Содержание материала

Изложение подходов к автоматизации расчетов парогенераторв при проектировании и эксплуатации будет не полным, если нет какого- либо фактического подтверждения работоспособности методик и именно в том объеме, который был оговорен в предыдущих параграфах. Приведем сравнение результатов исследования моделей ПГ различных конструкций с расчетами, использующими описанный выше комплекс программ. Конкретная реализация комплекса позволяет проводить расчеты ПГ следующих типов: труба в трубе; пучок труб в прямом корпусе; труба в трубе в виде винтового змеевика; пучок спирально-навитых труб в цилиндрическом корпусе, U-, S-, L-образных (с корпусом). Все перечисленные конструкции могут иметь как обычные, так и двухслойные теплопередающие трубы. Греющий теплоноситель — натрий, калий или сплавы натрия с калием.

Рис. 4.13. Сравнение результатов поверочного расчета с экспериментальными данными:
○ — змеевиковая модель; ● — прямотрубная модель; ◘— модель прямотрубного двухстенного парогенератора

Конструкционные материалы: максимальное количество одновременно используемых конструкционных материалов — три, общий набор в подпрограмме СВСТ — 7 наименований, включая широко распространенные 10Х2М (2,25 Cr 1Mo), Х18Н10, 12Х1МФ, инкаллой-800. Предельный диапазон изменения параметров воды/пара, ограниченный конкретной версией программ расчета теплофизических свойств, составляет: Р =4,54:18,5 МПа: t> 130° С. Минимальная скорость теплоносителей ограничена требованием турбулентного режима течения. Ограничение определяется конкретной версией программ расчета коэффициентов теплообмена и трения. В рамках перечисленных ограничений при эксплуатации программ не требуется каких-либо изменений в отдельных модулях любого уровня — достаточно правильно задать классификационные признаки (KTIP, КВТ, МВТ, NCT). Именно таким образом проводились расчеты, результаты которых представлены ниже. Поскольку речь идет о сравнении с экспериментальными данными, расчеты проведены по управляющей программе DRCSG прямого и обратного расчета ПГ.
Сравнение проведено с результатами испытаний прямотрубных одно- и двухстенных моделей ПГ в Физико-энергетическом институте. Диапазон геометрических и режимных параметров, при которых проверена работоспособность программ, существенно расширился благодаря многолетней совместной работе с французскими специалистами, имеющими богатый экспериментальный материал по спирально-навитым змеевикам.

Рис. 4.14. Сравнение расчетных и экспериментальных распределений температуры натрия по длине:
Р=13,7 МПа; ○—рw= 500 кг/(м2-с);
●— pw = 1000 кг/(м2-с)


Рис. 4.15. Сравнение расчетных и экспериментальных распределений температуры натрия по длине: Р=15,8 MПа; ●— рw=340 кг/(м2· с); ○ — рw= 700 кг/(м2·с)

На рис. 4.13 представлено сравнение расчетов с экспериментами по интегральному показателю разности температуры натрия на входе и выходе. Сравнение по этому показателю, с одной стороны, дает характеристику точности предсказания мощности, с другой, позволяет привести в одном масштабе существенно отличающиеся по мощности конструкции. Поскольку совпадение интегральных характеристик само по себе не означает совпадения распределений параметров по длине (из-за возможной компенсации ошибок в разных зонах), приведем сравнение расчетных и экспериментальных распределений температуры натрия по длине модели. На рис. 4.14 показано соответствующее сравнение для прямотрубной вертикальной модели с обогреваемой длиной 9 м, а на рис. 4.15—для прямотрубной вертикальной двухстенной модели с обогреваемой длиной 7 м. На рис. 4.16 — сравнение расчетных и экспериментальных профилей температуры греющего теплоносителя для модели змеевикового парогенератора. Расчет большого массива данных привел к одному «побочному» заключению — как только возникают сложности с обеспечением сходимости алгоритма DRCSG [т. е. для обеспечения сходимости приходится уменьшать коэффициент риска в (4.21) до 0,1 и меньше], экспериментальные данные с большой вероятностью соответствуют неустойчивым режимам.

Такие ситуации возникают, как правило, при уровнях мощности менее 30% номинальной, что соответствует работе с балластной зоной. Малейшие изменения входных данных приводят (при практически постоянной мощности) к значительному перераспределению температуры теплоносителя по длине и изменению перепада давления по пароводяному тракту.
В этой главе не будем касаться апробации системы автоматизированного конструкторского расчета. Как отмечалось в начале главы, теплогидравлика, компоновка и прочность — это лишь часть конструкторского расчета. Чтобы стать целым, она должна быть дополнена расчетом технико-экономических показателей, а об этом речь пойдет в гл. 7.

Рис. 4.16. Сравнение расчетных и экспериментальных распределений температуры натрия по длине:
1 — Р=17 МПа, МПа=2200 кг/(м2-с); 2 - Ρ=17 МПа, pw= 1700 кг/(м2-с): 3 — Р= 4,3 МПа; рw- = 400 кг/(м2-с)