核動力設備及裝置總復習學習教案

1、會計學1核動力設備核動力設備(shbi)及裝置總復習及裝置總復習第一頁，共73頁。水水壓力容器穩(wěn)壓器主泵主管道蒸汽發(fā)生器汽輪機發(fā)電機冷凝器輸配電二回路二回路(hul)一回一回(y hu)路路蒸汽第1頁/共72頁第二頁，共73頁。熱量(rling)傳遞產(chǎn)生蒸汽一、二回路樞紐地位第2頁/共72頁第三頁，共73頁。第3頁/共72頁第四頁，共73頁。U型傳熱管U-type tube bundle 汽水分離器steam separator 給水入口feedwater intake 環(huán)形下降通道干燥器dryer 一次側(cè)冷卻劑流程一次側(cè)冷卻劑流程(lichng)二次側(cè)工質(zhì)流程二次側(cè)工質(zhì)流程(lichng)第

2、4頁/共72頁第五頁，共73頁。水容積大，蓄熱量大；緩沖性好，對自動控制要求低；可爐水處理和排污(pi w)，對傳熱管和二回路水要求低需汽水(qshu)分離，結(jié)構復雜汽機高低壓缸間需汽水(qshu)分離再熱器靜態(tài)特性較差濕飽和蒸汽；水循環(huán)不濕飽和蒸汽；水循環(huán)不需外部動力需外部動力第5頁/共72頁第六頁，共73頁。第6頁/共72頁第七頁，共73頁。第7頁/共72頁第八頁，共73頁。特點(tdin)管外直流蒸汽發(fā)生器管外直流蒸汽發(fā)生器二回路工質(zhì)在傳熱管外一回路工質(zhì)在傳熱管內(nèi)主要用于核電廠主要用于核電廠 管內(nèi)直流蒸汽發(fā)生器管內(nèi)直流蒸汽發(fā)生器二回路工質(zhì)在傳熱管內(nèi)一回路工質(zhì)在傳熱管外主要用于艦船核動力裝

3、置主要用于艦船核動力裝置分類第8頁/共72頁第九頁，共73頁。第9頁/共72頁第十頁，共73頁。應力應力(yngl)腐蝕腐蝕晶間腐蝕晶間腐蝕耗蝕耗蝕凹痕凹痕微振磨損微振磨損點蝕（或縫隙腐蝕）點蝕（或縫隙腐蝕）破損種類定義定義原因特點發(fā)生部位影響因素第10頁/共72頁第十一頁，共73頁。壓水堆蒸汽發(fā)生器傳熱管典型(dinxng)故障第11頁/共72頁第十二頁，共73頁。傳熱(chun r)管材料結(jié)構設計水質(zhì)控制影響影響(yngxing)因素因素第12頁/共72頁第十三頁，共73頁。傳熱傳熱(chun r)面積：面積：換熱量換熱量(rling)：4.1計算公式計算公式傳熱溫差：傳熱溫差：一般都是按

4、對數(shù)平均溫差計算傳熱系數(shù)傳熱系數(shù)：按傳熱管外側(cè)表面為基準的計算公式一回路側(cè)流量：一回路側(cè)流量：()()dlfQD rDDii第13頁/共72頁第十四頁，共73頁。第14頁/共72頁第十五頁，共73頁。主要(zhyo)取決于流速一般傳熱管內(nèi)水的流速在5m/s左右第15頁/共72頁第十六頁，共73頁。l降低換熱系數(shù)l列出專項，采用經(jīng)驗數(shù)據(jù)l計算k時不考慮污垢(wgu)熱阻，確定換熱面積時引入一個安全系數(shù)。確定方法污垢熱阻常用方法污垢熱阻主要產(chǎn)生在二次側(cè)，一次側(cè)污垢熱阻可以忽略不計第16頁/共72頁第十七頁，共73頁。C點對應的熱流密度稱為臨界熱負荷（CHF）第一類傳熱惡化：由換熱偏離核態(tài)沸騰（DN

5、B）而造成的傳熱惡化對金屬材料損害大（管壁燒紅甚至燒毀(shohu)）壓水堆自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器蒸發(fā)段的平均熱負荷遠低于臨界熱負荷，不會出現(xiàn)第一類沸騰傳熱惡化二回路二回路(hul)側(cè)的沸騰換熱側(cè)的沸騰換熱第17頁/共72頁第十八頁，共73頁。直流蒸汽發(fā)生器的熱力計算需分段進行，以沸騰起始(q sh)點和蒸干點為分區(qū)點：過冷水區(qū)沸騰區(qū)過熱蒸汽區(qū) 第二類傳熱惡化第二類傳熱惡化-由于液膜蒸由于液膜蒸干而引起的傳熱惡化干而引起的傳熱惡化 壓水堆直流蒸汽發(fā)生器中不壓水堆直流蒸汽發(fā)生器中不可避免可避免 熱負荷熱負荷(fh)較低，蒸汽流速較低，蒸汽流速快，又有液滴冷卻壁面，因快，又有液滴冷卻壁面，因而不會對壁

6、面造成嚴重破壞而不會對壁面造成嚴重破壞第18頁/共72頁第十九頁，共73頁。 沸騰(fitng)起始點： 分別按熱平衡和單相對流換熱公式確定沸騰起始點的流體平均溫度與對流換熱系數(shù)(xsh)，通過試算最后確定沸騰起始點的位置。蒸干點：通過計算界限含氣率-流道中蒸干點處的含氣率來確定第19頁/共72頁第二十頁，共73頁。第20頁/共72頁第二十一頁，共73頁。第21頁/共72頁第二十二頁，共73頁。圓管內(nèi)等溫流體(lit)摩擦阻力Pf局部阻力Pl第22頁/共72頁第二十三頁，共73頁。質(zhì)量含氣率x截面含氣率體積(tj)含氣率折算速度循環(huán)速度u0循環(huán)倍率兩相流動兩相流動(lidng)特性參數(shù)特性參數(shù)

7、第23頁/共72頁第二十四頁，共73頁。汽液兩相流動局部阻力計算汽液兩相流動局部阻力計算公式適用條件汽液兩相流動加速度阻力計算汽液兩相流動加速度阻力計算汽液兩相流動重位壓降計算汽液兩相流動重位壓降計算第24頁/共72頁第二十五頁，共73頁。循環(huán)運動(yndng)壓頭有效(yuxio)壓頭循環(huán)(xnhun)倍率和循環(huán)(xnhun)速度影響因素 如何確定沸騰欠熱焓公式推導第25頁/共72頁第二十六頁，共73頁。改善改善(gishn)水循環(huán)水循環(huán)措施措施傳熱管排列采用傳熱管排列采用(ciyng)正方形正方形布置布置減少減少(jinsho)支支撐板數(shù)目撐板數(shù)目降低支撐板阻力降低支撐板阻力改善汽水分離器

8、改善汽水分離器以縱向流動為主的結(jié)構形式以縱向流動為主的結(jié)構形式增加開孔面積增加開孔面積柵格支撐，增大流通面積柵格支撐，增大流通面積第26頁/共72頁第二十七頁，共73頁。蒸汽發(fā)生器的負荷調(diào)節(jié)： 改變傳熱系數(shù)k調(diào)節(jié)2 輔助調(diào)節(jié)方法 改變傳熱溫差(wnch)tln 主要調(diào)節(jié)方法蒸汽發(fā)生器的靜態(tài)特性與tav和ts之差的大小有密切關系。限制某一參數(shù)的預定方案，稱為裝置運行方案 第27頁/共72頁第二十八頁，共73頁。對帶基本負荷核電廠有利現(xiàn)已很少采用第28頁/共72頁第二十九頁，共73頁。第29頁/共72頁第三十頁，共73頁。運行中影響再循環(huán)流量的因素是流入汽水分離器的蒸汽夾帶的水滴開始時再循環(huán)流量隨

9、功率(gngl)增加而增加直到功率(gngl)達到約40%。功率(gngl)超過40%時，由于深度飽和沸騰使摩擦阻力以拋物線形急劇增加，從而減小了汽水混合物的質(zhì)量流速，再循環(huán)流量逐漸減小第30頁/共72頁第三十一頁，共73頁。第31頁/共72頁第三十二頁，共73頁。第32頁/共72頁第三十三頁，共73頁。蒸汽蒸汽(zhn q)的帶鹽機理的帶鹽機理帶鹽形式：機械帶鹽形式：機械(jxi)攜帶攜帶 + 選擇性攜帶選擇性攜帶 （水滴狀帶鹽）（水滴狀帶鹽） （分子狀帶鹽）（分子狀帶鹽）與蒸汽濕度和爐水含鹽量成正比蒸汽壓力越高含鹽量越高蒸汽發(fā)生器為中低壓參數(shù)設備，以蒸汽帶鹽為主。以后提到蒸汽品質(zhì)，主要是指

10、蒸汽濕度。第33頁/共72頁第三十四頁，共73頁。汽水(qshu)分離設備： 粗分離器 + 細分離器旋風式分離器立式(l sh)旋葉式分離器蒸汽品質(zhì)影響因素蒸發(fā)負荷蒸汽空間高度爐水含鹽量波形板分離器放置方式(fngsh)：水平式+立式結(jié)構形式：帶鉤式+不帶鉤式第34頁/共72頁第三十五頁，共73頁。第35頁/共72頁第三十六頁，共73頁。功功 能能啟堆時提供部分熱源，并控制系統(tǒng)壓力正常停堆時，控制壓力程序降低臨時停堆時維持一回路壓力儲有一定水量，用與補償泄漏去除冷卻劑系統(tǒng)裂變氣體和有害氣體第36頁/共72頁第三十七頁，共73頁。電加熱式穩(wěn)壓器第37頁/共72頁第三十八頁，共73頁。第38頁/共

11、72頁第三十九頁，共73頁。第39頁/共72頁第四十頁，共73頁。主要設備部件(bjin)的結(jié)構第40頁/共72頁第四十一頁，共73頁。噴霧效應第41頁/共72頁第四十二頁，共73頁。2.電加熱器元件(yunjin)破裂氧化鎂粉干燥不充分水分蒸發(fā)形成氣泡電阻絲局部散熱不均元件通電氣泡與氧化鎂粉導熱性不同氣泡膨脹影響電阻絲壽命電阻絲熔斷元件內(nèi)壓力高元件管破裂放射性水噴入安全殼，使穩(wěn)壓器卸壓第42頁/共72頁第四十三頁，共73頁。3.卸壓閥或安全閥故障(gzhng)高溫溫度場卸壓閥電磁驅(qū)動部件線圈過熱部分溫度過高線圈卡死或控制失靈卸壓閥失去保護作 用 系統(tǒng)超壓增加安全閥動作次數(shù)第43頁/共72頁第

12、四十四頁，共73頁。概念(ginin)： 控制死區(qū)第44頁/共72頁第四十五頁，共73頁。第45頁/共72頁第四十六頁，共73頁。4.總電加熱功率的確定電功率消耗最大的工況是啟動工況和功率發(fā)生負瞬變化工況，這兩種工況相繼發(fā)生?？偣β蕬∑渥畲笾担⒖紤]一定(ydng)的備用量。選擇原則：若則則若第46頁/共72頁第四十七頁，共73頁。第十章第十章 冷凝器及其典型冷凝器及其典型(dinxng)結(jié)構結(jié)構第47頁/共72頁第四十八頁，共73頁。第48頁/共72頁第四十九頁，共73頁。第49頁/共72頁第五十頁，共73頁。第50頁/共72頁第五十一頁，共73頁。第51頁/共72頁第五十二頁，共73頁。

13、秦山核電站冷凝器典型(dinxng)結(jié)構第52頁/共72頁第五十三頁，共73頁。第53頁/共72頁第五十四頁，共73頁。第54頁/共72頁第五十五頁，共73頁。第55頁/共72頁第五十六頁，共73頁。進口沖擊(chngj)腐蝕在冷卻管冷卻水進口端的一小段上，由于冷卻水流通截面的突然改變，引起強烈的紊流、渦流不穩(wěn)定流動，以至該段冷卻管內(nèi)表面剪切應力大大增加，使保護膜發(fā)生剝離、脫落，由此引起的腐蝕第56頁/共72頁第五十七頁，共73頁。砂蝕由于冷卻水中含有懸浮沙粒，在水流流動時沖刷管壁形成的腐蝕實驗表明(biomng)，當水中的含砂量小于30mg/L時不會發(fā)生砂蝕第57頁/共72頁第五十八頁，共7

14、3頁。第58頁/共72頁第五十九頁，共73頁。第59頁/共72頁第六十頁，共73頁。第60頁/共72頁第六十一頁，共73頁。n排列也較稀疏，氣阻較小。被廣泛地采用，特別在氣流向心式冷凝器及氣流向側(cè)式冷凝器的排氣進口處用得最多。第61頁/共72頁第六十二頁，共73頁。第62頁/共72頁第六十三頁，共73頁。第63頁/共72頁第六十四頁，共73頁。豎直壁面上層流膜狀凝結(jié)換熱平均換熱系數(shù)的理論計算公式第64頁/共72頁第六十五頁，共73頁。冷凝器中傳熱冷凝器中傳熱(chun r)的強化的強化減小冷卻水側(cè)熱阻減小冷卻水側(cè)熱阻減小污垢減小污垢(wgu)熱熱阻阻減小蒸汽減小蒸汽(zhn q)側(cè)熱阻側(cè)熱阻保

15、證管內(nèi)具有足夠高的冷卻水流速保證管內(nèi)具有足夠高的冷卻水流速從經(jīng)濟性方面考慮，無論采用什么管從經(jīng)濟性方面考慮，無論采用什么管材，其管內(nèi)流速都不會超過材，其管內(nèi)流速都不會超過35ms。冷卻管采用錯排或輻向排列冷卻管采用錯排或輻向排列保證有一定的蒸汽流速保證有一定的蒸汽流速合理設置凝結(jié)水擋板合理設置凝結(jié)水擋板保證冷凝器有良好的密封性及抽保證冷凝器有良好的密封性及抽氣器正常工作氣器正常工作在主凝結(jié)區(qū)管束內(nèi)部留出一些蒸汽在主凝結(jié)區(qū)管束內(nèi)部留出一些蒸汽通道，選取合適的冷卻管長與管板通道，選取合適的冷卻管長與管板直徑之比，保證局部熱負荷的分配直徑之比，保證局部熱負荷的分配比較均勻比較均勻在冷卻水中加入化學藥

16、劑在冷卻水中加入化學藥劑采用膠球清洗或熱烘法采用膠球清洗或熱烘法對冷凝器進行反沖洗對冷凝器進行反沖洗研制和開發(fā)高效換研制和開發(fā)高效換熱表面熱表面珠狀凝結(jié)現(xiàn)無工程應用珠狀凝結(jié)現(xiàn)無工程應用膜狀凝結(jié)：多種高效冷卻管膜狀凝結(jié)：多種高效冷卻管 二維低肋管、三維低肋管、螺紋二維低肋管、三維低肋管、螺紋槽管、橫紋槽管、波紋管等槽管、橫紋槽管、波紋管等第65頁/共72頁第六十六頁，共73頁。冷凝器的工程熱力計算冷凝器的工程熱力計算n美國傳熱學會美國傳熱學會(HEl)標準標準第66頁/共72頁第六十七頁，共73頁。HEI水阻力(zl)計算前蘇聯(lián)水阻力(zl)計算區(qū)別應用條件第67頁/共72頁第六十八頁，共73頁

17、。ts與tf1、t 和t有關，而t 和t變化又會影響到t的大小。因此t的變化直接(zhji)反映了冷凝器的運行工況，是冷凝器運行過程中需要嚴密監(jiān)測的一個重要參數(shù)。第68頁/共72頁第六十九頁，共73頁。第69頁/共72頁第七十頁，共73頁。第70頁/共72頁第七十一頁，共73頁。凝結(jié)水過冷凝結(jié)水過冷原因原因(yunyn)凝結(jié)液膜中存在凝結(jié)液膜中存在(cnzi)溫差溫差冷凝器中存在冷凝器中存在(cnzi)氣阻氣阻冷凝器中存在空氣冷凝器中存在空氣冷卻表面對落于其上的凝結(jié)水的再冷卻表面對落于其上的凝結(jié)水的再冷卻冷卻汽輪機在低負荷下運行時，凝結(jié)水汽輪機在低負荷下運行時，凝結(jié)水的過冷度會增加的過冷度會增加冷卻水進口溫度降低時，冷卻水進口溫度降低時，冷凝器的換熱能力增強，冷凝器的換熱能力增強，凝結(jié)液膜的平均溫度降低凝結(jié)液膜的平均溫度降低冷凝器熱井中的凝結(jié)水位過高，以冷凝器熱井中的凝結(jié)水位過高，以至冷凝器底部的冷卻管浸沒在凝結(jié)至冷凝器底部的冷卻管浸沒在凝結(jié)水中對凝結(jié)水進行再冷卻，使凝結(jié)水中對凝結(jié)水進行再冷卻，使凝結(jié)水