Автор работы: Пользователь скрыл имя, 10 Апреля 2013 в 21:39, курсовая работа
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);
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ 3
2. ТЕПЛО-ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПАРОГЕНЕРАТОРА 4
2.1. Тепловой расчет 4
2.2. Гидравлический расчет 13
ЛИТЕРАТУРА 13
Министерство образования Российской Федерации
Институт ядерной энергетики (филиал)
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
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, |
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
(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
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, |
4,21 |
3,96 |
3,74 | ||
Информация о работе Тепло-гидравлический расчет парогенератора АЭС