蒸汽發(fā)生器課程設(shè)計(jì)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上“蒸汽發(fā)生器”課 程 設(shè) 計(jì) 指 導(dǎo) 書Xxx哈爾濱工程大學(xué)專心-專注-專業(yè)目錄目錄.1第一章 緒論第一節(jié) 蒸汽發(fā)生器概述.2第二節(jié) 蒸汽發(fā)生器的基本設(shè)計(jì)技術(shù)要求.3第三節(jié) 蒸汽發(fā)生器的基本結(jié)構(gòu)和主要零部件.4第四節(jié) 設(shè)計(jì)任務(wù).5第二章 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容第一節(jié) 給定條件.6第二節(jié) 蒸汽發(fā)生器的熱力計(jì)算.6第三節(jié) 蒸汽發(fā)生器的管束結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及強(qiáng)度計(jì)算.9第四節(jié) 蒸汽發(fā)生器的水力計(jì)算12第五節(jié) 蒸汽發(fā)生器循環(huán)倍率及循環(huán)速度確定.20附錄1蒸汽發(fā)生器熱力計(jì)算表.21附錄2蒸汽發(fā)生器水動力計(jì)算表25附錄3蒸汽發(fā)生器強(qiáng)度計(jì)算表.33第一章緒論第一節(jié)蒸汽發(fā)生器概述一、目的和要求1、運(yùn)用

2、、鞏固、充實(shí)和提高“核動力設(shè)備”課中所學(xué)的知識，掌握蒸汽發(fā)生器設(shè)計(jì)計(jì)算的基本方法；2、具備蒸汽發(fā)生器方案設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、熱設(shè)計(jì)和水動力設(shè)計(jì)及計(jì)算的能力，并能夠在設(shè)計(jì)中綜合考慮安全、法規(guī)、環(huán)境等因素；3、具備工程制圖的相關(guān)基礎(chǔ)知識并能將其運(yùn)用于工程設(shè)計(jì)的能力；4、具備撰寫蒸汽發(fā)生器設(shè)計(jì)說明書和繪制圖紙等書面方式呈現(xiàn)設(shè)計(jì)成果的能力，并能夠體現(xiàn)分析數(shù)據(jù)、分析問題，評價設(shè)計(jì)方案及其結(jié)果合理性的能力；6、能夠就蒸汽發(fā)生器設(shè)計(jì)進(jìn)行陳述發(fā)言、答辯，能夠清晰表達(dá)觀點(diǎn)，與答辯教師（工程技術(shù)同行）進(jìn)行有效溝通和交流；7、能夠在團(tuán)隊(duì)合作中與各成員進(jìn)行有效溝通，共享信息，合作共事，在多學(xué)科背景下的團(tuán)隊(duì)中發(fā)揮團(tuán)隊(duì)協(xié)作精

3、神；能夠傾聽和綜合團(tuán)隊(duì)成員意見，合理決策。二、任務(wù)在課程設(shè)計(jì)中學(xué)生獨(dú)立完成如下任務(wù)：1、完成蒸汽發(fā)生器的方案設(shè)計(jì)與論證2、完成蒸汽發(fā)生器的熱力計(jì)算3、完成蒸汽發(fā)生器的水動力計(jì)算4、完成蒸汽發(fā)生器的強(qiáng)度計(jì)算5、完成蒸汽發(fā)生器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)6、繪制蒸汽發(fā)生器的總圖7、編寫設(shè)計(jì)說明書。三、時間分配課程設(shè)計(jì)共安排三周，其具體時間安排如下：1、蒸汽發(fā)生器及其設(shè)計(jì)理論指導(dǎo)0.5天2、蒸汽發(fā)生器方案設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)論證1.5天3、蒸汽發(fā)生器的熱力計(jì)算1.5天4、蒸汽發(fā)生器的水動力計(jì)算3天5、蒸汽發(fā)生器的強(qiáng)度計(jì)算0.5天6、蒸汽發(fā)生器的總圖繪制5天7、編寫設(shè)計(jì)說明書2天8、答辯1天第二節(jié)蒸汽發(fā)生器的基本設(shè)計(jì)技術(shù)要求

4、在核動力裝置中，由于一回路為帶有放射性的回路，而二回路為非放射性回路，因此在研制蒸汽發(fā)生器時對結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度、材料抗腐蝕性、密封性等都提出了很高的要求，其中最基本的技術(shù)要求包括以下幾方面。1、蒸汽發(fā)生器及其部件的設(shè)計(jì)，必須保證核電站在任何運(yùn)行工況下所需要的）蒸汽量及規(guī)定的蒸汽參數(shù)。只有滿足這個要求才能保證核電站在不同負(fù)荷下經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。2、蒸汽發(fā)生器的容量應(yīng)該最大限度地滿足功率負(fù)荷的需要，而且要求隨著單機(jī)容量的增加，其技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)得到相應(yīng)的改善。3、蒸汽發(fā)生器的所有部件應(yīng)該絕對安全可靠。蒸汽發(fā)生器的受熱面是由大量的小直徑管子組成的，因此在一回路（帶有放射性）中就有大量的管子，使核電站運(yùn)行的可靠性在很大

5、程度上取決于蒸汽發(fā)生器的可靠性。這樣，蒸汽發(fā)生器的屏蔽問題必須解決，所有部件必須保證工作可靠。4、蒸汽發(fā)生器各零部件的裝配必須保證在密封面上排除一回路工質(zhì)漏入二回路中去的可能性。一回路工質(zhì)不允許漏入二回路工質(zhì)中去的原因是汽輪機(jī)回路沒有生物防護(hù)，任何這種漏入都將會導(dǎo)致放射性泄漏事故。5、必須排除加劇腐蝕的任何可能性，特別是一回路中的腐蝕。這主要是為了防止腐蝕產(chǎn)物對一回路工質(zhì)的污染。腐蝕產(chǎn)物過多地進(jìn)入到一回路中去，一方面引起一回路工質(zhì)放射性的增加，另一方面導(dǎo)致放射性腐蝕產(chǎn)物在一回路測沉積。腐蝕產(chǎn)物在燃料元件上的沉積是極其危險的，它會使傳熱性能驟然下降。6、蒸汽發(fā)生器必須產(chǎn)生必要純度的蒸汽，以保證蒸

6、汽過熱器在高溫下可靠地運(yùn)行，并保證汽輪機(jī)也可靠而經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。7、蒸汽發(fā)生器應(yīng)該設(shè)計(jì)得簡單緊湊，便于安裝使用，同時易于發(fā)現(xiàn)故障而即使排出，并有可能徹底疏干。8、保證蒸汽發(fā)生器具有較高的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。在設(shè)計(jì)蒸汽發(fā)生器時，要考慮一、二回路兩種工質(zhì)的種類和參數(shù)，正確地選擇結(jié)構(gòu)方案、材料、傳熱尺寸、傳熱系數(shù)及冷卻劑等，對取得蒸汽發(fā)生器最佳技術(shù)-經(jīng)濟(jì)指標(biāo)是非常重要的。另外，必須采取見效向外散熱損失的措施。第三節(jié)蒸汽發(fā)生器的基本結(jié)構(gòu)和主要零部件從反應(yīng)堆來的冷卻劑由蒸汽發(fā)生器進(jìn)口接管進(jìn)入下封頭，下封頭由水室隔板分成進(jìn)口和出口兩個水室。反應(yīng)堆冷卻劑由進(jìn)口水室進(jìn)入U型管，在流經(jīng)U型管時將熱量傳遞給二回路側(cè)介質(zhì)，而

7、后經(jīng)過出口水室和蒸汽發(fā)生器的出口接管流回反應(yīng)堆。二回路給水由上筒體處的給水接管進(jìn)入環(huán)形分配管，環(huán)形管上有一系列倒J形管，給水由倒J形管噴出，與汽水分離器的疏水混合后，經(jīng)過下降套筒和下筒體之間的環(huán)形通道向下流動，再由下降套筒和管板之間的通道進(jìn)入管束。水在通過管束上升時被加熱，部分水變成蒸汽，形成汽水混合物。汽水混合物流出管數(shù)頂部后進(jìn)入分離器進(jìn)行粗分離，然后進(jìn)入干燥器進(jìn)行細(xì)分離（干燥）。干燥蒸汽經(jīng)蒸汽出口接管流向汽輪機(jī)。蒸汽發(fā)生器的主要零部件為：1、 傳熱管U型傳熱管是一、二回路之間的壓力邊界，管材一般為含Ni-Cr-Fe的Inconel-690合金，這種合金是在Inconel-600合金基礎(chǔ)上經(jīng)

8、過一次特殊的熱處理后改進(jìn)而來的，其抗腐蝕性能有了較大的改善。本次設(shè)計(jì)采用Inconel-600合金20mm×1.3mm的傳熱管，彎曲半徑最小的幾排彎管處進(jìn)行消除應(yīng)力處理。管束采用正方形順排方式。2、 管板管板是一回路設(shè)備中最厚的實(shí)心鍛件，材料為Mn-Mo-Ni低合金鋼，要求有良好的塑韌性及淬透性。管板一次側(cè)表面堆焊鎳基合金，以保證與傳熱管有良好的焊接性能。管板開孔數(shù)量巨大，對管孔及管距的尺寸公差、垂直度及光潔度等都有很高的要求。管子管板表面平齊并與管板密封焊，然后進(jìn)行全長度液壓脹管，以保證一、二回路之間的嚴(yán)密性。3、 下封頭下封頭為半球形，材料為Mn-Mo-Ni低合金鋼鍛件，內(nèi)表面堆

9、焊奧氏體不銹鋼。下封頭開有四個大孔，2個空連接冷卻劑進(jìn)、出口接管，另兩個為人孔。下封頭中間有水室隔板，將下封頭分成進(jìn)出口兩個水室，水室隔板材料為Inconel-690合金。一次側(cè)人孔用不銹鋼（或鎳基合金）石墨纏繞式墊片密封。4、 筒體、襯筒和錐形體二次側(cè)筒體分上、下兩部分，為板焊或鍛造結(jié)構(gòu)。在管束和下筒體之間設(shè)置襯筒，襯筒材料為碳鋼。上、下筒體之間由錐形體過渡，其材料均為Mn-Mo-Ni低合金鋼鍛件。5、 上封頭上封頭為標(biāo)準(zhǔn)橢球形封頭，與蒸汽出口接管整體沖壓成形，材料為Mn-Mo-Ni低合金鋼鍛件。6、 管束支撐板和流量分配板管束直管段部分裝有6塊支撐板，管束支撐板為四葉梅花孔板，用以支撐管子

10、以減少振動。管子與支撐板接觸處為平臺，可減少二次側(cè)水在該處濃縮，并降低阻力。流量分配孔板位于管板上部與第一塊支撐板之間，中間開有一個大孔。支撐板和流量分配板材料為405不銹鋼，板厚為20mm。7、 防振條管束U型彎曲處裝有三組扁形防振條，用以隔開管子并防止彎管的橫向振動和微振磨損，材料為405不銹鋼。8、 汽水分離裝置汽水分離裝置分兩級對汽水混合物進(jìn)行汽水分離。第一級為旋葉式汽水分離器，材料為碳鋼或不銹鋼。第二級為六角形帶鉤波形板分離器。設(shè)計(jì)要求汽水混合物經(jīng)過汽水分離器、重力分離空間、波紋板分離器三重分離后，保證出口蒸汽干度達(dá)到本次設(shè)計(jì)給定的0.99。9、 給水分配環(huán)管給水分配環(huán)管位于旋葉式分

11、離器下部，其上有若干倒J形噴管，材料為不銹鋼。10、 排污管管板上表面中央水平地裝設(shè)有兩根多孔管道供連續(xù)排污用。第四節(jié)設(shè)計(jì)任務(wù)根據(jù)以上設(shè)計(jì)要求，對蒸汽發(fā)生器提出的設(shè)計(jì)要求如下：1、 計(jì)算傳熱面積；2、 完成傳熱管的排列，確定管束直徑及高度，確定管子的固定支撐，確定隔板的數(shù)目和結(jié)構(gòu)；3、 確定襯筒、上筒體、下筒體、下封頭及管板的尺寸結(jié)構(gòu)，完成強(qiáng)度設(shè)計(jì)；4、 完成熱力計(jì)算，確定主要管道內(nèi)徑；5、 完成水動力計(jì)算，確定一次側(cè)總阻力、不同循環(huán)倍率下二次側(cè)循環(huán)阻力及運(yùn)動壓頭；6、 用作圖法確定二次側(cè)循環(huán)倍率及循環(huán)速度；7、 繪制蒸汽發(fā)生器的總圖；8、 編寫設(shè)計(jì)說明書。第二章課程設(shè)計(jì)內(nèi)容第一節(jié)給定條件本次

12、課程設(shè)計(jì)給定的主要參數(shù)條件為：1、 蒸汽產(chǎn)量：D=126kg/s；2、 蒸汽干度：x=0.99；3、 蒸汽發(fā)生器的熱效率：；4、 一回路側(cè)額定工作壓力：MPa；5、 一回路側(cè)設(shè)計(jì)壓力：6、 一回路側(cè)冷卻劑入口溫度；7、 一回路側(cè)冷卻劑出口溫度；8、 二回路側(cè)給水溫度：9、 二回路側(cè)額定工作壓力：MPa；10、二回路側(cè)設(shè)計(jì)壓力：11、傳熱管壁導(dǎo)熱系數(shù)：W/m12、傳熱管壁許用應(yīng)力：kg/mm2；13、下筒體許用應(yīng)力：kg/mm2；14、上筒體許用應(yīng)力：kg/mm2；15、球形下封頭許用應(yīng)力：kg/mm2；16、管板許用應(yīng)力：kg/mm2；17、傳熱管最小節(jié)距：，一般取為1.351.45；18、上

13、筒體內(nèi)徑3200mm，高度4000mm。19、下降空間：(1)入口阻力系數(shù)=1；(2)出口阻力系數(shù)=1；(3)定位裝置阻力系數(shù)=1；(4)絕對粗糙度=0.15mm。20、流量分配管板：(1)單元面積=533mm2;(2)單元開孔面積=216mm2。第二節(jié)蒸汽發(fā)生器的熱力計(jì)算一、 熱平衡計(jì)算1. 一回路放熱量為：Q=Drx+D+CsDis-if=.99kW其中，D為二回路蒸汽產(chǎn)量，126kg/s；r為二回路水汽化潛熱，查表得1639.04kJ/kg；x為蒸汽干度，0.99；Cs為排放系數(shù)，0.01；is為二回路飽和水比焓，1155.14kJ/kg；if為二回路給水比焓，944.88kJ/kg。2

14、. 一回路水流量為：G1=Q(i1'-i1'')=2118.94kg/s其中，Q為一回路放熱量；為蒸汽發(fā)生器熱效率，0.99；i1'為一回路水進(jìn)口比焓，查表得1396.04kJ/kg；i1''為一回路水出口比焓，查表得1285.82kJ/kg。二、 傳熱計(jì)算1. 計(jì)算傳熱管內(nèi)徑傳熱管外徑選定為do=22mm，則直管計(jì)算壁厚為：S1''=P設(shè)1do2001+0.8P設(shè)1=1.120mm其中，P設(shè)1為一次側(cè)設(shè)計(jì)壓力，191.25kg/m2；do為傳熱管外徑，22mm；1為傳熱管許用應(yīng)力，18kg/mm2。節(jié)距t選定為1.4do，則彎曲

15、減薄系數(shù)為：R=1+do4Rmin=1+do8t=1.089其中，Rmin為最小節(jié)圓半徑，2t。負(fù)公差修正系數(shù)選為=1.102，則傳熱管計(jì)算壁厚為：S1'=S1''R=1.350mm選定傳熱管壁厚為S1=1.350mm，則傳熱管內(nèi)徑為：di=do-2S1=19.3mm，單管流通截面積為：a=dI24=2.93×10-4m2。2. 計(jì)算U型管數(shù)目一次側(cè)水流速選為u1=5.9m/s，則一回路流通面積為：A=G11u1=0.497m2則U型管數(shù)目為：n=Aa=1700。3. 計(jì)算傳熱面積(1) 計(jì)算傳熱管一次側(cè)放熱系數(shù)一次側(cè)水雷諾數(shù)為：Ref=u1di11=9.33

16、*105其中，u1為一回路水流速，5.9m/s；di為傳熱管內(nèi)徑，0.0193m；1為一次側(cè)水動力粘度，查表得8.83×10-5kg/(m·s)；1為一次側(cè)水比容，查表得0.m3/kg。則一次側(cè)水放熱系數(shù)為：1=0.0231diRef0.8Prf0.4=38006W/(m2)其中，1為一次側(cè)水導(dǎo)熱系數(shù)，查表得0.5589W/(m·)；di為傳熱管內(nèi)徑，0.0193m；Ref為一回路水雷諾數(shù)，9.33*105；Prf為一回路水普朗特?cái)?shù)，查表得0.8657。(2) 確定傳熱管壁熱阻Rw=do2wlndodi=m2/W。(3) 確定污垢熱阻對于鎳基合金，Rf=0.26&

17、#215;10-4m2/W。(4) 計(jì)算對數(shù)平均溫差大端溫差tmax=t1'-ts=46.09其中，t1'為一回路水入口溫度，310；ts為二次側(cè)飽和溫度，查表得264。小端溫差tmin=t1''-ts=26.09其中，t1''為一回路水入口溫度，290；ts為二次側(cè)飽和溫度，查表得264。對數(shù)平均溫差為：tln=tmax-tminlntmaxtmin=35.15。(5) 計(jì)算傳熱管二次側(cè)沸騰換熱系數(shù)假設(shè)傳熱管傳熱系數(shù)k'=5830W/(m2)，則傳熱管熱流密度為：q=ktln=W/m2則二次側(cè)沸騰換熱系數(shù)為：2=0.557ps0.15q

18、0.7=30473W/(m2)。(6) 計(jì)算傳熱管傳熱系數(shù)傳熱管傳熱系數(shù)為：k=dodi11+Rw+Rf+12=5833.65W/(m2)比較k與k'的誤差：=k-k'k'×100%<5%比較精確。(7) 計(jì)算傳熱面積計(jì)算傳熱面積為：Fa=Qktln=1152.65m2其中，Q為一回路放熱量，.99kW。(8) 設(shè)計(jì)傳熱面積設(shè)計(jì)傳熱面積為：F設(shè)=CFa=1267.92m2其中，C為傳熱裕度系數(shù)，1.1。第三節(jié)蒸汽發(fā)生器的管束結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及強(qiáng)度計(jì)算一、 管束結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及蒸汽發(fā)生器強(qiáng)度計(jì)算一、 管束結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1. 確定傳熱管排列方式為正方形排列。2. 估算管束直徑：

19、Dtb=2.0944m其中，n為計(jì)算U型管數(shù)目取整值，1700；t為節(jié)距，0.0308m。3. 確定排管方案，實(shí)際布管數(shù)為n=1704根。4. 傳熱管總長為：L總=F設(shè)do=18100m彎管總長為：L彎=4nDtb+D節(jié)=1969.63m其中，D節(jié)為最小節(jié)圓直徑，4t。直管總長為：L直=L總-L彎=15133m5. 管束直段高為：H直=L直2n=4.44m管束彎段高為：H彎=Dtb2=1.05m管束總高為：Htb=H直+H彎=5.49m。二、 蒸汽發(fā)生器強(qiáng)度計(jì)算1. 襯筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)襯筒內(nèi)徑為：Dwi=Dtb+2t=2155.45mm其中，t為裝配間隙，取為15mm。襯筒外徑為：Dwo=Dwi+

20、2=2179.45mm其中，為襯筒壁厚，取為12mm。2. 下筒體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)下筒體內(nèi)徑為：Di下=Dwo+2B=2355.45mm其中，B為下降流道寬度，取為88mm。計(jì)算壁厚為：S2'=P設(shè)2Di下2002-1.2P設(shè)2=42.07mm其中，P設(shè)2為二次側(cè)設(shè)計(jì)壓力，63.75kg/m2；2為下筒體許用應(yīng)力，18kg/mm2。下筒體設(shè)計(jì)壁厚取為：S2=42.10mm，則下筒體外徑為：Do下=Di下+2S2=2418.62mm。與管板焊接壁厚為SI=86mm。3. 上筒體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算壁厚為：S3'=P設(shè)2Di上2003-1.2P設(shè)2=57.90mm其中，P設(shè)2為二次側(cè)設(shè)計(jì)壓力，

21、63.75kg/m2；Di上為上筒體內(nèi)徑，3200mm；3為上筒體許用應(yīng)力，18kg/mm2。則上筒體設(shè)計(jì)壁厚取為S3=58mm。4. 球形下封頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)球形下封頭外徑選定為Do=Do下=2418.6mm。球形下封頭計(jì)算壁厚為：S4'=P設(shè)1Do4004+1.6P設(shè)1=75.47mm其中，4為球形下封頭許用應(yīng)力，14.5kg/mm2。則球形下封頭設(shè)計(jì)壁厚取為S4=75.50mm，球形下封頭內(nèi)徑為Di=Do-2S4=1973.4mm。5. 管板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)管板承壓部分直徑選定為D=Di=2124.40mm。筒體根部壁厚與直徑比為SID=0.17。則管板計(jì)算壁厚為：S5'=12FD

22、BP設(shè)15=360.15mm其中，F(xiàn)為系數(shù)，根據(jù)SIDB的值，查TEMA標(biāo)準(zhǔn)F=1.103；5為管板許用應(yīng)力，1800kg/mm2。管板設(shè)計(jì)壁厚取為S5=360mm，堆焊層厚度取為S6=8mm。三、 主要管道內(nèi)徑的設(shè)計(jì)1. 主管道內(nèi)徑設(shè)計(jì)主管道計(jì)算流速選定為u10'=10m/s，則主管道計(jì)算內(nèi)徑為：d1i'=4G11u10'=0.62m其中，G1為一次側(cè)水流量，2118.94kg/s；1為一次側(cè)水比容，0.00138m3/kg。主管道設(shè)計(jì)內(nèi)徑選定為d1i=0.62m，則主管道設(shè)計(jì)流速為：u10=4G11d1i2=9.75m/s。2. 蒸汽管道內(nèi)徑設(shè)計(jì)新蒸汽比容為：2=&

23、#39;'x+'1-x=0.039m3/kg其中，''為二次側(cè)飽和蒸汽比容，0.03245m3/kg；'為二次側(cè)飽和水比容，0.m3/kg。蒸汽管計(jì)算流速選定為u2'=37m/s，則蒸汽管計(jì)算內(nèi)徑為：d2i'=4G22u2'=0.40m其中，G2為新蒸汽質(zhì)量流速，126kg/s。蒸汽管設(shè)計(jì)內(nèi)徑選定為d2i=0.42m，則蒸汽管設(shè)計(jì)流速為：u2=4G22d2i2=35.47m/s。3. 給水管內(nèi)徑設(shè)計(jì)給水質(zhì)量流速為：G3=D+CsD=127.26kg/s其中，D為蒸汽產(chǎn)量，126kg/s。給水管計(jì)算流速選定為u3'=3.98

24、m/s，則給水管計(jì)算內(nèi)徑為：d3i'=4G33u3'=0.21m其中，3為二次側(cè)給水比容，查表得0.m3/kg。給水管設(shè)計(jì)內(nèi)徑選定為d3i=0.22m，則給水管設(shè)計(jì)流速為：u3=4G33d3i2=3.98m/s。第四節(jié)蒸汽發(fā)生器的水力計(jì)算I. 一次側(cè)水阻力計(jì)算一、 U型管內(nèi)摩擦阻力計(jì)算1. 傳熱管實(shí)際平均長度為：l=L總n+2S5=11.34m。一次側(cè)當(dāng)量直徑為di=0.0193m，則一次側(cè)水流速為：u1=4G11di2=5.9m/s，考慮堵管后的流速為：u1'=1.05u1=6.20m/s。2. 一次側(cè)雷諾數(shù)為：Re=u1'di11=其中，1為一次側(cè)水動力粘度

25、，查表得8.833×10-5kg/(m·s)；1為一次側(cè)水比容，查表得0.m3/kg。摩擦阻力系數(shù)為：=0.3164Re-0.25=0.01173. 溫度修正系數(shù)為：=(11')0.14=0.9934，其中，1為一次側(cè)水平均溫度下的動力粘度，查表得8.83×10-5kg/(m·s)；1'為一次側(cè)水平均壁溫下動力粘度，查表得9.26×10-5kg/(m·s)。4. 一次側(cè)摩擦阻力為：Pf1=ldiu1'221=75210Pa。二、 局部阻力計(jì)算1. 由進(jìn)口管至進(jìn)口水室的突擴(kuò)阻力水室截面積為：Fc=Di28=2.0

26、1m2，其中Di為下封頭內(nèi)徑，2.26m。進(jìn)口管截面積為：A1=d1i24=0.30m2，其中d1i為進(jìn)口管內(nèi)徑，0.62m。面積比為：A1Fc=0.1493。突擴(kuò)阻力系數(shù)為：1=0.7。由進(jìn)口管至進(jìn)口水室的突擴(kuò)阻力為：P1=1u1i21i2=23960Pa其中，u1i為進(jìn)口管水流速，u1i=u10=9.71m/s；1i為進(jìn)口處水密度，查表得703.63kg/m3。2. 在進(jìn)口水室內(nèi)轉(zhuǎn)彎的局部阻力水室轉(zhuǎn)彎45°阻力系數(shù)2選定為0.9，則在進(jìn)口水室內(nèi)轉(zhuǎn)彎的阻力為：P2=2u1i21i2=29810Pa。3. 由進(jìn)口水室至傳熱管束的突縮阻力傳熱管入口阻力系數(shù)3選定為0.5，則由進(jìn)口水室至

27、傳熱管束的突縮阻力為：P3=3u1'21i2=5383Pa其中，u1'為傳熱管內(nèi)考慮堵管后的水流速，5.9m/s。4. 在U型管彎頭內(nèi)轉(zhuǎn)彎180°的局部阻力U型管轉(zhuǎn)180°阻力系數(shù)4選定為0.5，則在U型管彎頭內(nèi)轉(zhuǎn)彎180°的局部阻力為：P4=4u1'212=6940Pa其中，1為傳熱管一次側(cè)水平均溫度下的密度，查表得745.68kg/m3。5. 由傳熱管束至出口水室的突擴(kuò)阻力傳熱管出口阻力系數(shù)5選定為0.6，則由傳熱管束至出口水室的突擴(kuò)阻力為：P5=5u1'222=8354Pa其中，2為傳熱管出口處水密度，查表得745.68kg/

28、m3。6. 在出口水室內(nèi)轉(zhuǎn)彎的局部阻力出口管內(nèi)流速為：u2=G1(2A1)=9.45m/s。水室內(nèi)轉(zhuǎn)彎阻力系數(shù)6選定為0.9，則在出口水室內(nèi)轉(zhuǎn)彎的局部阻力為：P6=6u2222=12832Pa。7. 由出口水室至出口接管的突縮阻力出口管突縮阻力系數(shù)7=0.44。由出口水室至出口接管的突縮阻力為：P7=7u2222=15955Pa。三、 總阻力總計(jì)算阻力為：P=Pf+i=17Pi=Pa。設(shè)計(jì)阻力為：P設(shè)=1.1P=Pa。II. 二次側(cè)水循環(huán)阻力計(jì)算一、 下降空間阻力下降空間高度選定為H0=7.0m。下降空間當(dāng)量直徑為：De=Di下-Dwo=0.18m。摩擦系數(shù)為：d=1(1.74+2lgDe2)

29、=0.019其中，為下降空間絕對粗糙度，0.00015m。下降空間截面積為：Fd=(Di下2-Dwo2)4=0.621m2，其中，Di下為下筒體內(nèi)徑，Dwo為襯筒外徑。以循環(huán)倍率CR=3為例：下降空間水流速為：ud=CRDdFd=0.794m/s。D為新蒸汽產(chǎn)量，126kg/s；d為下降空間水比容，近似取為飽和比容，查表得0.00129m3/kg。局部阻力系數(shù)和為：=in+out+f=3其中，in為入口阻力系數(shù)，1；out為出口阻力系數(shù)，1；f為定位裝置阻力系數(shù)，1。則下降空間阻力為：Pd=dH0De+ud2d2=910Pa。其中，d為下降空間水密度，近似取飽和密度，查表得777.57kg/m

30、3。二、 上升空間阻力1. 摩擦阻力(1) 折算速度的計(jì)算支撐板定位拉桿數(shù)量選定為n'=12根。上升空間流通面積為：Fu=Dwi2-(2n+n')do24=2.28m2，其中，Dwi為下筒體內(nèi)徑，n為實(shí)際U型管數(shù)，do為傳熱管外徑。上升空間當(dāng)量直徑為：de=4FuDwi+(2n+n')do=0.038m循環(huán)速度為：uo=CRD'Fu=0.216m/s，其中，'為二次側(cè)飽和水比容，查表得0.00129m3/kg。出口水相折算速度為：uo2'=CR-1D'Fu=0.144m/s。水相平均折算速度為：uo'=12uo+uo2'=

31、0.180m/s。出口汽相折算速度為：uo2''=D''/Fu=2.204m/s，其中，''為二次側(cè)飽和蒸汽比容，查表得0.039m3/kg。汽相平均折算速度為：uo''=12uo2''=1.102m/s。(2) 分相摩阻系數(shù)的計(jì)算水相雷諾數(shù)為：Relo1=uo'del=52404，其中l(wèi)為水相運(yùn)動粘度，查表得1.28×10-7m2/s。汽相雷諾數(shù)為：Rego1=uo''deg=57714，其中g(shù)為汽相運(yùn)動粘度，查表得7.11×10-7m2/s。水相摩阻系數(shù)為：lo1=0

32、.3164Relo1-0.25=0.02。汽相摩阻系數(shù)為：go1=0.3164Rego1-0.25=0.0196。(3) 分相摩擦阻力的計(jì)算按折算速度計(jì)算的水相摩擦阻力為：(Pf)lo=lo1Hsdeuo'22'=29.77Pa其中，Hs為管束直管段高，4.437m。按折算速度計(jì)算的汽相摩擦阻力為：(Pf)go=13go1Hsdeuo''22''=11.94Pa。參量X1為：X1=(Pf)lo(Pf)go=1.579。由于是t-t工況，系數(shù)c1=20，則：分水相折算系數(shù)l12=1+c1X1+1X12=14.07。分汽相折算系數(shù)g12=1+c1X1

33、+X12=35.07。水相摩擦阻力為：(Pf)l=l12Pflo=418.85Pa。汽相摩擦阻力為：(Pf)g=g12Pfgo=418.85Pa。(4) 上升空間摩擦阻力的計(jì)算上升空間摩擦阻力為：Pf=(Pf)l+(Pf)g2=418.85。2. 局部阻力(1) 支撐板開孔設(shè)計(jì)上升流道單元面積為：Au=Fu(2n+n')=668mm2。支撐板數(shù)目選定為N=6個，支撐板開孔設(shè)計(jì)為四葉梅花孔。支撐板單元開孔面積設(shè)計(jì)為：au=147mm2。面積比為：auAu=0.22。則查圖可知，局部阻力系數(shù)為：l=40。(2) 分相局部阻力計(jì)算按折算速度計(jì)算的水相局部阻力為：(Pl)lo=Nluo'

34、;22'=3012Pa。按折算速度計(jì)算的汽相局部阻力為：(Pl)go=13Nluo''22''=1231Pa。參量X2為：X2=(Pl)lo(Pl)go=1.565。參數(shù)ZR為：ZR=(0.19+0.92pspc)-1=2.510。參數(shù)K為：K=ZR+ZR-1=2.908。分水相折算系數(shù)為：l22=1+KX2+1X22=3.268。分汽相折算系數(shù)為：g22=1+KX2+X22=7.994。水相局部阻力為：(Pl)l=l22Pllo=9843Pa。汽相局部阻力為：(Pl)g=g22Plgo=9843Pa。(3) 上升空間局部阻力的計(jì)算上升空間局部阻力為：P

35、l=(Pl)l+(Pl)g2=9843Pa。3. 彎管區(qū)阻力(1) 分相摩擦阻力系數(shù)計(jì)算管束彎頭最大節(jié)圓直徑為：db=Dtb-do=2.0944m。彎管區(qū)重心至圓心距離：ys=0.2212db=0.4444m。計(jì)算沖刷排數(shù)N0'=yst-1=14.43,取整為N'=14。水相雷諾數(shù)為：Relo2=uo2'del=41922。汽相雷諾數(shù)為：Rego2=uo2''deg=。水相摩擦阻力系數(shù)為：lo2=40.044+0.008x2(x1-1)mRelo2-0.15=0.318。其中，系數(shù)x1=x2=tdo=1.4；系數(shù)m=0.43+1.13x1=1.237。汽

36、相摩擦阻力系數(shù)為：go2=40.044+0.008x2(x1-1)mRego2-0.15=0.273。(2) 分相阻力計(jì)算折算水相阻力為：(Pb)lo=N'lo2uo2'22'=35.715Pa。折算汽相阻力為：(Pb)go=13N'go2uo2''22''=78.402Pa。參量X3為：X3=(Pb)lo(Pb)go=0.675。由于是t-t工況，系數(shù)c2=20，則：分水相折算系數(shù)l32=1+c2X3+1X32=32.828。分汽相折算系數(shù)g32=1+c1X3+X32=14.954。水相摩擦阻力為：(Pb)l=l32Pblo=1

37、172Pa。汽相摩擦阻力為：(Pb)g=g32Pbgo=1172Pa。(3) 彎管區(qū)阻力計(jì)算彎管區(qū)阻力為：Pb=(Pb)l+(Pb)g2=1172Pa。4. 加速阻力管束出口質(zhì)量含汽率為：xc=1CR=0.333。管束出口體積含汽率為：c=xc''xc''+(1-xc)'=0.939。管束出口截面含汽率為：c=Ccc=0.833，其中系數(shù)Cc=0.833+0.05lnps=0.887，ps單位為MPa。質(zhì)量流速為：G=uo'=167.65kg/(m2s)。加速阻力為：Pa=G21-xc2'1-c+xc2''c-'=

38、207.76Pa。5. 流量分配孔阻力單元開孔面積與單元面積比值為：au'Au'=0.405，其中Au'為孔板單元面積，533mm2；au'為單元開孔面積，216mm2。查表得阻力系數(shù)h為：h=8。孔板局部阻力為：Ph=huo22'=145.12Pa。6. 上升空間阻力上升空間阻力為：Pr=Pf+Pl+Pb+Pa+Ph=11786.73Pa。三、 汽水分離器阻力汽水分離器阻力給定為：Ps=12600Pa。四、 循環(huán)總阻力循環(huán)總阻力為：P總=Pd+Pr+Ps=25296.73Pa。III. 運(yùn)動壓頭計(jì)算一、 預(yù)熱段高度計(jì)算液面高度即下降空間高度，選定為H0

39、=7.0m。下降空間下端壓力為：plow=ps+dgH0=Pa。飽和水焓對壓力的變化率為：iP=(isl-is)(plow-ps)=0.0711J/(kgPa)其中，isl為plow壓力下的飽和水比焓，查表得1.159*106J/kg，is為ps壓力下的飽和水比焓，查表得J/kg。循環(huán)水量為：G=CRD=378kg/s。預(yù)熱段高度為：HP=is-ifCR+iP(dgH0-Pd)2donqG+iPdg=0.583m其中，if為給水比焓，J/kg；Pd為下降空間阻力；q為傳熱管熱負(fù)荷。二、 運(yùn)動壓頭計(jì)算蒸發(fā)段高度為：Hr1=Htb-HP=4.907m，Htb為管束總高。管束上方區(qū)段高度為：Hr2=

40、H0-Htb=1.51m。蒸發(fā)段平均質(zhì)量含汽率為：x1=xc2=0.167。蒸發(fā)段平均體積含汽率為：1=x1''x1''+(1-x1)'=0.858。蒸發(fā)段平均截面含汽率為：1=Cc=0.761。管束上方區(qū)段平均截面含汽率為：2=c=0.833。蒸發(fā)區(qū)段運(yùn)動壓頭為：Pm1='-''g1Hr1=27528.91Pa。管束上方區(qū)段壓頭為：Pm2='-''g2Hr2=9272.79Pa。運(yùn)動壓頭為：Pm=Pm1+Pm2=36801.70Pa。第五節(jié)蒸汽發(fā)生器循環(huán)倍率及循環(huán)速度確定將循環(huán)倍率、循環(huán)總阻力及運(yùn)動壓頭列

41、表并作圖：循環(huán)倍率CR345循環(huán)總阻力P總/Pa25296.7334274.8145019.35運(yùn)動壓頭Pm/Pa36801.734951.0633828.79可確定循環(huán)倍率約為4，滿足核電站電站蒸汽發(fā)生器滿負(fù)荷運(yùn)行要求。附錄1蒸汽發(fā)生器熱力計(jì)算表一、 熱平衡序號項(xiàng)目符號單位公式及來源數(shù)值1一回路放熱量QkW給定.992一回路工作壓力p1Pa給定1.5*1073一回路水進(jìn)口溫度給定3104一回路水出口溫度給定2905一回路水平均溫度ta3006一回路水進(jìn)口焓kJ/Kg查表1396.047一回路水出口焓kJ/Kg查表1285.828蒸發(fā)器熱效率給定0.999一回路水流量G1kg/sQ/(i1-i

42、1)2118.9410二回路工作壓力psPa給定5*10611二回路飽和溫度ts查表26412二回路水飽和焓kJ/kg查表1155.1413二回路給水溫度tf給定22014二回路給水焓ifKJ/Kg查表944.8815汽化潛熱rkJ/Kg查表1639.0416蒸汽干度x給定0.9917排放系數(shù)Cs給定0.0118二回路蒸汽產(chǎn)量Dkg/s12619二回路排污量Dbdkg/sCsD1.26二、傳熱計(jì)算序號項(xiàng)目符號單位公式及來源數(shù)值20傳熱管外徑dom選定0.02221傳熱管內(nèi)徑dim選定0.019322單管流通面積am22.93*10-423U型管數(shù)目n結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)定169624一回路流通面積Am20

43、.49725一回路水平均比容m3/Kg查表0.26一回路水流速u1m/s5.927一回路水導(dǎo)熱系數(shù)W/m·查表0.558928一回路水動力粘度kg/m·s查表8.83*10-529一回路水普朗特?cái)?shù)Prf查表0.865730一回路水雷諾數(shù)Refu1di/9.33*10531一回路側(cè)放熱系數(shù)W/m2·3800632傳熱管導(dǎo)熱系數(shù)W/m2·給定17.433傳熱管壁熱阻Rwm2·/W34污垢熱阻Rfm2·/W按Inconel600選定0.26*10-435二回路側(cè)放熱系數(shù)W/m2·3047336傳熱系數(shù)kW/m2·5833

44、.6537大端溫差46.0938小端溫差26.0939對數(shù)平均溫差35.1540熱負(fù)荷W/m241計(jì)算傳熱面積Fm21152.6542傳熱裕度系數(shù)選定1.143設(shè)計(jì)傳熱面積m21267.92三、管束結(jié)構(gòu)1傳熱管總長m181002排列方式正方形3節(jié)距tm選定0.03084最小U型管節(jié)園直徑m4t0.12325實(shí)際布管數(shù)n根結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)定17046管束直徑Dtbm結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)定2.03287彎管總長L彎m結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)定1969.638直管總長L直mL總L彎151339管束直段高H直mL直/4.4410管束彎段高H彎mRmax1.0511管束總高HtbmH直+H彎5.4912傳熱管實(shí)際平均長度m（L總/n）+2

45、管板厚11.3413最長管子長lmaxm+2H直+2管板厚12.8914最短管子長lminm+2H直+2管板厚9.79四、主要管道內(nèi)徑序號項(xiàng)目符號單位公式與來源數(shù)值1冷卻劑平均比容m3/Kg查表1.38*10-32主管道計(jì)算流速m/s選?。?12m/s103主管道計(jì)算內(nèi)徑m0.624主管道設(shè)計(jì)內(nèi)徑m選取0.625主管道設(shè)計(jì)流速u10m/s9.756新蒸汽比容m3/Kg0.0397蒸汽管計(jì)算流速m/s選?。?040m/s378蒸汽管計(jì)算內(nèi)徑m0.409蒸汽管設(shè)計(jì)內(nèi)徑m選取0.4210蒸汽管設(shè)計(jì)流速m/s35.4711二回路給水比容m3/Kg查表1.19*10-312給水管計(jì)算流速m/s選?。?5

46、m/s4.413給水管計(jì)算內(nèi)徑m0.2114給水管設(shè)計(jì)內(nèi)徑m選取0.2215給水管設(shè)計(jì)流速m/s3.98附錄2蒸汽發(fā)生器水動力計(jì)算表序號項(xiàng)目符號單位公式及來源數(shù)值一回路水阻力計(jì)算一、U型管內(nèi)摩擦阻力計(jì)算1傳熱管實(shí)際平均長度m結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)11.342當(dāng)量直徑m結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)0.01933一回路水流量G1kg/s熱工計(jì)算定2126.114一回路水平均比容m3/kg查表1.38*10-35一回路水流速m/s熱工計(jì)算定5.96考慮堵管后流速m/s1.05u16.207一回路水雷諾數(shù)Re熱工計(jì)算定8摩擦阻力系數(shù)0.3164Re-0.250.01179平均溫度下動力粘度kg/m查表8.83*10-510壁溫下動力粘

47、度kg/m按查表9.26*10-511溫度修正系數(shù)0.993412摩擦阻力Pa75210二、局部阻力計(jì)算13下封頭內(nèi)徑D1m結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)定2.2614水室截面積Fcm22.0115進(jìn)口管內(nèi)徑d1im選定0.6216進(jìn)口管截面積A1m20.3017比值0.149318突擴(kuò)阻力系數(shù)查表0.719一回路水入口處比容m3/kg查表1.42*10-320一回路水入口處密度kg/m3703.6321入口管內(nèi)流速u1im/s熱工計(jì)算定9.7122從入口管至水室阻力Pa2396023水室轉(zhuǎn)彎45°阻力系數(shù)查表0.924水室轉(zhuǎn)彎45°阻力Pa2981025傳熱管流道截面Am2熱工計(jì)算定0.497

48、026考慮有堵管后截面Am2A/1.050.473327系數(shù)0.235528傳熱管入口阻力系數(shù)查表0.429傳熱管入口阻力Pa538330U型管轉(zhuǎn)180°阻力系數(shù)查表0.531U型管轉(zhuǎn)180°阻力Pa694032傳熱管出口阻力系數(shù)查表0.633出口處水比容m3/kg查表1.34*10-334出口處水密度kg/m3745.6835傳熱管出口阻力Pa835436出口管內(nèi)流速u2m/s9.4537水室轉(zhuǎn)彎阻力系數(shù)6查表0.938水室轉(zhuǎn)彎阻力Pa61283239出口管突縮阻力系數(shù)7查表0.4840出口管突縮阻力Pa715955三、總阻力41總阻力Pa42設(shè)計(jì)阻力設(shè)Pa二回路水循環(huán)阻力計(jì)算一、下降空間阻力1循環(huán)倍率CR假定3452給水溫度tf給定2202202203二回路飽和溫度tS查表2642642644下降空間水比容vdm3/kg近似取飽和比容1.29*10-31.29*10-31.29*10-35下降空間水密度kg/m3777.57777.57777.576入口阻力系數(shù)in選取1117出口阻力系數(shù)選取1118定位裝置阻力系數(shù)f選取1119下降空間高度H0m結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)定7.07.07.010套筒外徑Dw0m結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)定2.162.162.1611下筒體內(nèi)徑Dsim結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)定2.