Тепло-гидравлический расчет парогенератора АЭС

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 10 Апреля 2013 в 21:39, курсовая работа

Описание работы

В настоящей работе приведен тепло-гидравлический расчет вертикального прямоточного парогенератора АЭС с жидкометаллическим теплоносителем. Цель работы - определение оптимальной площади теплообменной поверхности парогенератора при различный скоростях жидкометаллического теплоносителя.

где Qпг - тепловая мощность парогенератора;
k - средний коэффициент теплопередачи от натрия к воде (пару);

Содержание работы

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ 3

2. ТЕПЛО-ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПАРОГЕНЕРАТОРА 4
2.1. Тепловой расчет 4
2.2. Гидравлический расчет 13

ЛИТЕРАТУРА 13

Скачать архив (75.29 Кб) Сколько стоит заказать работу?
Файлы: 1 файл

Kurs.doc

— 292.00 Кб (Скачать файл)


Министерство образования  Российской Федерации

Институт ядерной энергетики (филиал)

Санкт-Петербургского государственного технического университета

 

 

 

 

 

КУРСОВАЯ  РАБОТА

по курсу «ПАРОГЕНЕРАТОРЫ  И ТО»:  
«ТЕПЛО-ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПАРОГЕНЕРАТОРА АЭС»

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:

Студент:    Шишкин А. В.

Группа:    5037/9

 

Руководитель:

Доцент,      Шанин А. Ю.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сосновый Бор

 

2003

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ    3

 

2. ТЕПЛО-ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ  ПАРОГЕНЕРАТОРА  4

    2.1. Тепловой  расчет   4

    2.2. Гидравлический расчет   13

 

ЛИТЕРАТУРА   13

 

1. ОБЩИЕ  ПОЛОЖЕНИЯ

 

В настоящей работе приведен тепло-гидравлический расчет вертикального прямоточного парогенератора АЭС с жидкометаллическим теплоносителем. Цель работы - определение оптимальной площади теплообменной поверхности парогенератора при различный скоростях жидкометаллического теплоносителя.

где Qпг - тепловая мощность парогенератора;

       k - средний коэффициент теплопередачи от натрия к воде (пару);

       Dt - средний температурный напор;

Т. к. коэффициент  теплопередачи в значительной мере зависит от агрегатного состояния теплоносителя II контура (вода-пар), расчет выполняется отдельно для четырех участков парогенератора (рис. 1):

I - экономайзерный (Qэк);

II - испарительный (Qисп);

III - испарительный с ухудшенным теплообменом (Qиспух);

IV - пароперегревательный (Qпп)/

 

 

Рис. 1. Расчетные участки парогенератора

 

Т. к. для заданных трубок ПГ отношение  , расчет коэффициента теплопередачи производится по упрощенной формуле для плоской стенки

 

2. ТЕПЛО-ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ  РАСЧЕТ ПАРОГЕНЕРАТОРА

 

2.1. Тепловой  расчет

Таблица 1

Расчет тепловой нагрузки по участкам

 

Параметр

Формула (источник)

Скорость теплоносителя (Na)

w1

w2

w2

1

2

3

4

5

Тепловая мощность ПГ, Qпг, кВт

задано

5000

Температура Na на входе, t1, 0С

задано

520

Температура Na на выходе, t4, 0С

задано

330

Температура пара на выходе из ПГ, tвых;  0С

задано

505

Температура питательной воды, tвх, 0С

задано

240

Температура насыщения, tS, 0С

tS = f(p2) [1, прил. I]

336,6

Наружный диаметр трубок, d2, м

задано

0,016

Толщина стенки трубки, dст, м

задано

0,0025

Внутренний диаметр трубок, d1, м

d1 = d2 - 2dст

0,011

Средний диаметр трубок, d, м

0,0135

Средняя теплоемкость Na, сp, кДж/кг К

[1, прил. IV]

1,274

Расход Na, G, кг/с

20,66

Энтальпия питательной воды на входе  в ПГ, hвх, кДж/кг

[1, прил. I]

1039

Энтальпия пара на выходе из ПГ, hвых, кДж/кг

[1,прил. I]

3336,7

Энтальпия воды в состоянии насыщения, h’, кДж/кг

[1, прил. II]

1570,9

Энтальпия пара в состоянии насыщения, h”, кДж/кг

[1, прил. II]

2642,6

Паропроизводительность ПГ, D, кг/с

2,18

Тепловая нагрузка экономайзерного участка, Qэк, кВт

1157,46

Температура Na в конце экономайзерного участка, t3, 0С

373,98

Тепловая нагрузка пароперегревательного участка, Qпп, кВт

1510,42


 

Продолжение таблицы 1

1

2

3

4

5

Температура Na в начале пароперегревательного участка, t2, 0С

462,6

Тепловая нагрузка на участке кипения, Qкип, кВт

2332,11

Средняя плотность Na, r, кг/м3

[1, прил. IV]

847,5

Скорость Na, w, м/с

принимаем

1

2

3

Проходное сечение Na, Fпр, м2

0,0244

0,0122

0,0081

Шаг треугольной решетки, s, м

принимаем

0,028

Площадь ячейки, fяч, м2

4,78 × 10-4

Число трубок, n

51

25,5

17

Площадь корпуса ПГ, Fкор, м2

0,02518

0,013

0,00983

Диаметр корпуса ПГ, dкор, м

0,179

0,129

0,0107

Эквивалентный диаметр ячейки Na, dэкв, м

0,031

0,029

0,027

Массовая скорость теплоносителя II контура, (rw)в, кг×м2/с

448,99

897,97

1346,96

Граничное паросодержание, xгр0

0,672

0,475

0,388

Граничное паросодержание, xгр

0,621

0,439

0,358

Тепловая нагрузка на участке испарения, Qисп, кВт

1447,88

1023,81

835,94

Тепловая нагрузка участка ухудшенного  теплообмена,  
Qиспух, кВт

884,23

1308,31

1496,18

Темпепература Na в конце ухудшенного участка, tух, 0С

429,0

412,9

405,7


 

 

 

Рис. 2. t-Q диаграмма прямоточного парогенератора

 

Критерий Нуссельта для жидкометаллического  теплоносителя, омывающего трубный  пучок

   (2.1)

 

Таблица 2

Экономайзерный  участок

Параметр

Формула (источник)

Скорость теплоносителя (Na)

w1

w2

w2

1

2

3

4

5

Средняя температура Na, tNaср, 0С

352,0

Плотность Na, rNa , кг/м3

[1, прил. IV]

865,5

Динамическая вязкость Na, mNa, Па×с

[1, прил. IV]

3,05 × 10-4

Теплопроводность Na, lNa, Вт/м×К

[1, прил. IV]

71,77

Критерий Прандтля Na, PrNa

[1, прил. IV]

0,0054

Критерий Рейнольдса Na, Re

88500,2

164107,3

232584,3

Критерий Нуссельта Na, NuNa

формула (2.1)

14,35

17,76

20,67

Коэффициент теплоотдачи от Na к стенке, a1, Вт/м2К

33021,9

44093,0

54304,9

Средняя температура воды, tвср, 0C

288,3


Продолжение таблицы 2

1

2

3

4

5

Динамическая вязкость воды, mв, Па×с

[1, прил. I]

9,52 × 10-5

Теплопроводность воды, lв, Вт/м×К

[1, прил. I]

0,581

Критерий Прандтля воды, Prв

[1, прил. I]

0,875

Критерий Рейнольдса, Reв

51878,7

103757,3

155636,0

Критерий Нуссельта воды, Nuв

128,98

224,57

310,61

Коэффициент теплоотдачи от стенки к воде, a2, Вт/м2К

6812,5

11861,2

16406,0

Теплопроводность стенки, lст, Вт/м×К

[1, прил. IX]

28,0

Коэффициент теплопередачи от Na к воде, k, Вт/м2К

3754,3

5094,9

5929,3

Средний логарифмический температурный напор, Dtл, 0С

59,9

Площадь теплообмена экономайзерного участка, Fэк, м2

5,15

3,79

3,26


 

 

 

Таблица 3

Испарительный участок

 

Параметр

Формула (источник)

Скорость теплоносителя (Na)

w1

w2

w2

1

2

3

4

5

Средняя температура Na, tNaср, 0С

401,5

393,4

389,9

Плотность Na, rNa , кг/м3

[1, прил. IV]

853,6

855,6

856,4

Динамическая вязкость Na, mNa, Па×с

[1, прил. IV]

2,81×10-4

2,85×10-4

2,87×10-4

Теплопроводность Na, lNa, Вт/м×К

[1, прил. IV]

68,6

69,1

69,3

Критерий Прандтля Na, PrNa

[1, прил. IV]

0,0052

0,00523

0,00524

Критерий Рейнольдса Na, Re

94738,1

173614,8

244572,7


 

Продолжение таблицы 3

 

1

2

3

4

5

Критерий Нуссельта Na, NuNa

формула (2.1)

14,48

17,95

20,89

Коэффициент теплоотдачи от Na к стенке, a1, Вт/м2К

31847,5

42903,9

52982,3

Теплопроводность стенки, lст, Вт/м×К

[1, прил. IX]

28,0

Средний логарифмический температурный напор, Dtл, 0С

60,8

Тепловой поток, q, Вт/м2

из уравнения (2.2)

468133

500991

521043

Коэффициент теплоотдачи при кипении  в большом объеме, aбо, Вт/м2К

  

155420,8

162979,0

167516,3

Динамическая вязкость воды, mв, Па×с

[1, прил. I]

7,62 × 10-5

Теплопроводность воды, lв, Вт/м×К

[1, прил. I]

0,4675

Критерий Прандтля воды, Prв

[1, прил. I]

1,289

Критерий Рейнольдса, Reв

64814,8

129628,6

194442,8

Критерий Нуссельта воды, Nuв

179,96

313,32

433,37

Коэффициент теплоотдачи при конвективном теплообмене, aw, Вт/м2К

7648,1

13316,1

18418,4

Отношение aбо/aw

  

20,3

12,2

9,1

Коэффициент теплоотдачи от стенки к пару, a2, Вт/м2К

108794,6

114085,3

117262,8

Коэффициент теплопередачи от Na к пару, k, Вт/м2К

7699,6

8240,0

8569,9

Площадь теплообмена испарительного участка, Fисп, м2

3,09

2,04

1,6


 

 

Уравнение для определения теплового  потока q на испарительном участке ПГ

 (2.2)

 

 

Таблица 4

Испарительный участок с ухудшенным теплообменом

Параметр

Формула (источник)

Скорость теплоносителя (Na)

w1

w2

w2

1

2

3

4

5

Средняя температура Na, tNaср, 0С

445,8

437,7

434,2

Плотность Na, rNa , кг/м3

[1, прил. IV]

843

845

845,8

Динамическая вязкость Na, mNa, Па×с

[1, прил. IV]

2,61×10-4

2,65×10-4

2,66×10-4

Теплопроводность Na, lNa, Вт/м×К

[1, прил. IV]

66,3

66,7

66,9

Критерий Прандтля Na, PrNa

[1, прил. IV]

0,00501

0,00505

0,00506

Критерий Рейнольдса Na, Re

100731,2

184404,5

260614,9

Критерий Нуссельта Na, NuNa

формула (2.1)

14,60

18,14

21,17

Коэффициент теплоотдачи от Na к стенке, a1, Вт/м2К

31040,0

41843,7

51846,7

Теплопроводность стенки, lст, Вт/м×К

[1, прил. IX]

28

Средний логарифмический температурный напор, Dtл, 0С

108,3

Тепловой поток на участке с  ухудшенным теплообменом, qух, Вт

по рис. 3

210000

330000

400000

Коэффициент теплоотдачи от стенки к пару, a2, Вт/м2К

2535,6

4648,8

6162,7

Коэффициент теплопередачи от Na к пару, k, Вт/м2К

1938,4

3046,1

3692,2

Площадь теплообмена участка с  ухудшенным теплобменом,  
Fиспух, м2

4,21

3,96

3,74

Информация о работе Тепло-гидравлический расчет парогенератора АЭС