Главная База знаний "Allbest" Производство и технологии Расчет параметров ядерной паропроизводящей установки

Расчет параметров ядерной паропроизводящей установки

Судовое энергетическое оборудование, паропроизводящие установки. Ядерная энергетическая установка ледокола. Прямой тепловой расчёт парогенератора. Компоновка проточной части и расчёт скоростей сред. Тепловой и габаритный расчёт активной зоны реактора.

Рубрика Производство и технологии
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 05.06.2010
Размер файла 1,0 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Страница:

определение максимальной температуры топлива и сравнение её с допустимой;

определение минимального запаса по критической тепловой нагрузке и сравнение его с допустимым.

2.1.4 Расчётная модель

Принимается упрощённая модель со следующими основными характеристиками:

зона имеет отражатель, дэф=60-150 мм (для железоводных отражателей);

распределение удельного теплового потока по высоте зоны косинусоидальное, по радиусу зоны оно описывается функцией Бесселя;

наличие отражателя учитывается величинами kr и kz;

отношение высоты к диаметру равно 1;

решётка ТВЭЛов раздвинутая (не тесная) и взаимное влияние их отсутствует;

при определении максимального удельного тепловыделения учитываются только коэффициенты неравномерности распределения удельного тепловыделения по зоне в целом, т.е. kr и kz;

зазор между топливным стержнем и оболочкой ТВЭЛов отсутствует;

ТВЭЛы образуют абсолютно правильную решётку;

- падение давления по высоте зоны не учитывается.

Рис.2.1 Основные размеры активной зоны

3.2 Проектирование АЗ и ТВС

3.2.1 Определение размеров АЗ и ТВС

Таблица 2.2

№

Наименование величины

Обозначение

Размерность

Расчётная формула

Числовое значение

1

Удельная теплонапряжённость АЗ

qv

МВт/м3

принято, [7]

100

2

Диаметр горючего ТВЭЛа

dгор

м

принято, [7]

0.009

3

Толщина оболочки ТВЭЛа

доб

м

принято, [7]

0.0007

4

Отношение шага ТВЭЛа к диаметру

-

принято, [7]

1.2

5

Ширина межканального зазора

а

м

принято, [7]

0.012

6

Количество ТВЭЛов

nтвэл

-

принято, [7]

50

7

Коэффициент запаса

-

принято, [7]

0.75

8

Тепловая мощность реактора

Qр

МВт

89.56

9

Объём активной зоны

VАЗ

м3

0.896

10

Диаметр активной зоны

DАЗ

м

1.045

11

Высота активной зоны

НАЗ

м

DАЗ

1.045

12

Наружный диаметр ТВЭЛа

dТВЭЛ

м

dгор+2доб

0.01

13

Расстояние между ТВЭЛами в сборке

t

м

0.012

14

Сторона ТВС

S

м

0.09

15

Площадь поперечного сечения АЗ

SАЗ

м2

0.857

16

Площадь условной ячейки для квадратного канала

м2

0.01

17

Площадь условной ячейки для шестигранного канала

м2

0,866 (а+S) 2

------

18

Количество ТВС

-

82

19

Принятое количество ТВС с учётом их размещения в активной зоне

-

См. рис 2.3

68

Примечание к табл.2.2:

п.14 - на рис. 2.2 приведены примеры размещения ТВЭЛ в ТВС с шестигранной и квадратной формой поперечного сечения.

п.19 - находится графически.

Размещение ТВЭЛ в канале.

2

2

Рис.2.2

Размещение каналов в активной зоне

2

Рис.2.3

Dаз = 1.045 м

a = 0.012 м

S = 0.09 м

2.2.2 Выбор параметров теплоносителя

Таблица 2.3

№

Наименование величины

Обозначение

Размерность

Расчётная формула

Числовое значение

1

2

3

4

5

6

1

Температура ТН на входе в реактор

Твх

?С

262.05

2

Температура ТН на выходе из реактора

Твых

?С

312.05

3

Нагрев ТН в реакторе

ДТ

?С

Твых - Твх

50

4

Температура насыщения ТН

ts

?С

f (Рт) - справ. данное, [8]

332

5

Величина недогрева до кипения

Ts

?С

ts - Твых

20

6

Коэффициент допустимого увеличения мощности

KN

-

справ. данное

1.2

7

Коэффициент допустимого снижения расхода

KG

-

справ. данное

0.95

8

Предельная температура ТН на выходе из реактора в случае одновременного увеличения мощности и снижения расхода

Tmax

?С

330.2

9

Энтальпия ТН на выходе из реактора

iвых

кДж/кг

1409

10

Энтальпия ТН на входе в реактор

iвх

кДж/кг

1144

11

Расход ТН через АЗ

GТН

кг/c

338

Примечание к 2.2.2.:

п.8 - условие, исключающее объёмное кипение: Tmax? ts

2.2.3 Разработка схемы ТВС

Таблица 2.4

№

Наименование величины

Обозначение

Размерность

Расчётная формула

Числ. знач-ие

1

2

3

4

5

6

1

Проходное сечение ТВС

м2

0.0034

2

Средняя температура ТН

Тср

?С

287.05

3

Средний удельный объём ТН

Vср

м3/кг

f (Рт; Тср)

1.34Ч10-3

4

Средняя скорость теплоносителя

Wср

м/с

1.97

5

Площадь поверхности теплообмена для всех ТВЭЛов реактора

Fто

м2

116.057

6

Средний тепловой поток

qср

МВт/м2

0.6

Примечание к 2.2.3:

п.4 - средняя скорость теплоносителя Wср должна быть в интервале (1ч4) м/с.

п.6 - в ВВРД средний тепловой поток не должен превышать (0,4ч0,6) 106 Вт/м2.

2.2.4 Гидравлическое профилирование активной зоны

Таблица 2.5

№

Наименование величины

Обозначение

Размерность

Расчётная формула

Числовое

значение

1

Эффективная добавка

дэф

м

см. п.2.1.4

0.09

2

Эффективная высота АЗ

Нэф

м

НАЗ+2дэф

1.225

3

Эффективный диаметр АЗ

Dэф

м

Нэф

1.225

4

Коэффициент неравномерности распределения тепловыделения по радиусу АЗ

Kr

-

2.014

5

Коэффициент неравномерности распределения тепловыделения по высоте АЗ

Kz

-

1.369

6

Объёмный коэффициент неравномерности тепловыделения

Kv

-

2.757

7

Максимальный тепловой поток

qmax

МВт/м2

1.65

8

Средняя тепловая мощность ТВС

Qср

МВт

1.32

9

Тепловая мощность центральных рабочих каналов

QЦРК

МВт

2.65

10

Расход ТН через ЦРК

GЦРК

кг/с

10

11

Скорость ТН в ЦРК

WЦРК

м/с

3.97

Примечание к 2.2.4. п.11 - Диапазон скоростей ТН в ЦРК составляет (2ч4) м/с.

2.3 Проверка теплотехнической надёжности активной зоны

2.3.1 Расчёт максимальной температуры оболочки ТВЭЛ

Таблица 2.6

№

Наименование величины

Обозначение

Размерность

Расчётная формула

Числовое значение

1

Энтальпия кипящей воды

кДж/кг

f (Pт; ts) - справ. данное, [8]

2658.1

2

Периметр теплообмена ТВЭЛ в сборке и кожуха ТВС

Пт

м

1.995

3

Эквивалентный диаметр пучка ТВЭЛ

dэкв

м

0.0068

4

Плотность воды при средней температуре ТН

кг/м3

746.269

5

Удельный объём кипящей воды

м3/кг

f (Pт) - справ. данное, [8]

1.57Ч10-3

6

Плотность кипящей воды

кг/м3

634.961

7

Удельный объём сухого насыщенного пара

м3/кг

f (Рт) - справ. данное, [8]

1.25Ч10-2

8

Плотность сухого насыщенного пара

кг/м3

80

9

Распределение теплового потока по высоте ТВЭЛ

q (Zi)

Вт/м2

----

число участков разбиения ТВЭЛ по высоте

i

-

принято (например 20)

19

Высота соответствующего участка

Zi

м

-----

10

Энтальпия ТН, при которой температура оболочки постоянна

кДж/кг

11

Периметр теплообмена ТВС

м

1.634

12

Энтальпия ТН по длине ТВС

iт (Zi)

Дж/кг

См. примечание к табл.2.6

13

Полное поперечное сечение ТВЭЛ в пучке

SТВ

м2

4.25Ч10-3

14

Плотность решётки стержней

-

1.256

15

Коэффициент заполнения пучка ТВЭЛ

-

0.704

16

Эффективный диаметр

d

м

4.771Ч10-3

17

Кинематическая вязкость

м2/с

f (Tср; Pт) - справ. данное, [8]

1.24Ч10-7

18

Критерий Re

Re

-

152600

19

Критерий Pr

Pr

-

f (Tср; Pт) - справ. данное, [8]

0.843

20

Теплопроводность ТН

f (Tср; Pт) - справ. данное, [8]

0.578

21

Коэффициент теплоотдачи

36510

22

Термическое сопротивление теплоотдачи

2.74Ч10-5

23

Удельная теплоёмкость ТН

Ср

5.3

24

Координата точки по длине ТВЭЛ, в которой достигается max температура оболочки

ZОБ

м

0.611

25

Максимальная температура оболочки ТВЭЛ

?С

См. примечание к табл.2.6

330.851

26

Допускаемая температура оболочки ТВЭЛ

?С

См. примечание к п.2.3.1

370

27

Условие теплотехнической надёжности

?

есть

Примечание к п.2.3.1

iт (Zi) =

2. =

3. Значения коэффициента теплопроводности материалов

Таблица 2.7

Материал оболочки

Температура,?С

200

300

400

500

Цирконий

19,3

20,1

20,5

20,9

Нержавеющая сталь

17,6

18,8

21,4

23,0

Значения коэффициента теплопроводности ядерного топлива

UO2 (лтопл), вт/м·град

Таблица 2.8

Температура,?С

500

1000

1500

2000

2500

2800

UO2

4,4

3,0

2,3

2,4

3,2

3,7

5. Предельно допустимые значения температур оболочек, изготовленных из нержавеющей стали= (360ч380) ?С.

6. Зона по высоте делится на некоторое число участков и для каждой из промежуточных точек определяется q (Zi), , iт (Zi).

7. Все значения, полученные в ходе расчёта максимальной температуры оболочки ТВЭЛ (п. п.9, 10 и 12), для удобства дальнейшего пользования необходимо свести в единую таблицу

№участка i

1

2

3

4

5

6

Z, м

-0.523

-0.464

-0.406

-0.348

-0.290

-0.232

q (Z), Вт/м2

375900

614400

835300

1038000

1217000

1370000

iпк (Z), Дж/кг

2.6Ч106

2.55Ч106

2.51Ч106

2.47Ч106

2.44Ч106

2.41Ч106

iт (Z), МДж/кг

1.144

1.149

1.156

1.164

1.175

1.187

№участка i

7

8

9

10

11

12

Z, м

-0.174

-0.116

-0.058

0

0.058

0.116

q (Z), Вт/м2

1492000

1581000

1636000

1654000

1636000

1581000

iпк (Z), Дж/кг

2.38Ч106

2.36Ч106

2.352Ч106

2.347Ч106

2.351Ч106

2.36Ч106

iт (Z), МДж/кг

1.201

1.216

1.231

1.246

1.262

1.277

№ участка i

13

14

15

16

17

18

19

Z, м

0.174

0.232

0.290

0.348

0.406

0.464

0.523

q (Z), Вт/м2

1492000

1370000

1217000

1038000

835300

614400

375900

iпк (Z), Дж/кг

2.38Ч106

2.41Ч106

2.44Ч106

2.47Ч106

2.51Ч106

2.55Ч106

2.6Ч106

iт (Z), МДж/кг

1.292

1.305

1.318

1.328

1.337

1.344

1.349

По полученным результатам в координатах i-Z строим графики зависимостей iпк (Z) и iт (Z), по которым определяем, происходит ли теплообмен между ТН и ТВЭЛ без поверхностного кипения. (рис.2.5)

8. Если поверхностное кипение имеет место, то рассчитывается коэффициент теплоотдачи в области поверхностного кипения и температура оболочки .

Рис 2.3 Распределение температур в ТВЭЛ

2

Рис 2.4 Качественный график распределения температур по высоте зоны

Рис.2.5 Определение границ участка поверхностного кипения

2.3.2 Расчёт максимальной температуры ядерного горючего

Таблица 2.7

№

Наименование величины

Обозначение

Размерность

Расчётная формула

Численное

значение

1

2

3

4

5

6

1

Коэффициент теплопроводности оболочки

справ. данное

19.54

2

Коэффициент теплопроводности горючего

справ. данное

3.6

3

Термическое сопротивление оболочки

3.58Ч10-5

4

Термическое сопротивление горючего ТВЭЛ

7.3Ч10-4

5

Координата точки по длине ТВЭЛ, в которой достигается max температура горючего ТВЭЛ

м

5.93Ч10-3

6

Максимальная температура горючего ТВЭЛ

?С

См. приложение к таблице 2.7

1000

7

Допускаемая температура горючего ТВЭЛ

?С

См. приложение к таблице 2.7

1587

8

Условие теплотехнической надёжности

?

есть

Примечание к 2.3.2

1. Предельно допустимое значение температуры для UO2

=2800?С

2.

=

Качественный график распределения температуры горючего

2

Рис.2.6

2.3.3 Расчёт запаса по кризису теплообмена

Таблица 2.8

№

Наименование величины

Обозна чение

Размер ность

Расчётная формула

Числ. знач.

1

2

3

4

5

6

1

Теплота парообразования

r

кДж/кг

f (Pт) - справ. данное

1118.7

2

Относительная энтальпия потока в сечении Z

X (Zi)

-

3

Критический тепловой поток

qкр (Zi)

МВт/м2

4

Коэффициент запаса по кризису теплообмена

Ккр (Zi)

-

Примечание к п.2.3.3.:

1) Коэффициент запаса по кризису теплообмена должен быть

2) Все значения, полученные в ходе расчёта запаса по кризису теплообмена (п. п.2, 3 и 4), свести в единую таблицу.

№ участка i

qкр (Z), МВт/м2

Ккр (Z)

X (Z)

1

1.626

2.227

0.091

2

1.617

2.214

0.095

3

1.604

2.197

0.101

4

1.589

2.177

0.108

5

1.569

2.149

0.118

6

1.547

2.120

0.129

7

1.522

2.085

0.142

8

1.495

2.048

0.155

9

1.468

2.011

0.168

10

1.441

1.974

0.182

№ участка i

qкр (Z), МВт/м2

Ккр (Z)

X (Z)

11

1.413

1.935

0.196

12

1.386

1.898

0.209

13

1.359

1.862

0.223

14

1.336

1.830

0.234

15

1.313

1.799

0.246

16

1.296

1.775

0.255

17

1.280

1.753

0.263

18

1.268

1.736

0.269

19

1.259

1.724

0.274

По полученным результатам в координатах q-Z и K-Z строим графики зависимостей qкр (Z), Ккр (Z) и q (Z) - данные из предыдущей таблицы. Все построения произвести в одной координатной плоскости.

Для обеспечения теплотехнической надежности необходимо, чтобы минимальное значение запаса по кризису было не меньше 2-2,2.

Определение запаса по кризису теплообмена

Рис.2.7

Если полученный запас недостаточен, то необходимо изменить конструкцию активной зоны. Увеличить Ккр можно путем уменьшения q (z), если увеличить поверхность нагрева или повысить q кр, если изменить скорость теплоносителя или его параметры в соответствии с формулой 3 из табл.2.8

Список литературы

1. Аин Е.М. Методические указания к курсовому проектированию по дисциплинам “Теоретические основы судовой энергетики” и “Гидрогазодинамика и теплообмен”. Северодвинск: Севмашвтуз, 1998 г.

2. Андреев П.А. и др., Теплообменные аппараты ядерных энергетических установок. Л.: Судостроение, 1965г.

3. Ермилов В.Г. Теплообменные аппараты и конденсационные установки. М.: Транспорт, 1964г.

4. Кириллин и др. Техническая термодинамика. М.: Энергоатомиздат, 1983г.

5. Кириллов П.Л. и др. Справочник по теплогидравлическим расчётам (ядерные реакторы, теплообменники, парогенераторы). М.: Энергоатомиздат, 1984г.

6. Кузнецов В.А. Судовые ядерные энергетические установки (конструкции и особенности эксплуатации). Л.: Судостроение, 1989г.

7. Пейч Н.Н. Тепловой расчёт активной зоны водо-водяного реактора. Л.: ЛКИ, 1981г.

8. Ривкин С.Л., Александров А.А. Теплофизические свойства воды и водяного пара. М.: Энергия, 1980г.

9. Терентьев В.Д. Основы тепловых и гидравлических расчётов ядерных реакторов и парогенераторов. Л.: Судостроение, 1967 г.

10. Турлаков А.С., Кожемякин В.В. Проектирование парогенераторов судовых ЯЭУ. Л.: ЛКИ, 1982г.

11. Шаманов Н.П. и др. Судовые ядерные паропроизводящие установки. Л.: Судостроение, 1990 г.

Страница:


Подобные документы

  • Расчет установки для сушки яблок

    Технические описания, расчёты проектируемой установки. Принцип работы технологической схемы. Материальный и тепловой расчёт установки. Конструктивный расчёт барабанной сушилки. Подбор комплектующего оборудования. Расчёт линии воздуха и подбор вентилятора.

    курсовая работа [2,5 M], добавлен 17.10.2010

  • Тепловой расчёт котельного агрегата

    Развитие котельной техники, состав котельной установки. Определение теоретических объёмов воздуха, газов, водяных паров и азота, расчёт энтальпий. Тепловой баланс котла, расчёт расхода топлива. Тепловой расчёт конвективного пучка и водяного экономайзера.

    курсовая работа [58,1 K], добавлен 02.07.2012

  • Установки ожижения и разделения газовых смесей

    Выбор типа установки и его обоснование. Общие энергетические и материальные балансы. Расчёт узловых точек установки. Расчёт основного теплообменника. Расчёт блока очистки. Определение общих энергетических затрат установки. Расчёт процесса ректификации.

    курсовая работа [126,9 K], добавлен 21.03.2005

  • Тепловой расчет цикла газотурбинной установки

    Расчет и оптимизация цикла газотурбинной установки. Выбор типа компрессора, определение его характеристик и основных размеров методом моделирования; определение оптимальных параметров турбины. Тепловой расчет проточной части турбины по среднему диаметру.

    дипломная работа [804,5 K], добавлен 19.03.2012

  • Расчёт и проектирование абсорбера

    Расчет насадочного абсорбера для улавливания аммиака. Описание абсорбционной установки. Определение количества поглощаемого газа и расхода абсорбента. Расчёт диаметра абсорбера, газодувки, насосной установки; тепловой баланс; гидравлическое сопротивление.

    курсовая работа [958,3 K], добавлен 10.06.2013

  • Промышленная котельная с паровыми котлами

    Расчёт тепловой схемы котельной, выбор вспомогательного оборудования. Максимально-зимний режим работы. Выбор питательных, сетевых и подпиточных насосов. Диаметр основных трубопроводов. Тепловой расчет котла. Аэродинамический расчёт котельной установки.

    курсовая работа [1,7 M], добавлен 08.10.2012

  • Котельные установки промышленных предприятий

    Основные характеристики котельной установки для промышленного предприятия. Присосы воздуха по газоходам и расчётные коэффициенты избытка воздуха в них. Продукты сгорания в газоходах парогенератора. Расчёт теплового баланса парогенератора и расход топлива.

    курсовая работа [711,0 K], добавлен 29.11.2010

  • Разработка рекуперативного теплообменного аппарата для концевого охлаждения воздушно-компрессорной установки

    Математическая модель рекуперативного теплообменного аппарата. Теплофизические свойства и расчёт параметров горячего и холодного теплоносителей, гидравлический и аэродинамический, тепловой расчёты. Эскизная компоновка, интенсификация теплообменника.

    курсовая работа [251,7 K], добавлен 20.04.2011

  • Расчёт абсорбционной установки

    Понятие физической абсорбции, теоретические основы разрабатываемого процесса. Основные технологические схемы для проведения химической реакции. Обоснование и описание установки, подробный расчёт абсорбера, теплообменника и вспомогательного оборудования.

    дипломная работа [1,3 M], добавлен 24.10.2011

  • Расчет реактора установки каталитического крекинга

    Каталитический крекинг как крупнотоннажный процесс углубленной переработки нефти. Количество катализатора и расход водяного пара, тепловой баланс. Расчет параметров реактора и его циклонов. Вычисление геометрических размеров распределительного устройства.

    курсовая работа [721,3 K], добавлен 16.05.2014

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены