Стартовая >> Архив >> Генерация >> Физические основы эксплуатации ядерных паропроизводящих установок

Конструкционные схемы парогенераторов - Физические основы эксплуатации ядерных паропроизводящих установок

Оглавление
Физические основы эксплуатации ядерных паропроизводящих установок
Классификация и основы устройства ЯППУ
Системы ЯППУ с водо-водяными реакторами
Механизмы и устройства, обеспечивающие работу ЯППУ
Устройство водо-водяных реакторов
Корпус и крышка водо-водяного реактора
Технологические каналы водо-водяного реактора
Органы управления и защиты водо-водяного реактора
Принципиальные схемы парогенераторов
Конструкционные схемы парогенераторов
Нейтронное поле в реакторе
Кинетика «холодного» реактора без учета запаздывающих нейтронов
Виды коррозии конструкционных материалов ЯППУ
Факторы, влияющие на скорость коррозии
Требования к воде контуров ЯППУ
Контроль за качеством воды
Технические средства обеспечения водного режима ЯЭУ
Физический пуск реактора
Экспериментальное определение характеристик реактора при физическом пуске
Теплотехнические проверки реактора
Эксплуатационные режимы ЯППУ
Эксплуатационный пуск реактора и разогрев ЯППУ
Работа ЯППУ в нормальных условиях эксплуатации
Выключение реактора и расхолаживание ЯППУ
Аварийные режимы, обусловленные высвобождением реактивности
Аварии со снижением циркуляции теплоносителя и рабочего тела
Средства обеспечения безопасной эксплуатации ЯППУ
Реактор ИР-100
Уран-водные экспериментальные сборки
Аппаратура для исследований
Нейтронно-физические характеристики подкритического реактора

Конструкционная схема прямоточного ПГ.

Каждой из представленных на рис. 1.10 принципиальных схем прямоточных ПГ соответствует большое число конструкционных схем, отличающихся одна от другой устройством отдельных элементов и их компоновкой в корпусе, но тем не менее реализующих соответствующий принцип работы ПГ с использованием указанных на принципиальной схеме основных инженерных решений.
Для пояснения устройства обогреваемых водой прямоточных ПГ рассмотрим возможную конструкционную схему ПГ, теплопередающая поверхность которого образована системой спиральных змеевиковых труб, а принцип компоновки дан на рис. 1.10,в. Такая конструкционная схема представлена на рис. 1.13.
Как видно из рисунка, основными конструкционными элементами прямоточного ПГ выбранного типа являются: сварной корпус, состоящий из двух цилиндрических обечаек (наружной 4 и внутренней 5), днища и крышки; шесть цилиндрических разнозаходных змеевиков*, образованных восемнадцатью трубками 5— 8 и др.; два тороидальных коллектора (раздающий 1 и собирающий 11), объединяющих концы змеевиковых трубок; четыре цилиндрических вытеснителя 2 и 9 и три спиральных ретардера 10 и др., обеспечивающих необходимое направление движения рабочего тела на пароперегревательном и экономайзерном участках.

* Змеевик называется цилиндрическим, если по всей его высоте выдержан постоянный радиус навивки трубок. Заходность такого змеевика определяется числом трубок, навиваемых одновременно.

В представленной на рис, 1.13 конструкционной схеме ПГ реализован принцип противотока теплообменивающихся сред, что позволяет получить при прочих равных условиях максимальную температуру генерируемого пара. В соответствии с выбранной принципиальной схемой среда первого контура циркулирует внутри змеевиков, а среда второго контура омывает эти змеевики снаружи. При этом схема циркуляции выглядит следующим образом: нагретый в реакторе теплоноситель подается в раздающий коллектор 1 и опускается далее по 18 параллельно включенным трубкам в собирающий коллектор 11, откуда он забирается циркуляционным насосом первого контура и вновь подается в реактор; рабочее тело подводится через штуцер в днище ПГ и поднимается вверх в межтрубном пространстве, нагреваясь за счет тепла, отбираемого от циркулирующего внутри змеевиков теплоносителя.
В соответствии с изменением агрегатного состояния рабочего тела тракт циркуляции разбит на три характерных участка — экономайзерный, испарительный и пароперегревательный. На выходе из экономайзерного участка питательная вода нагревается до температуры насыщения, на выходе из испарительного участка получается насыщенный пар, а на выходе из пароперегревательного — перегретый пар.
Для улучшения условий теплосъема на экономайзерном участке принимаются меры к обеспечению продольного омывания трубок и к увеличению скорости их обтекания. В рассматриваемой конструкции это достигается за счет использования цилиндрических вытеснителей 9 и трех спиральных ретардеров. Названные элементы совместно с наружной и внутренней обечайками корпуса ПГ образуют , три спиральных канала прямоугольного сечения.
схема прямоточного парогенератора
Рис. 1.13. Конструкционная схема прямоточного ПГ

Внутренний канал содержит четыре трубки, образующие в результате групповой навивки два двухзаходных цилиндрических змеевика; средний канал содержит шесть трубок, образующих два трехзаходных змеевика, а наружный канал — восемь трубок, образующих два четырехзаходных змеевика. Такое различие обусловлено стремлением иметь приблизительно одинаковую длину всех 18 трубок, образующих теплопередающую поверхность. При соблюдении этого условия достигается равенство гидравлических сопротивлений трубок, а значит, и равенство расходов теплоносителя через каждую из них.
На испарительном участке вытеснителей и ретардеров нет, поскольку условия теплопередачи к кипящей воде не зависят ни от скорости, ни от характера обтекания змеевиков. В результате пароводяная смесь на испарительном участке движется в кольцевых зазорах между змеевиками, поперечно омывая трубки.
В верхней части испарительного участка выполнена разреженная навивка змеевиков с образованием смесительной камеры 5, предназначенной для уменьшения тепловой неравномерности и стабилизации потока рабочего тела.
На пароперегревательном участке скорость и характер обтекания трубок вновь приобретают существенное значение для интенсификации теплосъема. По этой причине там установлены два цилиндрических вытеснителя 2, способствующих увеличению скорости пара и организации продольно-поперечного обтекания трубок. Отсутствие ретардеров не позволяет получить здесь чистый противоток, как на экономайзерном участке. Тем не менее и при смешанном продольно-поперечном обтекании змеевиков создаются приемлемые условия для перегрева пара.
При заполнении ПГ питательной водой открывается воздушник, установленный на паровом патрубке. Осушение ПГ производится через дренажный штуцер.
В состав ЯППУ могут входить несколько камер типа той, которая изображена на рис. 1.13. В этом случае все они объединяются одним названием «парогенератор».

Конструкционная схема ПГ с многократной циркуляцией рабочего тела в испарителе.

Устройство ПГ с многократной циркуляцией рабочего тела рассмотрим на примере вертикального корпусного ПГ насыщенного пара, теплопередающая поверхность которого образована системой спиральных змеевиковых труб [7].
Представленная на рис. 1.14 конструкционная схема такого ПГ позволяет составить представление об основных конструкционных элементах и их компоновке в корпусе 1. Как видно из рисунка, нижняя часть ПГ, до зеркала испарения включительно, непосредственно выполняет роль генератора пара, а верхняя часть, включающая два последовательно работающих сепарационных устройства (первой 2 и второй 3 ступеней), служит для осушения этого пара.

схема вертикального ПГ
Рис. 1.14. Конструкционная схема вертикального ПГ с многократной циркуляцией рабочего тела

Для заделки концов змеевиковых труб 7 в рассматриваемом ПГ применен вертикальный трубный коллектор 5. Внутри коллектора установлены цилиндрическая разделительная обечайка 9 и разделительная перегородка 11, образующие совместно с коллектором раздаточную 6 и сборную 10 камеры, в стенки которых заделываются концы змеевиков.
В ПГ предусмотрена следующая схема циркуляции теплообменивающихся сред: теплоноситель через входной патрубок поступает во внутреннюю полость разделительной обечайки и поднимается в раздаточную камеру, откуда по змеевиковым трубам опускается в сборную камеру и через выходной патрубок покидает ПГ; рабочее тело поступает в ПГ через трубу подвода питательной воды 4 и опускается вниз по кольцевому зазору между корпусом 1 ПГ и обечайкой 8 опускного участка. После этого рабочее тело поднимается за счет напора естественной циркуляции в межтрубном пространстве, нагреваясь до температуры насыщения, а затем частично превращаясь в насыщенный пар, который после прохода двух ступеней механической сепарации выходит из ПГ через паровой патрубок, а вода вновь поступает в опускной участок.
Рассмотренная конструкция корпусного ПГ с погруженной поверхностью теплообмена и движением рабочего тела в межтрубном пространстве является перспективной для ПГ с высокой паропроизводительностью. Ограничивающим параметром в данном случае является диаметр корпуса ПГ, размеры которого должны выбираться с учетом условий его транспортировки и монтажа. Одна из возможностей дальнейшего повышения паропроизводительности при названных ограничениях заключается в переходе к многокорпусным схемам с выделением сепараторов, экономайзеров или сразу обоих этих элементов.           .
Достаточно актуален также вопрос о конструировании обогреваемых водой ПГ, вырабатывающих перегретый пар. Эта задача может быть решена в однокорпусных или многокорпусных ПГ с многократной циркуляцией рабочего тела, однако наиболее приемлемыми в данном случае являются рассмотренные выше прямоточные схемы ПГ.

 


 
« Федеральная программа США по ветроэнергетике   Экологические аспекты внедрения газотурбинных технологий в Башкирэнерго »
электрические сети