзерный, испарительный и перегревательный участки будут равны: Dэк,= Dисп,= Dпп =Dpt Выберем в качестве материала трубок нержавеющую сталь 12Х18Н10Т - при не высоких температурах она обладает достаточными теплофизическими свойствами и коррозионной устойчивостью. Если направить рабочее тело в межтрубное пространство, то при ограничениях на весовую скорость получается очень маленькое сечение межтрубного пространства, что приведет к малому сечению трубного пучка и большой скорости теплоносителя, который будет проходить в трубном пучке, порядка 30-50 м/с в зависимости от шага, что приведет к большим гидравлическим потерям, которые не целесообразны, по этому мы попробуем другой подход, направим рабочее тело в трубное пространство, что конечно не целесообразно с точки зрения технико-экономических характеристик, т.к. рекомендовано то, что теплоноситель с более высоким давлением нужно направлять в трубное пространство, для уменьшения затрат металла, т.к. это на прямую влияет на толщину стенки изделия, но зато мы сможем теперь задавать любое проходное сечение межтрубного пространства, регулируя всего лишь шаг трубного пучка. Выберем трубку 16*1.5 мм, по таблице определим по максимальной температуре, равной tmax=330 0C, [sн]=18,8 кгс/мм2 где DP - толщина стенки [мм]; Нам нужно сконструировать трубный пучок так, чтобы он вписывался, приблизительно, в квадрат, для того, чтобы его можно было вписать в окружность, т.е. корпус минимального диаметра, по этому сделаем следующее: Площадь проходного сечения состоит из просветов между трубками, тогда пусть длина трубки, т.е. стороны квадрата, равна L, число просветов nпросв, число трубок поперек потока ntp, nпросв= ntp, ширина просвета Lпросв=t-dн, где t-шаг решетки, тогда площадь проходного сечения равна: , тогда , в то же время: , тогда имеем: , отсюда: У нас 546 трубок, их количество мы не можем увеличивать по условию, без изменения их диаметра, но мы можем их уменьшить, т.к. важно, чтобы вдоль потока их было как можно меньше и шаг между ними был оптимальным, тогда пусть число трубок равно 544, тогда можно разделить их на z1=8 рядов в направлении вдоль потока и z2=68 рядов поперек потока, тогда ntp=z2=68, тогда если решить квадратное уравнение, указанное выше, относительно шага решетки, то мы получим: t=0.02194м, Lпросв=0.00594м, L=1.4931мДанный тип парогенератора, а именно вода-вода с прямоточной схемой генерации пара, обладает некоторыми преимуществами, по сравнению с парогенераторами на основе многократной циркуляции, а именно: он обладает меньшей материалоемкостью, для данного типа парогенератора не требуются специальные устройства, дополнения в конструкции, которые обеспечивали бы необходимый перегрев пара, что увеличивает КПД следующей за ним турбины. Но такие парогенераторы не обладают высокой надежностью и работоспособностью, т.к. при реализации кризиса теплообмена и больших температурных нагрузках на материалы парогенератора, они быстро изнашиваются и возникает большая вероятность поломки, что не целесообразно с точки зрения экономики.
Вывод
Данный тип парогенератора, а именно вода-вода с прямоточной схемой генерации пара, обладает некоторыми преимуществами, по сравнению с парогенераторами на основе многократной циркуляции, а именно: он обладает меньшей материалоемкостью, для данного типа парогенератора не требуются специальные устройства, дополнения в конструкции, которые обеспечивали бы необходимый перегрев пара, что увеличивает КПД следующей за ним турбины. Получение пара высоких параметров, это основная проблема для парогенераторов на основе многократной циркуляции, что не является проблемой для данного типа парогенераторов. Но такие парогенераторы не обладают высокой надежностью и работоспособностью, т.к. при реализации кризиса теплообмена и больших температурных нагрузках на материалы парогенератора, они быстро изнашиваются и возникает большая вероятность поломки, что не целесообразно с точки зрения экономики.
Мой парогенератор обладает преимуществами и недостатками, указанными выше. Так же изза технических ограничений по массовой скорости рабочего тела, указанных в проекте, мы вынуждены были направить теплоноситель с большим давлением в межтрубное пространство, что привело к увеличению толщины стенки корпуса. Данный подход мы пытались осуществить, чтобы избежать больших гидравлических потерь со стороны теплоносителя, но, увы, наткнулись на большие потери со стороны рабочего тела, т.е. целесообразно сказать, что такие технические ограничения не подлежат реализации при данных параметрах и данной схеме. Изза большой длины трубок мы вынуждены были перейти к поперечному обтеканию трубного пучка, чтобы поместить их большую длину в компактный корпус, что обычно не применяется в парогенераторах данного типа и в данном случае может привести к большой вибрации трубного пучка. Этот парогенератор не может быть реализован и применяться на практике, т.к. большие гидравлические потери не позволят его эксплуатировать при заданных параметрах рабочего тела, теплоносителя и требуемого пара.
Список литературы
1. Идельчик - ‘Справочник по гидравлическим сопротивлениям.’
2. Рассохин Н.Г. Парогенераторные Установки АЭС, - Москва «Энергоатомиздат» 1987.
3. Ривкин С.П., Александров А.А. - ‘Теплогидравлические свойства воды и водяного пара’
Размещено на .ru
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
