План лекции Конструкционные схемы и параметры ПГ с различными теплоносителями Конструкционные схемы Особенности схем с водным

Август 26, 2022

Главная
Физика
План лекции Конструкционные схемы и параметры ПГ с различными теплоносителями Конструкционные схемы Особенности схем с водным

Содержание

2. Конструкционные схемы ПГ ПГ АЭС выполняются с поверхностью нагрева в виде трубной системы. Способ омывания поверхности
3. Конструкционные схемы ПГ Компоновка элементов ПГ: пароперегреватель отдельно ЭКО и испаритель – совместно или раздельно Отдельный
4. Конструкционные схемы ПГ Вид циркуляции рабочего тела – любой Для ПГ с погруженной поверхность т/о единственный
5. Влияние параметров пара на экономичность С ростом Т0 и Р0 экономичность цикла растет: КПД = (То-Тк)/То
6. Влияние параметров пара на экономичность Влияние начального давления неоднозначно даже для перегретого пара. При одной и
7. Температура теплоносителя на выходе из реактора должна быть ниже t1s (при р1) на величину, гарантирующую исключение
8. При максимальных давлениях пара перегрев пара не м.б. больше 30°С. Больший перегрев возможен только при снижении
9. Особенности конструкционных схем ПГ с водой под давлением В России применяются горизонтальные ПГ с внутренними коллекторами.
10. Высокотемпературный т/носитель, максимальная Т на выходе из реактора (550-600°С) определяется необходимостью обеспечения надежной работы оболочек твэл
11. Охлаждение теплоносителя большое, t'1 высокая - ПП всегда если t"1 Рт/н много меньше Рр.т : водотрубная
12. Высокие температуры и высокие коэф-ты теплоотдачи усложняют проблему температурных напряжений. Первые ПГ выполнялись с обратными элементами
13. БН-350 и БОР-60 - двухкорпусные, в первом корпусе – ЭКО и испаритель, во втором – ПП.
14. Схемы ПГ, обогреваемых жидкими металлами Модули – вертикальные теплообменники с прямыми трубками. Трубки испарителя и п/п
15. Схемы ПГ, обогреваемых жидкими металлами
16. Газовые теплоносители - высокотемпературные t’1 зависит от вида топлива (природный или обогащенный уран), материала покрытия твэлов
17. 1 - реактор; 2 - ПГ; 3 - ПП высокого давления (ВД); 4 - экономайзер второй
19. Скачать презентацию

Слайд 2

Конструкционные схемы ПГ
ПГ АЭС выполняются с поверхностью нагрева в виде трубной

системы.
Способ омывания поверхности нагрева :
среду с большим давлением – из соображений прочности и экономичности – направлять в каналы с меньшим эквивалентным диаметром, соблюдая принцип противотока
в МТП – более вязкую среду (например, газы)
по трубкам – среду, вызывающую более интенсивную коррозию
Форма поверхности – из условий компактности и минимума температурных напряжений
применение компенсаторов, самокомпенсация трубок, материалов с одинаковым КТР, разделение трубных досок и др.

Слайд 3

Конструкционные схемы ПГ
Компоновка элементов ПГ:
пароперегреватель отдельно
ЭКО и испаритель – совместно или

раздельно
Отдельный ЭКО имеет малую Fпто (тепловые потоки малы, интенсивность т/о высокая). Выполняется по простой схеме
При объединении ЭКО и испарителя 2 варианта:
поверхность т/о эко обособлена и имеет собственный кожух, ликвидация собств. т/о поверхности
общая поверхность ничем не разделена, обогрев водой с t2s, Подогрев пит. воды до t2s идет за счет конденсации части образующегося пара. Вариант возможен при условии t”1 >t2s.
Отдельный ЭКО обязателен при t”1 < t2s

Слайд 4

Конструкционные схемы ПГ
Вид циркуляции рабочего тела – любой
Для ПГ с погруженной

поверхность т/о единственный вариант – естественная циркуляция с парообразованием в МТП. Кипение по законам для большого объёма – естественная конвекция.
Сепарация пара – в отдельном корпусе или совместная
Сепарация осуществляется за счет естественной гравитации или принудительной (механической) сепарации

Слайд 5

Влияние параметров пара на экономичность
С ростом Т0 и Р0 экономичность цикла

растет: КПД = (То-Тк)/То
Для перегретого пара рост Т возможен при постоянном Р. И всегда ведет к росту КПД
Ограничение по жаропрочности материалов (545-555°С)
Для насыщенного пара рост Т связан с ростом Р
И влияние давления на КПД неоднозначно: (рост до 165 бар)

Слайд 6

Влияние параметров пара на экономичность
Влияние начального давления неоднозначно даже для перегретого

пара. При одной и той же То с ростом Ро полезный теплоперепад сначала растет, потом снижается. КПД=На/Q1
Тепловая экономичность зависит не только от термического КПД, но и от КПД, оценивающих потери в других устройствах.
С ростом Ро увеличивается конечная влажность пара и снижается внутренний относительный КПД
хкр =14%
Необходим ввод в схему промежуточной сепарации и перегрева пара

Слайд 7

Температура теплоносителя на выходе из реактора должна быть ниже t1s (при

р1) на величину, гарантирующую исключение парообразования в реакторе. Запас до кипения – 20-40°С
для воды tкр = 374,12°С (22,13 МПа)
давление в 1 контуре для ВВЭР - не выше 17 МПа (352°С), значит с учетом запаса до кипения, максимальная t’1 = 330°С
для увеличения параметров пара необходимо иметь в ПГ минимально возможный темп. напор (δtмин) . В то же время низкий напор ведет к росту поверхности F = Q/(k δt).
По технико-экономическим обоснованиям δtмин=10-20°С
Поверхность теплообмена большая – многопетлевая компоновка
Макс. давление пара (и t2s) зависит не только от δtмин, но и от t”1исп. Наибольшее значение её возможно при малом Δt1.
Но Q = G1⋅ cp ⋅Δt1 – уменьшение Δt1 ведет к росту G1
По т/э расчетам Δt1=30-35°С
В итоге: макс. t2s =330 – 30 – 10 = 290°С,
а максимальное давление пара = 7-7,5 МПа
Пар насыщенный или слабо перегретый
Все ПГ с ВВЭР производят насыщенный пар 6,5 МПа

Параметры пара ПГ, обогреваемых водой под давлением

Слайд 8

При максимальных давлениях пара перегрев пара не м.б. больше 30°С. Больший

перегрев возможен только при снижении давления пара
Малый перегрев не дает большого выигрыша в КПД, но значительно усложняет конструкцию ПГ.
Из-за низкого значения Δt1 введение экономайзера не даст большого роста t2s и давления, но усложнит конструкцию ПГ, увеличит его габариты.
Поэтому в тепловой схеме ПГ есть только испаритель. Подогрев п.в. до ts идет за счет конденсации части образующегося пара.
Р1 >> Р2, поэтому теплоноситель – в трубках, рабочее тело – в МТП.
Наиболее удобен вариант с погруженной Fпто и внутренней сепарацией.

Особенности конструкционных схем ПГ с водой под давлением

Слайд 9

Особенности конструкционных схем ПГ с водой под давлением
В России применяются горизонтальные

ПГ с внутренними коллекторами.
За рубежом – вертикальные ПГ с погруженной поверхностью ТО и трубными досками.
Горизонтальные ПГ имеют предел единичной мощности.
Применение трубок меньшей толщины повысит интенсивность ТО, уменьшить температурный напор и увеличить давление пара.
Применение выделенного ЭКО позволит увеличить тепловую мощность ПГ (проект для ПГВ-1600)

Слайд 10

Высокотемпературный т/носитель, максимальная Т на выходе из реактора (550-600°С) определяется
необходимостью

обеспечения надежной работы оболочек твэл при 600-800°С
и получением пара высоких параметров
Из-за низкой Ср для уменьшения G1 -> ?Δt1 (Q = G1 Cp Δt1 ).
Δt1 = 150-200°С. На блоке БН-600 Δt1 = 170 и 200°С (1 контур: 550 – 380, пром. контур: 520 – 320°С)
Дополнительный контур и пром. теплообменник снижают параметры пара, поэтому стремятся уменьшить температурный напор (до 10-20°С)
ПГ на ж/м т/н вырабатывают перегретый пар с параметрами 13-16 МПа и 500 – 510°С
Выработка пара СКД проблематична – проблема металлов, работающих одновременно с жидким металлом и при высоких давлениях

Параметры пара ПГ, обогреваемых жидкими металлами

Слайд 11

Охлаждение теплоносителя большое, t'1 высокая - ПП всегда
если t"1 < t2s

- обязателен отдельный ЭКО, иначе м.б. совмещен с ИСП
Рт/н много меньше Рр.т : водотрубная конструкция (вода - по трубкам) - это позволяет выполнить любую компоновку элементов.
Водотрубная конструкция позволяет использовать любую схему организации движения р.т. (от ЕЦ до прямоточной - предпочтительнее)

Схемы ПГ, обогреваемых жидкими металлами

Слайд 12

Высокие температуры и высокие коэф-ты теплоотдачи усложняют проблему температурных напряжений. Первые

ПГ выполнялись с обратными элементами (трубками Фильда) или змеевиковыми поверхностями.
Для контроля утечек - многослойные трубки с индикаторами протечек. Кольцевой зазор (4) соединен с камерой индикатора протечек (3). В зазоре индикатор – ртуть или гелий (вещество с хорошими теплопроводными свойствами). При аварии изменяется давление или хим. состав.
За период эксплуатации БН-600 было 27 аварий с потерей плотности. Все – без последствий.

Схемы ПГ, обогреваемых жидкими металлами

Слайд 13

БН-350 и БОР-60 - двухкорпусные, в первом корпусе – ЭКО и

испаритель, во втором – ПП. Трубки – змеевиковые.
ПГ для БН-350 с естественной циркуляцией, ПГ для БН-600 - по прямоточной схеме.
ПГ для БН-600 по секционно-модульной компоновке (ПГ-200М). Возможность ремонта и замены секций.
В каждом ПГ – 8 параллельно включенных секций. В каждой секции 3 модуля: испаритель, ПП и ППП. Объединены по натрию, пару и воде. Каждая секция – прямоточный ПГ.

Схемы ПГ, обогреваемых жидкими металлами

Слайд 14

Схемы ПГ, обогреваемых жидкими металлами
Модули – вертикальные теплообменники с прямыми трубками.

Трубки испарителя и п/п имеют диаметр 16 х 2.5 мм, а п/п/п- 25 х 2.5 мм.
Испаритель ПГ сделан из стали 10Х2М, а пароперегреватели – из аустенитной хромоникелевой стали.
Компенсация температурных удлинений корпуса – с помощью линзовых компенсаторов.
Длина модуля составляет 16 метров (при длине трубок – 15 м), диаметр – около 820 мм.
Пит. вода входит с t=240°C.
На выходе из испарителя – слабо-перегретый пар (на 20-25°С)
На выходе из ПП – пар с t=505 °С
Конструкция ПГ для БН-800 похожа, но без П/П/П – для повышения надёжности.

Слайд 15

Схемы ПГ, обогреваемых жидкими металлами

Слайд 16

Газовые теплоносители - высокотемпературные
t’1 зависит от вида топлива (природный или

обогащенный уран), материала покрытия твэлов (магниевый сплав, сталь) и рабочего давления газа
природный уран и оболочка твэлов с покрытием из магниевых сплавов дают температуру на поверхности твэлов 420 - 450°С. Если теплоноситель - углекислый газ с Р до 2,0 МПа, то t’1 = 350-400 °С. – 1 поколение АЭС
обогащенное топливо в виде двуокиси урана, стальные оболочки и давление до 5 МПа позволяют иметь t’1 = 550-600 °С при t оболочек до 800°С – второе поколение АЭС
переход на гелий при этих условиях позволит иметь t’1 = 700 °С и выше
применение гелия более высокого давления и кермитов - t’1 до 850 °С
Из-за низких ТФС очень большие расходы теплоносителя, поэтому выгодно иметь большие теплоперепады 200-400°С
Высокая t теплоносителя позволяет иметь любые параметры пара
Для АЭС первого поколения – перегретый пар с Р-4-6МПа и t до 410°С. Применялись схемы двух давлений
АЭС второго поколения – перегретый пар с Р=16,3 МПа и 565°С

Параметры пара ПГ, обогреваемых газообразными теплоносителями

Слайд 17

1 - реактор;
2 - ПГ;
3 - ПП высокого давления

(ВД);
4 - экономайзер второй ступени ВД;
5 - испаритель ВД;
6 - ПП низкого давления (НД);
7 - испаритель НД;
8 - регулирующий клапан питания ВД;
9 - экономайзер ВД (общий);
10 - газодувка;
11 - барабан-сепаратор ВД;
12 - циркуляционный насос ВД;
13 - циркуляционный насос НД;
14 — регулирующий клапан питания НД;
15 — питательный насос;
16 — паровой коллектор ВД;
17 — паровая турбина;
18 — паровой коллектор НД;
19 — конденсатор;
20 — конденсатный насос;
22 — вакуумный деаэратор

схема двух давлений

План лекции Конструкционные схемы и параметры ПГ с различными теплоносителями Конструкционные схемы Особенности схем с водным

Содержание

Конструкционные схемы ПГПГ АЭС выполняются с поверхностью нагрева в виде трубной

Конструкционные схемы ПГКомпоновка элементов ПГ:пароперегреватель отдельноЭКО и испаритель – совместно или

Конструкционные схемы ПГВид циркуляции рабочего тела – любойДля ПГ с погруженной

Влияние параметров пара на экономичностьС ростом Т0 и Р0 экономичность цикла

Влияние параметров пара на экономичностьВлияние начального давления неоднозначно даже для перегретого

Температура теплоносителя на выходе из реактора должна быть ниже t1s (при

При максимальных давлениях пара перегрев пара не м.б. больше 30°С. Больший

Особенности конструкционных схем ПГ с водой под давлениемВ России применяются горизонтальные

Высокотемпературный т/носитель, максимальная Т на выходе из реактора (550-600°С) определяется необходимостью

Охлаждение теплоносителя большое, t'1 высокая - ПП всегдаесли t"1 < t2s

Высокие температуры и высокие коэф-ты теплоотдачи усложняют проблему температурных напряжений. Первые

БН-350 и БОР-60 - двухкорпусные, в первом корпусе – ЭКО и

Схемы ПГ, обогреваемых жидкими металламиМодули – вертикальные теплообменники с прямыми трубками.

Схемы ПГ, обогреваемых жидкими металлами

Газовые теплоносители - высокотемпературные t’1 зависит от вида топлива (природный или

1 - реактор; 2 - ПГ; 3 - ПП высокого давления

Похожие презентации

Конструкционные схемы ПГ
ПГ АЭС выполняются с поверхностью нагрева в виде трубной

Конструкционные схемы ПГ
Компоновка элементов ПГ:
пароперегреватель отдельно
ЭКО и испаритель – совместно или

Конструкционные схемы ПГ
Вид циркуляции рабочего тела – любой
Для ПГ с погруженной

Влияние параметров пара на экономичность
С ростом Т0 и Р0 экономичность цикла

Влияние параметров пара на экономичность
Влияние начального давления неоднозначно даже для перегретого

Особенности конструкционных схем ПГ с водой под давлением
В России применяются горизонтальные

Высокотемпературный т/носитель, максимальная Т на выходе из реактора (550-600°С) определяется
необходимостью

Охлаждение теплоносителя большое, t'1 высокая - ПП всегда
если t"1 < t2s

Схемы ПГ, обогреваемых жидкими металлами
Модули – вертикальные теплообменники с прямыми трубками.

Газовые теплоносители - высокотемпературные
t’1 зависит от вида топлива (природный или

1 - реактор;
2 - ПГ;
3 - ПП высокого давления