高溫氣冷堆多頭螺旋管式蒸汽發(fā)生器的設計與計算開題報告

1、 畢業(yè)設計(論文)開題報告學生姓名： 學 號： 專 業(yè)： 熱能動力工程 設計(論文)題目：高溫氣冷堆多頭螺旋管式蒸汽 發(fā)生器的設計與計算 指導教師： 2013 年 2 月 23日開題報告填寫要求1開題報告（含“文獻綜述”）作為畢業(yè)設計（論文）答辯委員會對學生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報告應在指導教師指導下，由學生在畢業(yè)設計（論文）工作前期內完成，經指導教師簽署意見及所在系審查后生效；2開題報告內容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務處統(tǒng)一設計的電子文檔標準格式打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應及時交給指導教師簽署意見；3“文獻綜述”應按論文的格式成文，并直接書寫（或打?。┰诒鹃_題報告第一欄

2、目內，學生寫文獻綜述的參考文獻應不少于10篇（不包括辭典、手冊）；4有關年月日等日期的填寫，應當按照國標GB/T 740894數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法規(guī)定的要求，一律用阿拉伯數(shù)字書寫。如“2002年4月26日”或“2002-04-26”。 畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告1結合畢業(yè)設計（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，每人撰寫2000字左右的文獻綜述：文 獻 綜 述 當今世界，能源是一個國家國民經濟發(fā)展的基礎和前提，在自然資源開采日趨減少的今天，能源發(fā)展趨向多元化。其中核能作為一種潛力很大的能源，在當今世界多數(shù)國家得以發(fā)展。一些國家的核電消費量在整個電力消費量中

3、已占有相當大的比重。1942年，意大利科學家費米親自主持了美國芝加哥大學建成的世界上第一座核反應堆,從而揭開了原子核能時代的序幕。原子核能的和平月利用在二戰(zhàn)后底50年代開始，經過試驗性原子核反應堆到20世紀90年代，人們以在核電站用反應堆方面形成了一個高技術工業(yè)部門?？梢姡穗姲l(fā)展的腳步相當迅速，核能作為一種新能源替代品，將受到越來越多國家的重視，正由發(fā)達國家向發(fā)展國家擴展。核能是一種潛力巨大的能源，由于世界各國日益嚴重的燃料供應和環(huán)境問題的困擾。首先化石能源逐漸耗盡，其價格必然上漲，從而使電價也會跟著上漲。其次，環(huán)境問題的日益嚴重，尤其每年成億噸、上百種的有害煙塵和廢氣排入大氣層及全球性的氣

4、溫變暖，都會導致人類的生存條件的降低，使得多數(shù)國家的目光集中在核電發(fā)展上，而發(fā)展核電又是能源多元化的重要組成部分。然而當今不少人對核電本身存在著或多或少的顧慮，尤其經歷了歷史上兩次事故（即1979年美國三里島事故和1986年前蘇聯(lián)切爾諾貝利事故），使得反核派以此為借口，大唱反核之調。事實上，經調查，事故造成的放射性影響是微不足道的，也無因放射性泄露而造成的人身傷亡。因此核電站是非常安全的，另外，在核電站經濟性方面，起特點是基建投資高，但燃料費用低廉，完全可與火電競爭。以基建投資來說，在相同條件下，核電站的單位造價約為火電站的1.5-2倍，但由于核電的燃料便宜的多，是得起成本僅相當與火電成本的5

5、0%-90%。從綜合效益來講，核電在經濟上是合算的。尤其當燃料價格上漲時，核電在經濟上的優(yōu)越性便顯現(xiàn)出來。隨著核電本身安全性的提高，積累了5000堆年（一座堆運行一年為一堆年）的 運行經驗以及新一代更為安全、經濟的先進堆的推廣使用和人類對核不擴散的共識，都將認為核電技術是成熟的，并且是一種可靠經濟的能源?？傊?，核電的大力、迅速發(fā)展，使之會成為下個世紀的手選能源。我國于上個世紀70年代初才開始發(fā)展核電，1991年12月自行建設的300MW秦山核電站投入運行。從而結束了中國大陸無核電的歷史，接著從法國引進的2X900MW大亞灣核電站于1992年投入運行，標志著我國核電由起步進入新的發(fā)展時期。199

6、5年確定的4個核電項目8個堆的建設已于2000年完成，使得我國核電的裝機總容量達到9GW左右。勿庸置疑，在本世紀，核電在我國必將有一個更大的發(fā)展。核反應堆，其主要類型：1、根據(jù)引起燃料核裂變的中子的能量，可分為快堆、中能堆、熱堆。2、根據(jù)所用燃料的種類，又可分為鈾堆、钚堆、釷堆和混合堆。3、根據(jù)用于慢化種子的材料，又分為輕水堆、重水堆、石墨堆及有機介質堆。根據(jù)目的和用途，又分為動力堆、生產放射性同位素堆。目前國外以使用的熱中子轉換堆有以清水作慢化劑和冷卻劑的輕水堆，以石墨作慢化劑的石墨堆和以重水作慢化劑的重水堆。輕水堆是世界上應用最廣的堆型。又分為壓水堆（PWR）、沸水堆（BWR）兩種類型，這

7、兩種均采用普通輕水作慢化劑，低濃度二氧化鈾制成芯塊，裝入鋯包殼內作燃料。在以投入的輕水堆中，其中壓水堆占到65%，沸水堆占到35%。石墨反應堆采用石墨作為慢化劑，其中投入運行的石墨堆中有58%用二氧化碳作為冷卻劑，其余42%用輕水做冷卻劑，僅前蘇聯(lián)采用此堆型，而其他國家均未采用。重水堆，由于重水價格昂貴，目前僅在加拿大建造即坎肚堆（CANDU）重水堆，以天然鈾重水作慢化劑和冷卻劑。高溫氣冷堆（HTGR）是美國開發(fā)的一種新型堆，采用氦作冷卻劑，鈾和、釷的氧化物作燃料。鈉冷快中子增殖堆（FBR），1951年開始創(chuàng)于美國，有關核專家預測，這種堆是取代目前正在廣泛應用的壓水堆的又一新型堆。目前只有法國

8、、俄羅斯、美國、日本、德國等少數(shù)國家擁有此堆。高溫氣冷反應堆是在低溫堆的基礎上發(fā)展起來的，是改進型氣冷堆的進一步發(fā)展。高溫氣冷反應堆內選擇了在化學上呈惰性且熱工性能好的氦氣作冷卻劑。燃料元件采用全陶瓷型的熱解碳涂敷顆粒，這是高溫氣冷堆的一項技術突破，這樣就允許燃料包殼在1000C以上的高溫下運行。石墨被用作慢化劑兼堆芯結構材料。這樣堆芯出口溫度提高到750C以上甚至可達900-1000C，堆芯功率密度達6-8MW/m3，用于發(fā)電的熱效率可達40%左右，用于高溫供熱時總熱效率可達60%以上。高溫氣冷反應堆還具有一次回路放射性低，易于維護和檢修，具有安全性高，事故安全性好，對環(huán)境放射排放量少等一系

9、列優(yōu)點，所以這種堆型越來越受到世界各國的高度重視。自高溫氣冷反應堆發(fā)展以來，作為高溫氣冷反應堆動力裝置關鍵設備之一的蒸汽發(fā)生器也獲得了很大的發(fā)展。其特點是一回路介質采用高溫熱工參數(shù)的氦氣，入口溫度高達750C左右，使之產生的高參數(shù)的蒸汽，壓力為17MWPA，溫度為540C與火電站的參數(shù)基本相同，因此蒸汽循環(huán)的熱效率與火電站基本相近，可達49%左右。蒸汽發(fā)生器是高溫氣冷反應堆動力裝置中的主要設備之一，它的作用是將一次回路冷卻劑的熱量傳遞到與之隔絕的二次回路的介質，進而產生蒸汽，它是并聯(lián)分隔一、二次回路的關鍵設備，是一、二次回路的樞紐，它的工作可靠性及安全性直接影響到核動力裝置的經濟性，工作性能和

10、安全可靠性。一旦蒸汽發(fā)生器發(fā)生暴管事故，將迫使核電站停運，電廠直接經濟損失和社會效益損失可達數(shù)億元人民幣。同時反應堆一次回路中的放射性物質泄露的二次回路中，最終外逸到環(huán)境中，造成環(huán)境污染，直接威脅人類的生命安全。因此蒸汽發(fā)生器的結構設計、材料選擇、制造工藝，運行操作和維護檢修等必須十分重視。在采用一體化布置的高溫氣冷反應堆中，為了使郁應力混凝土壓力容器體積不致過大，蒸汽發(fā)生器應盡量緊湊，嚴格限制受熱面空間布置，并要求其具有較高的功率密度。因此，一體化布置的高溫氣冷反應堆主要選用直流型多頭螺旋管式換熱器。換熱器是工業(yè)生產中重要的單元設備，根據(jù)以往的統(tǒng)計，換熱器的噸位約占整個工藝設備的20%，有的

11、甚至高達30%，其重要性就可想而知。目前，應用最廣泛的換熱器為管殼式熱交換器。此外，還有板式熱交換器、板翅式熱交換器、螺旋板式熱交換器等。管殼式熱交換器包括固定管板式、滑動管板式、填料函式熱交換器等。管殼式熱交換器雖然在熱交換效率，緊湊性和金屬消耗量等方面不及其他形式的換熱器，但它具有結構堅固、可靠性高、適應性大、用材范圍廣等優(yōu)點，仍得到廣泛應用。為了適應溫度和壓力對介質的腐蝕要求，在上述基礎上變形也很多，其中最具代表性的廢熱鍋爐，這種利用工藝流程中產生的余熱生產高壓蒸汽的廢熱鍋爐，就是個節(jié)能型熱交換設備，在工業(yè)生產中應用很廣。近年來，我國的高溫高壓熱交換器，在材料、結構和制造工藝方面取得了一

12、定的進展。板式熱交換器近年來也獲得了較為廣泛的應用，板式熱交換器有其獨到的優(yōu)點，如高傳熱系數(shù)、多股流、可拆卸、清洗方便等，在純堿行業(yè)中板式熱交換器取代了效率低下的套管式熱交換器而被廣泛應用。目前，板式熱交換器的主要薄弱環(huán)節(jié)是受結構密封膠條所限，尚不適宜高壓和高溫場合。另外，結構類似于板式熱交換器的“冰箱”。即釬焊的鋁合金板式熱交換器，在國外已有壓力為8MPA左右的冷箱產品，而國內只有低壓級的，與國外上有一定的差距。為了改善熱交換器的性能，提高設備的緊湊性等，在“五一”、“七五|、”八五“期間國內大專院校、科研、設計、制造、使用單位進行了許多研究開發(fā)工作。1傳熱管的強化研究工作。為了同時擴大管內

13、、管外的有效傳熱面積或強化傳熱，將傳熱管的內外表面軋制成各種不同的表面形狀，并使管內、管外流體同時產生湍流，提高了傳熱管的性能。另一方面為改良專熱管的表面性能，使之既符合專熱機理的要求，有能充分發(fā)揮其特點，將沸騰傳熱還表面制成多孔裝，使氣泡核心的數(shù)量大幅度增加，促進傳熱膜系數(shù)的提高，并且其還有良好的抗污垢能力。2.在管殼式熱交換器內當板的改善上，為了提高管殼程的傳熱膜系數(shù)，增加截止的湍流行，防止介質走短路。華南理工大學、蘭州石油機械研究所和中國石化局洛陽石化工程公司等開發(fā)了折流桿結構，取得了可喜的成果，以在生產中廣泛應用。殼程的傳熱膜系數(shù)，對熱交換器傳熱系數(shù)的提高，影響頗大。一般熱交換器的殼程

14、傳熱膜系數(shù)由于介質流速低，湍流形成困難等，其數(shù)值不高，折桿流結構可以減少熱交換器的傳熱面積，降低熱交換器的噸位。3近年了熱管技術月有較大應用，它具有效率高、壓降小、結構簡單、緊湊的優(yōu)點，用在熱交換器上取得了較好的效果。南京化工大學等在這一領域做了很多工作。4.為了避免管內外表面污垢的生成，在傳熱管內外表面涂以涂料層，可以起到少結垢的作用，這樣就可以使傳熱管內外表面維持較低的熱阻。目前，涂料層的使用溫度不高，南京第二化工機械廠在研究開發(fā)耐更高溫度的涂料層做了不少工作。5為了減輕高溫高壓的氣流沖刷和腐蝕的破壞作用，除了上面提到的在管板上堆焊合金層外，亦可在傳熱管頭采用保護措施，以降低由于高溫高壓氣

15、流沖刷，導致熱應力、熱疲勞和高溫腐蝕或金屬脆化。在傳熱管的管頭，即傳熱管與管板的連接處，有多種保護措施，在生產中已得到應用。參考文獻1 安豐寶 王秀成 韓治林主編 山東大學出版社。2003-082美F。P。因克羅普拉。D。P德威特著。宇航出版社 1987-073 陸易主 程林著 科學出版社 1997-124. 史美中 王中錚編 東南大學出版社 1988-045.換熱器技術新進展.石油化工動態(tài).趙淑芝 1996-046爐內過程.西安交通大學出版社.19907.沸騰傳熱和氣液兩相流.原子能出版社.20008.新能源開發(fā)方案.莊耀民譯 水利電力出版社 19899.我國板翅式換熱器技術進展.低溫與特氣

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