Расчет горизонтального парогенератора, обогреваемого водой под давлением

Размещено на http://www.allbest.ru

51

Размещено на http://www.allbest.ru

Министерство образования и науки, молодежи и спорта Украины

Одесский национальный политехнический университет

Кафедра АЭС

Курсовой проект

По дисциплине: ”Парогенераторы и теплообменное оборудование АЭС”

Расчет горизонтального парогенератора, обогреваемого

водой под давлением

Выполнил: ст. гр. ТЯ-0904

Тацюк О.М.

Одесса 2012

Исходные данные: Вариант 42.

Паропроизводительность ПГ: D=401 кг/с

Параметры пара: P₂=6,9 МПа, t₂=t_S=284,5 ?С

Температура питательной воды: t₂' =220 ?C

Параметры теплоносителя: P₁=16 МПа, t₁'=331 ?C, t₁”=296 ?C.

Кратность циркуляции: К_ц=5.

Тепловая мощность ПГ, расход теплоносителя, t-Q диаграмма ПГ.

Для рассчитываемого ПГ уравнение теплового баланса имеет следующий вид:

Продувка ПГ принимается равной D_ПР= 0,5%*D=0,005*401=2,01 кг/с.

Значения h', h_ПВ, r, h₁', h₁” определяются по таблице “Термодинамические и теплофизические свойства воды и водяного пара”

Энтальпия пара на линии насыщения: h'=1261,2 кДж/кг (Р₂ и t₂).

Энтальпия питательной воды на линии насыщения: h_ПВ=943,7 кДж/кг (t₂').

Удельная теплота парообразования: r=1510,7 кДж/кг (Р₂).

Энтальпия т.н. на входе в ПГ: h₁'=1518,34 кДж/кг (Р₁ и t₁').

Энтальпия т.н. на выходе из ПГ: h₁”=1316,37 кДж/кг (Р₁ и t₁”).

КПД парогенератора: ?=0,97.

Тепловая мощность ПГ:

Тепловая мощность экономайзерной части ПГ:

Тепловая мощность испарительной части ПГ:

Расход теплоносителя:

Определяем энтальпию теплоносителя на выходе из испарительной части парогенератора .

которой соответствует температура 302,9 ?С ( и Р₁).

Определяем энтальпию рабочего тела при смещении с котловой водой.

которой соответствует температура 272,5 ?С ( и Р₂).

t-Q диаграмма ПГ представлена на рис. 1



Рис. 1 t-Q диаграмма ПГ.

Выбор материала и диаметра труб теплопередающей поверхности и коллектора теплоносителя, материала корпуса

Выбираем следующие марки стали:

- для труб теплопередающей поверхности 12Х18Н10Т;

- для коллектора теплоносителя 10ГН2МФА, плакированная со стороны, омываемой теплоносителем, сталью 12Х18Н10Т;

- для элементов корпуса - 10ГН2МФА;

Расчет толщины стенок труб теплопередающей поверхности, входной и выходной камер коллектора теплоносителя.

Толщина стенки труб теплопередающей поверхности рассчитывается по формуле:



С=С₁+ С₂+ С₃+ С₄

d_Н=16 мм (принимается).

P_1Р=0,9*1,25*P₁=0,9*1,25*16=18 МПа.

Температура стенки трубы во входном сечении:

t_СТ.Р=0,5*(t₁'+t_S)=0.5*(331+284.5)=308 ?C.

Допустимое напряжение [у_Н]=11,9 кгс/мм²=117 МПа.

ц=1-минимальный коэффициент прочности труб.

Прибавка к толщине на минусовой допуск:

С₁=0,11*(д_р-С)=0,11*(1,14+С-С)=0,125 мм

С₂=0, С₃=0.

Прибавка на утонение изогнутой части трубы:

Принимаем д_р=1,5 мм (с последующим уточнением).

Овальность труб, а=12%

Прибавка к расчетной толщине:

С=0,125+0+0+0,473=0,598 мм

Уточняем толщину стенки трубки:

д_Р=1,14+0,598=1,738=1,8 мм

Внутренний диаметр трубки:

d_В=d_Н -2 д_Р=16-2*1,8=12,4 мм

Площадь живого сечения трубки:

f_ТР=(р/4)*d²=(3.14/4)*(12,4*10^-3)²=1,21*10^-4 м²

Площадь сечения трубки:

f==(р/4)*d²=(3.14/4)*(16*10^-3)²=2,01*10^-4 м²

Толщина стенки входной и выходной камеры коллектора рассчитывается по формуле:

d_В.К=0,834 мм (принимается)

ц- коэффициент прочности камер.

С=1.

Расчетная температура стенки камер t_СТ.Р t₁'=331?C

Допустимое напряжение [у_Н]=23 кгс/мм²=225 МПа.

Для расчета толщины стенки перфорированной части коллектора рассчитываем коэффициенты прочности перфорированной части коллектора:

Для продольного ряда:



S_1c2d_Н=32 мм - продольный шаг расположения отверстий.

d₀=0,2+d_Н=0,2+16=16,2 мм.

Для поперечного ряда:

S_2C=26 мм - поперечный шаг расположения отверстий.

Для диагонального ряда:

m=S_2C /S_1C=26/32=0,813

Для расчета толщины стенки коллектора принимаем меньшее значение

коэффициента прочности ц=0,264

Толщина стенки коллектора будет равна:

Наружный диаметр коллектора равен:

Толщина стенки конусной части коллектора:

Расчет площади теплопередающей поверхности испарительного участка ПГ.

Исходные данные:

Р₁=16 МПа,

Q_И=605791 Дж/с,

t_1И'= t₁'=331 ?C,

t_1И”=302,9 ?C,

t_S=284,5 ?C,

Таблица №1.Число труб теплопередающей поверхности.

Величина	Обозначение, Расчетная формула	Вариант
		1	2	3
Скорость теплоносителя на выходе в трубы, м/с		3,5	4,5	5,5
Удельный объем теплоносителя при t1 и P1, кг/м3	v1'	0,001514	0,001514	0,001514
Площадь живого сечения трубы, м2		1,21*10-4	1,21*10-4	1,21*10-4
Расчетное число труб теплопередающей поверхности.		13389	10414	8521

Расчет б_1вх

Таблица №2. Физические параметры теплоносителя во входном сечении .

Физические параметры теплоносителя, при t1'=331 ?C.
	Вариант.
Величина	Ед. из.	1	2	3
Удельный объем: v1'	м3/кг	0,001514	0,001514	0,001514
Динамическая вязкость: м	Па/с	8,06*10 -5	8,06*10 -5	8,06*10 -5
Коэф. теплопроводности: л	Вт/(м*К)	0,48	0,48	0,48
Критерий Прандтля: Pr	-	1,264	1,264	1,264
Число Рейнольдса: Re	-	355655	457271	558886
Коэф. теплоотдачи:	кВт/(м*К)	25,1	30,69	36,04
Термическое cопротивление R'=1/	1/кВт/(м*К)	0,0398	0,0326	0,0277

Число Рейнольдса рассчитывается по формуле:

Коэффициент теплоотдачи будет равен:

Температура стенки принимается ориентировочно равной:

где t₁=t₁'-для входного сечения и t₁=t₁”-для выходного участка.

л_СТ=18,8 Вт/(м*К)

2R_ок=1,5*10^-5

Термическое сопротивление стенки трубы и оксидных пленок:

Для первой итерации q' принимаем равной.

Рассчитываем по формуле:

Коэффициент теплоотдачи будет равен:

Удельный тепловой поток рассчитывается по формуле:

Проверка отношения :

Так как условие не выполняется, повторяем расчет.

Принимая q'_ВХ=q”_ВХ=2,71*10⁵ Вт/м².

Рассчитываем по формуле:



Коэффициент теплоотдачи будет равен:

Удельный тепловой поток рассчитывается по формуле:

Проверка отношения :

Так как условие выполняется полученные значения б'_ВХ , q'_ВХ и б”_ВХ , q”_ВХ считаем окончательным.

Результаты расчета для трех вариантов скоростей сведены в таблицу №3.

Таблица №3. Расчет коэффициента теплоотдачи.

Величина	Обознач.	Вариант	Ед. из.
		1	2	3
Удельный тепловой поток.		2,32*105	2,4*105	2,52*105
Коэффициент теплоотдачи.		46,79	48,44	49,62
Коэффициент теплопередачи.		5,82	6,1	6,3
Удельный тепловой поток.		2,71*105	2,84*105	2,93*105
Проверка отношений.		0,86	0,86	0,86	-
Так как условие повторяем расчет.
Удельный тепловой поток.		2,71*105	2,84*105	2,94*105
Коэффициент теплоотдачи.		52,18	53,93	55,16
Коэффициент теплопередачи.		5,89	6,18	6,38
Коэффициент теплопередачи.		2,74*105	2,87*105	2,97*105
Проверка отношений.		0,99	0,99	0,99	-

Так как условие выполняется полученные значения б'_ВХ , q'_ВХ и б”_ВХ , q”_ВХ считаем окончательным.

Расчет б'_вых

Таблица №2а. Физические параметры теплоносителя в выходном сечении.

Физические параметры теплоносителя, при t1И”=302,9 ?C.
	Вариант.
Величина	Ед. из.	1	2	3
Удельный объем: v1”	м3/кг	0,00132	0,00132	0,00132
Динамическая вязкость: м	Па/с	9,01*10 -5	9,01*10 -5	9,01*10 -5
Коэф. теплопроводности: л	Вт/(м*К)	0,53	0,53	0,53
Коэф. Прандтля: Pr	-	0,99	0,99	0,99
Скорость теплоносителя		3,13	4,1	4,9
Число Рейнольдса: Re	-	326338	418088	510880
Коэф. теплоотдачи:	кВт/(м*К)	23,01	28,05	32,93

Число Рейнольдса рассчитывается по формуле:

Коэффициент теплоотдачи будет равен:

Температура стенки принимается ориентировочно равной:

л_СТ=18,7 Вт/(м*К)

2R_ок=1,5*10^-5

Термическое сопротивление стенки трубы и оксидных пленок:

Для первой итерации q'_вых принимаем равной.

Рассчитываем по формуле:

Коэффициент теплоотдачи будет равен:

Удельный тепловой поток рассчитывается по формуле:

Проверка отношения :

Так как условие выполняется полученные значения б'_ВЫХ , q'_ВЫХ и б”_ВЫХ, q'_ВЫХ считаем окончательным.

Результаты расчета для трех вариантов скоростей сведены в таблицу №3а.

Таблица №3а. Расчет коэффициента теплоотдачи.

Величина	Обознач.	Вариант	Ед. из.
		1	2	3
Удельный тепловой поток.		8,92*104	9,39*104	9,74*104
Коэффициент теплоотдачи.		23,99	24,88	25,53
Коэффициент теплопередачи.		5,09	5,34	5,53
Удельный тепловой поток.		9,37*104	9,83*104	1,02*105
Проверка отношений.		0,95	0,96	0,6	-

Так как условие выполняется полученные значения б'_ВЫХ, q'_ВЫХ и б”_ВЫХ, q'_ВЫХ считаем окончательным.

Коэффициент теплопередачи, площадь теплопередающей поверхности, длина труб испарительного участка ПГ.

Средний коэффициент теплопередачи испарительного участка ПГ:

Больший температурный напор:

Меньший температурный напор:

Среднелогарифмический температурный напор:

Расчетная площадь теплопередающей поверхности испарительного участка:

В таблице №4 представлен расчет коэффициента теплопередачи испарительного участка и площади теплопередающей поверхности для трех вариантов скоростей.

Таблица №4. Расчет площади теплопередающей поверхности испарительного участка ПГ.

Величина	Обознач	Вариант	Ед. из.
		1	2	3
Средний коэф. теплопередачи.		5,49	5,76	5,96
Больший температурный напор.		46,5	46,5	46,5
Меньший температурный напор.		18,4	18,4	18,4
Среднелогарифмический температурный напор.		30,34	30,34	30,34
Расчетная площадь теплопередающей поверхности испарительного участка.		3636,93	3466,45	3350,12	м2

Расчет площади теплопередающей поверхности экономайзерного участка ПГ.

Исходные данные:

Q_Э=127956 Дж/с

t'_1Э=t”_1И=302,9 ?С

t”_1Э=t”₁=296 ?С

t'_2Э=t'_2Ц=272,5 ?С

t_S=284,5 ?С

t_1СР=0,5*(302,9+296)=299,5 ?С

t_2СР=0,5*(272,5+284,5)=278,5 ?С

Таблица №5. Физические параметры теплоносителя в выходном сечении.

Физические параметры теплоносителя, при t1СР=299,5 ?C.
	Вариант.
Величина	Ед. из.	1	2	3
Удельный объем: v1	м3/кг	0,00137	0,00137	0,00137
Динамическая вязкость: м	Па/с	9,11*10 -5	9,11*10 -5	9,11*10 -5
Коэф. теплопроводности: л	Вт/(м*К)	0,54	0,54	0,54
Коэф. Прандтля: Pr	-	0,97	0,97	0,97
Скорость теплоносителя		3,25	4,16	5,09
Число Рейнольдса: Re	-	323242	413377	505779
Коэф. теплоотдачи:	кВт/(м*К)	23,04	28,05	32,96

Число Рейнольдса:

Коэффициент теплоотдачи будет равен:

Теплоотдача от стенки трубы к рабочему телу происходит в условиях поперечного обтекания шахматного расположения трубок ПГВ с углом атаки ш<90?. Тогда поправка на угол атаки е=1?.

Таблица №5. Физические параметры рабочего тела.

Физические параметры рабочего тела, при t2СР=278,5 ?C.
	Вариант.
Величина	Ед. из.	1	2	3
Удельный объем: v2Э	м3/кг	0,00133	0,00133	0,00133
Динамическая вязкость: м	Па/с	9,86*10 -5	9,86*10 -5	9,86*10 -5
Коэф. теплопроводности: л	Вт/(м*К)	0,58	0,58	0,58
Коэф. Прандтля: Pr	-	0,9	0,9	0,9
Скорость раб. тела: w2Э	м/с	1,02	1,3	1,59
Число Рейнольдса: Re	-	124151	158770	194260
Коэф. теплоотдачи:	кВт/(м*К)	37,91	44,48	50,72

Скорость воды в межтрубном пространстве:

Число Рейнольдса:

Коэффициент теплоотдачи будет равен:

x-поправка Михеева:

Температура стенки принимается ориентировочно равной:

л_СТ=18,5 Вт/(м*К)

2R_ок=1,5*10^-5

Термическое сопротивление стенки трубы и оксидных пленок:

Коэффициент теплоотдачи будет равен:

Больший температурный напор:

Меньший температурный напор:

Среднеарифметический температурный напор:

Площадь теплопередающей поверхности экономайзерного участка:

Основные результаты теплового расчета экономайзерного участка представлены в таблице №6.

Таблица №6. Результаты расчета площади теплопередающей поверхности экономайзерного участка ПГ.

Величина	Обознач.	Вариант	Ед. из.
		1	2	3
Коэффициент. теплопередачи.		5,39	5,77	6,06
Больший температурный напор.		23,5	23,5	23,5
Меньший температурный напор.		18,4	18,4	18,4
Арифметический температурный напор.		20,95	20,95	20,95
Расчетная площадь теплопередающей поверхности испарительного участка.		1133	1059	1008	м2

Площадь теплопередающей поверхности, длина и масса труб ПГ

Расчетная площадь теплопередающей поверхности ПГ .

Так как в процессе эксплуатации ПГ возможно образование течей в отдельных трубках и их заглушка, то фактическая площадь теплопередающей поверхности рассчитывается с некоторым запасом, .

Значение коэффициента k_З выбирается из интервала от 1,1 до 1,25.

Принимаем k_З=1,15.

Расчетная площадь теплопередающей поверхности:

Площадь теплопередающей поверхности:

Длина труб теплопередающей поверхности:

Длина одной трубки:

Масса 1м трубы

m_l=0,51кг/м

Масса труб:

Результаты расчета представлены в таблице №7.

Таблица №7. Площадь теплопередающей поверхности, длина и масса труб.

Величина	Обознач.	Вариант	Ед. из.
		1	2	3
Расчетная площадь теплопередающей поверхности		4769,93	4525,45	4358,12	м2
Площадь теплопередающей поверхности.		5485,4	5204,3	5011,8	м2
Длина труб теплопередающей поверхности.		116463	110495	106408	м
Длина одной трубки.		8,94	10,84	12,77	м
Масса труб.		59396,13	56352,45	54268,08	кг

Размеры и масса основных узлов корпуса, коллектора и ВКУ.

P_1Р=1,5*0,9*P₁=1,5*0,9*16=21,6 МПа.

P_2Р=1,5*0,9*P₂=1,5*0,9*6,9=9,3 МПа.

t_расч=350 ?С

с_ст=7500 кг/м³

[у_Н]=185 МПа

Для расчета центральной обечайки:

С=8; ц=0,636.

Для расчета боковой обечайки:

С=0,62; ц=0,84.

Для расчета элептического днища:

С=20,62; ц=0,85.

Внутренний диаметр корпуса ПГ:

d_ВН=4,3 м

Толщина стенки центральной обечайки:

Расчетная толщина стенки центральной обечайки:

Длина центральной обечайки:

Наружный диаметр центральной обечайки:

Толщина стенки боковой обечайки:

Расчетная толщина стенки боковой обечайки:

Длина боковой обечайки:

Наружный диаметр боковой обечайки:

Объем центральной обечайки:

Объем боковой обечайки:

Масса центральной обечайки:

Масса боковой обечайки:

Высота эллиптического днища:

Толщина стенки эллиптического днища:

Наружный диаметр эллиптического днища:

Объем эллиптического днища:

Масса эллиптического днища:

Длина корпуса ПГ:

Основные результаты конструкционного расчета ПГ сведены в таблицу №8.

Таблица №8. Масса деталей частей парогенератора.

Величина	Обознач.	Вариант	Ед. из.
		1	2	3
Внутренний диаметр корпуса.		4,3	3,8	3,5	м
Толщина стенки центральной обечайки.		185	164	152	мм
Расчетная толщина стенки центральной обечайки.		204	180	167	мм
Длина центральной обечайки.		3	3,7	4,3	м
Наружный диаметр центральной обечайки.		4,7	4,2	3,8	м
Толщина стенки боковой обечайки.		133	118	109	мм
Расчетная толщина стенки боковой обечайки.		146	130	120	мм
Длина боковой обечайки.		3	3,7	4,3	м
Наружный диаметр боковой обечайки.		4,6	4,1	3,7	м
Объем центральной обечайки.		8,5	9,3	7,4	м3
Объем боковой обечайки.		6,3	6,9	4,9	м3
Масса центральной обечайки.		63750	69750	55500	кг
Масса боковой обечайки.		47250	51750	36750	кг
Высота эллиптического днища.		1,075	0,95	0,875	м
Толщина стенки эллиптического днища.		171	158	136	мм
Наружный диаметр эллиптического днища.		4,6	4,1	3,8	м
Объем эллиптического днища.		1,5	1,18	1	м3
Масса эллиптического днища.		11250	8850	7500	кг
Длина корпуса ПГ		11,5	13,3	14,9	м

Достаточность парового пространства для сепарации пара.

Высота уровня воды в ПГ на ПДЛ: h=0,1 м

Расстояние от ПДЛ до нижней кромки ЖС: H_ЖС=0,75 м

Плотность среды которая проходит через ПДЛ:

с_s=с”=36,02 кг/м³

с'=741,56 кг/м³

Влажность на выходе из ПГ: у=0,02%

Коэффициент: а=0,65-0,039*Р₂=0,65-0,039*6,9=0,381

Площадь поверхности зеркала испарения

Скорость пара при прохождении ЖС:

Запас:

Поправочный коэффициент:

Запас увеличения уровня:

Вспомогательная функция плотности среды:

Граничная высота ЖС:

Высота парового пространства:

Критический запас скорости:

Площадь ЖС:

Результаты расчета парового пространства представлены в таблице №9.

Таблица №9. Паровое пространство.

Величина	Обознач.	Вариант	Ед. из.
		1	2	3
Площадь поверхности зеркала испарения.		55,81	60,29	64,52	м2
Скорость пара при прохождении ЖС.		0,199	0,185	0,173	м/с
Запас.		0,239	0,222	0,208	м/с
Поправочный коэффициент.		0,343	0,327	0,312	-
Запас увеличения уровня.		0,228	0,223	0,218	м
Вспомогательная функция плотности среды.		40974,14	40974,14	40974,14	-
Граничная высота ЖС.		1057,53	961,85	881,54	мм
Высота парового пространства.		0,522	0,527	0,532	м
Критический запас скорости.		0,079	0,085	0,09	%
Площадь ЖС.		46,58	50,15	53,52	м2

Масса коллектора

Паспортные характеристики коллектора:

Высота коллектора: 4,97 м

Высота перфорированной и цилиндрической части: 3,42 м

Высота перфорированной части: 2,2 м

Высота цилиндрической части: 1,22 м

Высота конической части: 1,55 м

Наружный диаметр коллектора: d_Н=1,134 м

Внутренний диаметр коллектора: d_В=0,834 м

Диаметр отверстия в стенки коллектора, под трубки: d₀= 0,0162 м

Толщина стенки коллектора: д_ст^к=0,15м

Число трубок теплопередающей поверхности:

n_1ТР=13034; n_2ТР=10192; n_3ТР=8330.

Объем перфорированной части коллектора:

Объем цилиндрической части коллектора:

Наружный диаметр: d_Н=0,95 м

Внутренний диаметр: d_ВН=0,834 м

Объем конической части коллектора.

R=0,453-больший радиус конической части.

r=0,236-меньший радиус конической части.

R_ВН=0,417-больший внутренний радиус конической части.

r_ВН=0,2-меньший внутренний радиус конической части.

Масса коллектора рассчитывается по формуле:

Толщина крышки люка коллектора 1-го контура (Ду800).

Масса крышки:

Расчет эллиптического днища крышки люка 2-го контура.

Объемы днища:

Объем эллиптического днища равен:

Масса днища:.

Масса ПДЛ: M_1ПДЛ=2093 кг; M_2ПДЛ=2261 кг; M_3ПДЛ=2420 кг.

Результаты конструкционного расчета парогенератора и его основных элементов сведены в таблицу №10

Таблица №10. Масса ПГ, и его элементов.

Элемент.	Вариант
	1	2	3
	кг	т	кг	т	кг	т
Центральная обечайка.	63750	63,75	69750	69,75	55500	55,5
Боковая обечайка.	47250	47,25	51750	51,75	36750	36,75
Эллиптическое днище корпуса.	11250	11,25	8850	8,850	7500	7,5
Коллектор.	11475	11,475	12150	12,150	12525	12,525
Крышка 1-го контура.	617,95	0,617	617,95	0,617	617,95	0,617
Эллиптическое днище 2-го контура.	525	0,525	525	0,525	525	0,525
Паровой коллектор.	7200	7,2	7200	7,2	7200	7,2
Коллектор питательной воды.	1024	1,024	1024	1,024	1024	1,024
Трубы теплопередающей поверхности.	59396	59,396	56352	56,352	54268	54,268
Сепарационные устройства.	5500	5,5	5500	5,5	5500	5,5
ПДЛ.	2093	2,093	2261	2,261	2420	2,42
Масса ПГ.	210081	210,081	215980	215,98	183829	183,83

Гидравлическое сопротивление 1-го контура ПГ

Исходные данные:

Плотность и вязкость теплоносителя на входе при t'₁=331?C

с'=625 кг/м³

м'=7,97*10^-5 Па*с

Плотность и вязкость теплоносителя на выходе при t'₁=296?C

с"=714,3 кг/м³

м”=9,32*10^-5 Па*с

Плотность и вязкость теплоносителя при средней температуре t'_СР=313,5?C

с_CР=694,4 кг/м³

м_СР=8,7*10^-5 Па*с

k=0,01 мм

Р₁=16 МПа

Скорость теплоносителя на входе в коллектор:

Сопротивление на входе в коллектор:

о_ВХ=0,14-коэф. сопротивления входа коллектора.

Изменение напора вдоль перфорированной части коллектора:

А=0,04-коэф. сопротивление перфорированной части.

Изменение напора вдоль коллектора на уровне средней части:

Скорость входа теплоносителя в средние ряды трубок:



Падение напора на входе в средние ряды трубок:

Средняя скорость в трубках:

Коэффициент трения труб:

Потери напора на трение в трубах:

Потери напора на преодоление поворота трубчатки:

Скорость выхода тока из среднего участка:



Потери напора на выходе из средней части труб:

Скорость теплоносителя в выходном коллекторе:

Потери напора вдоль перфорированной части коллектора:

Потеря напора на выходе из коллектора в ГЦН.

Суммарная потеря напора по тракту теплоносителя:

Результаты расчета сопротивления первого контура для трех вариантов представлены в таблице №11.

Таблица №11. Гидравлические сопротивление первого контура ПГ.

Величина	Обознач.	Вариант	Ед. из.
		1	2	3
Скорость теплоносителя на входе в коллектор.		10,98	10,98	10,98	м/с
Сопротивление на входе в коллектор.		5269,8	5269,8	5269,8	Па
Изменение напора вдоль перфорированной части коллектора.		1505,6	1505,6	1505,6	Па
Изменение напора вдоль коллектора на уровне средней части.		1003,7	1003,7	1003,7	Па
Скорость входа теплоносителя в средние ряды трубок.		3,8	4,86	5,95	м/с
Падение напора на входе в средние ряды трубок.		270,8	442,9	663,8	Па
Средняя скорость в трубках.		3,42	4,37	5,35	м/с
Потери напора на трение в трубах.		6091,49	9945,67	14906,6	Па
Потери напора на преодоление поворота трубчатки.		779,7	1273	1908	Па
Скорость выхода тока из среднего участка.		3,32	4,25	5,2	м/с
Потери напора на выходе из средней части труб.		74,8	122,57	183,49	Па
Скорость теплоносителя в выходном коллекторе.		9,6	9,6	9,6	м/с
Потери напора вдоль перфорированной части коллектора.		877,73	877,73	877,73	Па
Потеря напора на выходе из коллектора в ГЦН.		2194,3	2194,3	2194,3	Па
Суммарная потеря напора по тракту теплоносителя.		14265,26	18488,41	23924,36	Па

Гидравлическое сопротивление 2-го контура ПГ

Это сопротивление, преодолеваемое питательным насосом, складывается из сопротивлений подачи питательной воды в ПГ, жалюзийных сепараторов и выхода пара из ПГ.

Гидравлическое сопротивление при движении пароводяной смеси в межтрубном пространстве и сопротивление погружного дырчатого листа преодолевается напором контура естественной циркуляции ПГ.

dy₁=400 - диаметр трубопровода подачи питательной воды.

dy₂=250 - диаметр ответвляющих труб.

dy₃=80 - диаметр раздающих труб.

dy₄=25 - диаметр трубок на dy₃.

l₁=2,2 м - длина трубок dy₄.

l₂=3,7 м - длина короткого ответвления.

l₃=6 м - длина длинного ответвления.

n'=6 - количество раздающих труб dy₃ на коротком ответвлении.

n"=10 - количество раздающих труб dy₃ на длинном ответвлении.

n'”=38 - количество трубок dy₄ на каждый отвод dy₃.

Плотность питательной воды при t_ПВ=840,3 кг/м³

Скорость воды в питательном патрубке:

Сопротивление питательной воды с выходного патрубка питательной воды:



Коэффициент сопротивления при повороте трубопровода dy₁ на 35?:

Коэффициент сопротивления при распределении потока в короткий и длинный отводы:

Сечение трубы dy25:

Сечение одного отвода dy80 с учетом n'''.

Сечение короткого отвода с учетом 6^ТИ dy80, и длинного при 10 dy80.

Расход воды в коротком и длинном ответвлении:

Скорость потока в коротком и длинном ответвлениях:

Потери напора по длине труб, короткого и длинного отвода:

Определяем скорость в коротком и длинном отводе:

Определяем скорость в трубах dy80:

Потери напора в трубах dy250:

Потери напора в выходных трубках dy25:

Суммарные потери напора по тракту питательной воды:

Гидравлический расчет парового тракта.

Площадь прохода ПДЛ:

Коэффициент сопротивления ПДЛ, о=2,74.

Скорость пара при прохождении ПДЛ:

Потери напора при прохождении пара через ПДЛ:

Результаты расчета гидравлического сопротивления парового тракта сведены в таблицу №12.

Продолжение таблицы №12. Гидравлические сопротивления парового тракта

Величина	Обознач.	Вариант	Ед. из.
		1	2	3
Площадь прохода ПДЛ.		4,46	4,82	5,16	м2
Коэффициент сопротивления ПДЛ.	о	2,74	2,74	2,74	-
Скорость пара при прохождении ПДЛ.		2,5	2,31	2,16	м/с
Потери напора при прохождении пара через ПДЛ.		308,42	263,32	230,24	Па

Жалюзийный сепаратор.

Коэффициенты сопротивления ЖС.

о_С=0,05

о_С^ВХ120=1,67

о_С^ВХ60=0,65

d_ПП=345 мм

d_ВН=290 мм

d_ПК=600 мм

n=10

l_ПК=11600 мм

Скорость пара при прохождении ЖС:

Потери напора при прохождении пара через ЖС:

Скорость пара на входе в пароотводящий патрубок:

Потери напора в пароотводящем патрубке:



Скорость пара в пароотводящих патрубках:

Потери напора при повороте потока на 80?:

Потери напора в пароотводящем коллекторе:

Скорость пара в пароотводящем коллекторе:

Потери напора на преодоление сопротивления ПК в области обвязки ПГ:

Изменение напора вдоль парового коллектора:

Полные потери на прохождение парового тракта ПГ:

В таблице №13 представлены расчеты жалюзийного сепаратора и его гидравлические сопротивления.

Таблица №13. Жалюзийный сепаратор.

Величина	Обознач.	Вариант	Ед. из.
		1	2	3
Скорость пара при прохождении ЖС.		0,24	0,22	0,21	м/с
Потери напора при прохождении пара через ЖС.		2,46	2,07	1,88	Па
Скорость пара на входе в пароотводящий патрубок.		11,9	11,9	11,9	м/с
Потери напора в пароотводящем патрубке.		3825,6	3825,6	3825,6	Па
Скорость пара в пароотводящих патрубках.		16,86	16,86	16,86	м/с
Потери напора при повороте потока на 80?.		1023,9	1023,9	1023,9	Па
Потери напора в пароотводящем коллекторе.		5119,5	5119,5	5119,5	Па
Скорость пара в пароотводящем коллекторе.		39,39	39,39	39,39	м/с
Потери напора на преодоление сопротивления ПК в области обвязки ПГ.		16792,01	16792,01	16792,01	Па
Изменение напора вдоль парового коллектора.		11194,67	11194,67	11194,67	Па
Полные потери на прохождение парового тракта ПГ.		15877,22	15831,73	15798,46	Па

Мощность ГЦН и ПН, необходимая для преодоления гидравлического сопротивления первого и второго контура ПГ

Мощность ГЦН:

?=0,76 - КПД ГЦН.

N₁₂=131209 Вт

N₁₃=169787Вт

Мощность питательного насоса:

?=0,82 - КПД ПН.

Стоимость парогенератора.

Стоимость центральной обечайки:



Стоимость боковой обечайки:

Стоимость эллиптического днища:

Стоимость корпуса ПГ:

Стоимость коллектора питательной воды:

Стоимость ПДЛ:

Стоимость ЖС:

Трубы теплопередающей поверхности:

Стоимость парового коллектора:

Стоимость ВКУ:

Стоимость парогенератора:

Расчет стоимости ПГ, для трех вариантов скоростей представлены в таблице №14.

Таблица №14. Стоимость парогенератора.

Элемент.	Скорость теплоносителя w, м/с
	3,5	4,5	5,5
Центральная обечайка.	1354414,29	1481888,57	1179137,14
Боковая обечайка.	1003860	1099465,71	780780
Эллиптическое днище.	261900	206028	174600
Корпус.	3885934,29	4092876	3089897,14
Коллектор ПВ.	20922,37	20922,37	20922,37
ПДЛ.	38086,74	41143,87	44037,224
ЖС.	128040	128040	128040
Трубы П/Т.	1298317,37	1231779,58	1186226,123
Паровой коллектор.	147110,4	147110,4	147110,4
ВКУ.	1632476,87	1568996,22	1526336,12
Стоимость ПГ.	5518411,16	5661872,22	4616233,26

Расчетные затраты и выбор оптимальной скорости теплоносителя.

Оптимальная скорость т/н определяется по наименьшим затратам:

З=E_нK+S>min,

Где Е_н=0,4 - нормативный коэффициент капитальных вложений, год^-1.

К=Ц_ПГ - стоимость изготовления ПГ, тыс. грн.

S - эксплутационные затраты тыс. грн/год.

Для ПГ эксплутационные затраты состоят из амортизационные отчисления S_АМ, затраты на поточный ремонт S_П.Р , общестанционные затраты S_О и электроэнергия для прокачки ТН и РТ ПГ - S_Э.

S=S_АМ+S_ПР+S_О+S_Э .

S_АМ=0,07*К=0,07*5518411,16=386288,78грн

S_ПР=0,15*S_АМ=0,15*386288,78=57943,32грн

S_О=0,016*К=0,016*5518411,16=88294,58грн

T_ЭКСП=7000 часов

В_Э=2,5 коп/(кВт*час)

N₁₁=101238 Вт

N₂=32628 Вт

S_Э=Т_ЭКСП*Ве*(N₁+N₂)*10^-5=7000*2,5*(101238+32628)*10^-5=23426,55грн

S=386288,78+57943,32+88294,58+23426,55=555953,23грн

З=0,4*К+S=0,4*5518411,16+555953,23=2763317,69 грн

Расчет приведенных затрат сведен в таблицу №15.

Таблица №15. Приведенные затраты .

Величина	Скорость теплоносителя w, м/с
	3,5	4,5	5,5
Ен	0,4	0,4	0,4
К=ЦПГ	5518411,16	5661872,22	4616233,26
S	555953,23	575042,14	480889,13
SАМ	386288,78	396331,06	323136,33
SПР	57943,32	59449,66	48470,45
SО	88294,58	90589,96	73859,73
SЭ	23426,55	28671,48	35422,63
З	2763317,69	2839791,03	2327382,44

Зависимость приведенных затрат от скорости теплоносителя.

Средняя скорость теплоносителя в трубках теплопередающей поверхности:

Капитальная составляющая приведенных затрат:

S_K=0,217*Ц_ПГ=0,217*5518411,16=1197495,22 грн

Составляющая приведенных затрат на электроэнергию:

S_Э=Т_ЭКСП*Ве*(N₁+N₂)*10^-5=7000*2,5*(101238+32628)*10^-5=27476,55 грн

Приведенные затраты:

З=0,4*S_К+S_е=0,4*1197495,22+27476,55=502424,64грн

В таблице №16 показана зависимость приведенных затрат от скорости теплоносителя.

Таблица №16.

Величина	Обознач.	Вариант	Ед. из.
		1	2	3
Средняя скорость теплоносителя.		3,42	4,37	5,35	м/с
Капитальная составляющая приведенных затрат.	SK	1197495,2	963929,2	1003446	тыс.грн/год
Составляющая приведенных затрат на электроэнергию.	SЭ	27476,55	36535,48	47860,63	тыс.грн/год
Приведенные затраты.	З	502424,64	422122,4	449239,1	тыс.грн/год

Зависимость расчетных затрат от скорости теплоносителя показана на рис. №2

Рис. 2

Вывод

В результате выполнения курсового проекта был произведен конструкционный и гидравлический расчет горизонтального парогенератора обогреваемого водой под давлением. В итоге экономического расчета ПГ мне удалось определить оптимальную скорость теплоносителя w=4,37 м/с, которой соответствуют оптимальные затраты З=422122,4 тис.грн/год. Стоимость парогенератора равна 5661872,22 грн.

По оптимальным параметрам габариты ПГ будут равны: d_вн=3,8 м, L_ПГ=13,3м М_ПГ=215,98 т.

горизонтальный парогенератор расчет

Список используемой литературы

Вукалович М.П., Ривкин С.Л., Александров А.А. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара. -- М: Изд-во стандартов, 1964. -- 408 с.

Рассохин Н.Г. Парогенераторные установки атомных электростанций. -- М: Энергоатомиздат, 1987. -- 384 с.

Справочник по теплогидравлическим расчётам (ядерные реакторы, теплообменники, парогенераторы) / П.Л. Кириллов, Ю.С. Юрьев, В.П. Бобков. Под общ. ред. П.Л. Кириллова. -- М: Энергоатомиздат, 1990.

Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача. -- М: Энергия, 1965.

Рассохин Н.Г., Мельников В.Н. Парогенераторы, сепараторы и пароприёмные устройства АЭС. -- М: Энергоатомиздат, 1985. -- 74 с.

Чулкин О.А. Методические указания по выполнению курсового проекта по дисциплине “ Парогенераторы и теплообменное оборудование АЭС ”

Размещено на Allbest.ru