Материал: Проект энергоблока АЭС электрической мощностью 480 МВт, тепловой мощностью 110 МВт

На одну турбину устанавливаются два комплекта БРУ-К с пропускной способностью 65% расхода пара на турбины, так как конденсаторы турбин не рассчитаны на такой дополнительный расход пара, то основные условия работы БРУ-К следующие.

Открытие БРУ-К идет либо схемой блокировок, либо регулятором. Схема блокировок автоматически производит полное открытие клапана при сбросе нагрузки одной или двумя турбинами. При частичных сбросах нагрузки или повышении давления свежего пара открытие БРУ-К идет регулятором.

Для предотвращения повышения давления в трубопроводах второго контура выше допустимого значения устанавливаются предохранительные клапаны со сбросом пара в атмосферу. С целью уменьшения вероятности включения их в работу в пульсирующем режиме параллельно им устанавливаются быстродействующие редукционные клапаны с выпуском пара в атмосферу (БРУ-А). Суммарная пропускная способность БРУ-А выбирается из условий, чтобы не допустить срабатывания клапанов при отключении турбин и реактора. На блоках ВВЭР устанавливаются два устройства БРУ-А.

Быстродействующая редукционная установка БРУ-Д предназначена для питания деаэраторов от трубопроводов свежего пара в период пуска и останова турбины и в режимах с небольшой нагрузкой турбины. Пропускная способность их выбирается из условия наибольшего потребления редуцированного пара деаэраторами, т.е. в режиме пуска, когда не производится регенеративный подогрев воды ПНД, а подогрев осуществляется в деаэраторе. На блок ВВЭР установлены два клапана БРУ-Д пропускной способностью 50 т/ч каждый.

8. Конструкторский расчет верхнего сетевого подогревателя

Находим температуру сетевой воды на выходе из ВСП по формуле:

где -  - температура насыщения в подогревателе,

Температура воды на входе в подогреватель:

где

Средняя температура воды в трубках:

Построим t-Q диаграмму.

Рис. 22.t-Q диаграмма для ВСП

Средний логарифмический температурный напор:

,

где  - больший температурный напор;

 - меньший температурный напор;

Определяем теплофизические свойства воды по давлению воды  и по средней температуре :

 - удельный объем,

 - коэффициент динамической вязкости,

 - коэффициент кинематической вязкости,

- коэффициент теплопроводности,

 -плотность,

 -число Прандтля.

Внутренний диаметр трубок:

м.

Скорость воды в трубках принимаем равной .

Критерий Рейнольдса:

.

Критерий Нуссельта:

.

Коэффициент теплоотдачи от трубок к воде:

Вт/(м2·°С).

Определяем коэффициент теплоотдачи от пара к стенке труб

Будем считать, что теплообмен между паром и стенками трубок происходит почти в неподвижном паре.

Тепловой поток, переданный от пара к воде, определяется из уравнения теплового баланса, записанного без учета тепловых потерь в окружающую среду:

МВт.

 кВт/м2.

Тогда коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося пара к стенки трубки определится как:

, Вт/(м2·°С),

где ;

- коэффициент, учитывающий тип подогревателя, принимаем равным 1,15 при вертикальном расположении поверхности нагрева;

характерный размер (для вертикальных подогревателей 0,4-1,2 м);

- ускорение свободного падения;

 - скрытая теплота парообразования.

,

тогда Вт/(м2·°С).

Рассчитаем коэффициент теплопередачи k.

Для поверхностей теплообмена регенеративных и сетевых подогревателей современных ТЭС и АЭС используются трубы с геометрическими характеристиками, позволяющими рассматривать стенки таких труб как "тонкие". Общий коэффициент теплопередачи для чистых поверхностей нагрева в этом случае можно определить из выражения:

.

где  - теплопроводности материала трубы при средней температуре стенки , Вт/(м·°С).

Материал труб - нержавеющая сталь 12Х18Н10Т. .

Получаем недогрев до температуры насыщения:

°С.

Принимаем =14 °С.

Расчетное число трубок в одном ходе воды:

Площадь поверхности теплообмена:

Длина трубки:

9. РАСЧЕТ ТРУБОПРОВОДОВ СВЕЖЕГО ПАРА

Соединение основного и вспомогательного оборудования электростанции в определенной технологической последовательности осуществляется с помощью трубопроводов. Трубопроводы служат для транспортировки теплоносителя, рабочего тела, топлива, масла, воздуха и т. д. Заданный эксплуатационный режим работы электростанции реализуется с помощью арматуры. В системе трубопроводов электростанции различают главные и вспомогательные трубопроводы.

К главным трубопроводам относятся те, которые являются составной частью основной технологической схемы электростанции: паропроводы от ПГ к турбинам, трубопроводы пара промежуточного перегрева, основного потока конденсата и питательной воды, основного потока теплоносителя на АЭС.

Вспомогательные трубопроводы обеспечивают надежную работу всего оборудования электростанции в стационарных и переходных режимах. К вспомогательным относятся трубопроводы сливные, подпиточной воды, дренажные, растопочные и т. п.

Трубопроводы второго контура двухконтурных АЭС и внереакторного контура одноконтурных АЭС с водным теплоносителем работают в настоящее время при относительно невысоких параметрах. Максимальное давление насыщенного пара составляет 6,5-7,5 МПа на АЭС с водо-водяными и кипящими реакторами (типов ВВЭР и PBMK).

Диаметр трубопровода на электростанции во вне реакторной части АЭС выбирается на основе технико-экономического анализа. При заданных параметрах пара, мощности блока и числе ниток трубопровода уменьшение диаметра труб снижает его массу. Однако скорость среды возрастает и увеличивается потеря давления.

Для предварительной оценки, исходя из опыта проектирования и эксплуатации, скорость движения среды в трубопроводах различного назначения можно принимать согласно рекомендациям [3, с.280-281].

Горизонтальные участки паропроводов на АЭС должны быть смонтированы с уклоном не менее 0,004. Все трубопроводы должны быть снабжены в нижних точках устройствами для дренажа, а при необходимости - воздушниками в верхних точках.

Крепление трубопроводов к металлоконструкциям и строительным конструкциям зданий осуществляется с помощью опор или подвесок, которые должны быть рассчитаны на вертикальную нагрузку от веса трубопровода (заполненного транспортируемой средой и покрытого изоляцией), а также на усилия от температурного расширения трубопроводов. Неподвижные опоры располагают с учетом возможности самокомпенсации трубопроводов и рассчитывают на максимальные усилия, которые могут возникнуть при самом неблагоприятном сочетании нагрузок.

Компенсация температурных удлинений трубопроводов может происходить за счет перемещения подвижных опор на оборудовании, к которому подключен трубопровод, гибов самого трубопровода (самокомпенсация) или установки компенсаторов. [2]

9.1 Гидравлический расчет трубопроводов

Длину трубопроводов свежего пара, количество поворотов (от ПГ до входа пара в ЦВД) примем, ориентируясь на компоновку прототипа [2, с.220]. Скорость свежего пара принимаем, ориентируясь на рекомендации [3, с.280, табл.16.2]. Остальные параметры, необходимые для расчетов, берем как ранее определенные из предыдущих пунктов.

Материал трубопроводов - сталь марки 08Х18Н10Т.

Шероховатость труб примем .

Рекомендуемая стоимость 1 кг стали данной марки - .

Длина трубопроводов свежего пара .

Количество поворотов трубопроводов свежего пара .

Скорость свежего пара в трубопроводах .

Расход свежего пара на турбину .

Параметры свежего пара определяем по программе «WaterSteamPro» при давлении; ; ; .

Рис.8.1.Расчетная схема паропроводов свежего пара

- Стопорно-регулирующие клапаны;

- Сепаратор-пароперегреватели;

- Главные паровые задвижки.

Площадь поперечного сечения труб найдем из уравнения неразрывности:

.

Диаметр трубопроводов определим из геометрического соотношения:

;

.

Из стандартного сортамента труб в соответствии с требованиями и рекомендациями выбираем трубы следующих диаметров:

В случае 4-х ниток:В случае 2-х ниток:

Масса одного метра трубы:  и .

Производим пересчет скорости свежего пара в трубопроводах на принятые размеры труб:

;

.

Определим потери давления на трение

Значение критерия Рейнольдса рассчитаем по формуле:

;

.

Коэффициент трения сопротивления определим по формуле:

;

.

Потери давления на трение по длине трубопровода длиной 90 м высчитывается по формуле:

Местные потери давления

Значения коэффициентов местных сопротивлений принимаем (вход, выход, поворот):

; ; .

Потери в главных паровых задвижках, стопорно-регулирующих клапанах и тройниках.

Количество тройников и задвижек принимаем соответственно:

Для 4-х ниток:Для 2-х ниток:

 и .  и .

Количество стопорно-регулирующих клапанов примем: .

Величину коэффициентов местных сопротивлений задвижки и тройника берем из [16]:

 коэффициент сопротивления тройника [16, с.187, табл.16.7];

 коэффициент сопротивления задвижки [16, с.190];

 коэффициент сопротивления стопорно-регулирующего клапана [16, с.190].

.

.

Общие потери давления в трубопроводе свежего пара составят:

;

.

Электрическая мощность, требуемая для транспортировки пара до турбины:

плотность воды на входе в ПГ принимаем по и ;

КПД насоса примем ;

;

.

Капитальные вложения в трубопроводы определим по формуле:

;