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

.

За базовый принимаем вариант с 4-мя нитками, тогда изменение мощности насоса получим:

.

Изменение эксплуатационных издержек:

,

где число часов использования установленной мощности, часов/год;

стоимость 1  электроэнергии. Принимается, . [г.Новосибирск, 2015 год]

Изменение капитальных затрат:

.

Изменение приведенных затрат на трубопроводы:

.

Таким образом, видно, что применение пароподвода с двумя нитками с экономической точки зрения выгоднее. Теперь необходимо провести расчет на прочность трубы для 2-х ниточного подвода пара.

9.2 Механический расчет трубопроводов

Расчет трубопроводов на прочность проводим в соответствии с методикой изложенной в [7, с.312].

Температура свежего пара .

Давление свежего пара .

Расчетное давление - максимально возможное избыточное давление в оборудовании, используемое при расчете на прочность, при котором допускается работа данного оборудования в режиме НУЭ. Расчетное давление берется равным 90% от максимально возможного при срабатывании предохранительных систем.

Расчетная температура - температура стенки оборудования, равная максимальному среднеарифметическому значению температур на наружной и внутренней поверхностях в одном сечении при режиме НУЭ. Значение расчетной температуры берут обычно по сечению, где входит теплоноситель (рабочее тело).

Номинальное допускаемое напряжение - напряжение, используемое в прочностных расчетах, для определения минимально допустимой толщины стенки, в зависимости от принятых расчетных условий работы и марки материала.

В соответствии с вышесказанным запишем параметры, необходимые для расчета.

Расчетное давление:

,

где коэффициент, переводящий давление в максимально возможное при срабатывание предохранительных систем;

коэффициент перевода давления из МПа в.

Расчетная температура:

В данном случае можем принять , так как температура на наружной поверхности паропровода неизвестна.

Номинальное допускаемое напряжение для стали 08Х18Н10Т .

Прибавка к толщине стенки .

Толщина стенки трубопровода может быть определена по формуле:

.

Видно, что необходимая толщина стенки трубопровода  меньше фактической , следовательно, выбранная труба подходит для трубопровода свежего пара.

9.3 Расчет тепловой изоляции трубопроводов

Наибольшее распространение в промышленной теплоизоляции трубопроводов получили теплоизоляционные конструкции на основе жестких (цилиндры, полуцилиндры, плиты), полужестких (плиты) и мягких (плиты, маты) теплоизоляционных изделий из минерального и стеклянного волокна.

Наиболее индустриальный вид изоляции - это теплоизоляционные конструкции заводского изготовления. Они разделяются на полносборные (ПТК) и комплектные теплоизоляционные конструкции (КТК).

Полносборные теплоизоляционные конструкции состоят из теплоизоляционных изделий (основной теплоизоляционный слой) и покровного слоя, соединенных между собой крепежными деталями.

Комплектные теплоизоляционные конструкции состоят из тех же элементов, что и полносборные, но собраны в единую конструкцию без соединения крепежными деталями.

Теплоизоляционные конструкции с металлическим покрытием крепят на трубопроводе с помощью самонарезающих винтов (оцинкованных или кадмированных) или бандажей; теплоизоляционные конструкции с неметаллическим покрытием - с помощью бандажей. Для крепления конструкций применяют бандажи из алюминия и алюминиевых сплавов, стальной упаковочной ленты, оцинкованной или покрытой противокоррозионным составом. [10]

Изоляция необходима как средство, обеспечивающее нормальную температуру воздуха в рабочих помещениях или предохраняющее обслуживающий персонал от ожогов.

Расчеты тепловой изоляции производим по методике изложенной в [10].

Температура на поверхности изоляции  в закрытых рабочих помещениях принимается равной 45 ˚С.

Расчётную температуру стенки принимаем .

Температура наружного воздуха .

Наружный диаметр изолируемого объекта

.

Материал защитного покрытия принимаем оцинкованную сталь.

Рис. 8.3.1 Расчетная схема тепловой изоляции

Коэффициент теплоотдачи от поверхности изоляции к окружающей среде  определяется как сумма двух слагаемых - коэффициента теплоотдачи конвекцией  и коэффициента теплоотдачи излучением , Вт/(м2×К):

.

Для определения коэффициента теплоотдачи конвекцией объектов большого диаметра, расположенных в помещениях, пользуются формулой:

,

где разность температур теплоотдающей поверхности и окружающего воздуха, 0С.

Коэффициент теплоотдачи излучением определяется по формуле:

,

где = 45+273- температура теплоизоляционной поверхности, К;

= 20+273 - температура окружающего воздуха, К;

=1 - коэффициент излучения материала защитного покрытия, Вт/(м2×К).

.

В качестве теплоизоляционного слоя выбираем несколько материалов со следующей зависимостью коэффициента теплопроводности, :

1.  Плиты минераловатные на синтетическом связующем марки 75 и 150

 и

2.  Изделия известково-кремнеземнистые марки 200

3.  Изделия перлитоцементные марки 350

Коэффициент теплопроводности изоляционного слоя определяем по средней температуре слоя изоляции:

.

При этой температуре коэффициенты теплопроводности соответствующего теплоизоляционного материала:

;

;

;

.

Для цилиндрической поверхности диаметром 2 м и менее наружный диаметр изоляционного слоя определяют по формуле:

,

где наружный диаметр изоляции и изолируемого объекта, м;

линейный тепловой поток, .

В данном выражении две неизвестные величины  и , поэтому находим его решение методом последовательных приближений в программе «Mathcad 15». Результаты расчетов в таблицу №6.

Толщина теплоизоляционного слоя может быть определена из соотношения, м: .

Таблица №10. Результаты расчета толщины теплоизоляционного слоя трубопроводов свежего пара

Примечание:стоимость теплоизоляционного материала. Цены приведены на 2011 г..

Найдем объем теплоизоляционного слоя из соответствующего материала:

;

;

.

Стоимость (капитальные затраты) необходимого объема соответствующего теплоизоляционного материала:

;

;

;

;

По результатам технико-экономического расчета из таблицы выбираем марку материала капитальные затраты на которую наименьшие. Таким образом, толщина теплоизоляционного слоя может быть принята 17 см из минераловатных плит на синтетическом связующем c температурой применения до.

Список литературы

1.    Антонова А.М., Воробьев А.В., Атомные электростанции/ учебное пособие/ Томский политехнический университет/2009. - 275с.

2.      Тепловые и атомные электрические станции: Справочник/под общ.ред. В.А. Григорева, В.М. Зорина. - 2-е изд., перераб.-М.: Энергоатом-издат,1989.-608с.

.        Маргулова Т.Х. Атомные электрические станции: Учебник для вузов. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 1984. 304 с., ил.

.        Тепловые и атомные электростанции: Справочник / Под общ.ред. А.В. Клименко и В.М. Зорина. - М.: Изд. МЭИ, 2003. 648 с.

.        Рассохин Н.Г. Парогенераторные установки АЭС: Учебник для вузов. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1987. 384 с.

.        Рыжкин В.Я. Тепловые электрические станции: Учебник длч вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергия, 1976. 448 с., ил.

.        Соколов Е. Я. Теплофикация и тепловые сети: Учебник для вузов.- 7-е изд., стереот. - М.: Издательство МЭИ, 2001. - 472 с.: ил.