Тепловая разверка

Сентябрь 15, 2022

Главная
Физика
Тепловая разверка

Содержание

2. Для ПГ АЭС наибольшее значение имеет гидравлическая неравномерность, которая в основном определяется факторами конструкционного характера, а
3. Наиболее легкие условия работы (t мин) Желательно восходящее движение р.т. (отвод газов и пара) Оптимальные скорости
4. Наиболее тяжелые условия работы (высокие t т/носителя и р.т., высокие плотности тепловых потоков, относительной низкий α)
5. Для максимального снижения гидравлической неравномерности необходимо обеспечить постоянство диаметров и суммы сопротивлений для всех трубок ПТО.
6. Автоколебания расхода среды по отдельным трубам с периодом τп при общей устойчивой работе ПГ Причина –
7. Гидродинамическая нестабильность Равномерное распределение двухфазной среды по параллельным каналам может нарушаться по 2 причинам: из-за гидравлической
8. В результате нестабильной ГДХ при полной идентичности трубок и одинаковом обогреве могут иметь место разные расходы
9. Общая пульсация - следствие неустойчивой работы ц/н насоса Характеристика насоса (напор Δрн и расход D) тесно
10. Межвитковая пульсация - периодическое изменение расхода среды на входе и выходе трубы (в противофазе). Пульсации потока
11. Тепловые и гидродинамические условия работы испарительных поверхностей Испаритель с МПЦ Наличие насоса – любая конфигурация ПТО
12. Тепловые и гидродинамические условия работы испарительных поверхностей Прямоточные испарители Самая простая схема прямоточного испарителя состоит из
13. Тепловые условия работы прямоточного испарителя 5 участков с разными закономерностями теплообмена и темпер. режимами: I –
14. Условия работы испарительных поверхностей ПГ с естественной циркуляцией Состав контура ЕЦ: Б-С, оп.тр.с., к-р, п.тр.с. Простые
15. Условия работы испарительных поверхностей ПГ с естественной циркуляцией Надежность естественной циркуляции нарушение циркуляции возможно при малой
16. Низкие температуры Кратность циркуляции = 3-4 Скорость пара 0.3 - 0.5 м/с Проблемы: отложения примесей, коррозия
18. Скачать презентацию

Слайд 2

Для ПГ АЭС наибольшее значение имеет гидравлическая неравномерность, которая в основном

определяется факторами конструкционного характера, а также физико-химическими процессами (отложения примесей, коррозия).
Расходы через отдельную трубку зависят прежде всего от гидравлических сопротивлений. Их расхождение для отдельных элементов обуславливается разницей суммы местных сопротивлений, неодинаковой шероховатостью, различием диаметров.
Тепловая неравномерность при правильном конструировании несущественна для большинства ПГ АЭС, кроме ПГ с U-образными трубками.
Тепловая неравномерность тесно связана с гидравлической.
Методы предотвращения разверки. Основной путь - искусственное изменение гидравлического сопротивления труб. На входных и выходных участках устанавливают дроссельные шайбы (вставки с малым проходным сечением)
индивидуальное шайбование - в каждую трубу устанавливают шайбы со "своим" сопротивлением – что дорого
уравнительное (во все трубки шайбы с одинаковым сопротивлением) - проще. При этом не стремятся получить η = 1, но ηТ < ηдоп ;
ηдоп = (∆hi)max / ∆hср - зависит от назначения ПТО, температуры теплоносителя, допустимой температуры стенки, условий перехода к ухудшенным режимам теплоотдачи

Тепловая разверка

Слайд 3

Наиболее легкие условия работы (t мин)
Желательно восходящее движение р.т. (отвод газов

и пара)
Оптимальные скорости 1 - 3 м/с (при низких скоростях - задержка газ. пузырей) и рост α2 (до 5000 Вт/(м2 К)
Допустимая тепловая разверка - из условия предотвращения образования отложений примесей. ηдоп = 2.5 - 4.5 (зависит от параметров р.т.)
Факторы, снижающие надежность работы ЭКО:
коррозия при неправильном ВХР,
возможность пульсаций термических напряжений.
Причина пульсаций – колебания расхода и температуры питательной воды (при нарушениях работы регенеративной схемы - ПВД, ПНД).
Рост расхода ведет к ? tст и наоборот.
Особая опасность - для сварных швов подключения труб к толстостенным элементам (корпус ПГ, коллектор, барабан)
Узел ввода воды должен иметь защитное устройство
(например, паровая рубашка)

Тепловые и гидродинамические условия работы экономайзеров

Слайд 4

Наиболее тяжелые условия работы (высокие t т/носителя и р.т., высокие плотности

тепловых потоков, относительной низкий α)
Для низкотемпературных ПП (t'1 < 500˚C, t"2<450˚C ) нет опасности пережога трубок, т.к. всегда tст < tдопст.
Факторы, снижающие надежность работы низкотемпературных ПП:
вибрация трубок,
отложения примесей, унесенных паром,
циклические смещения границ зоны досушки пара до х=1.
При правильном конструктивном решении и эксплуатации влияние этих факторов незначительно (ни отложений, ни коррозии практически нет)
Если ПП из углеродистой стали (tдопст=470°С) - ηдоп =16%. Значение ηдоп м. б. большим при использовании легированной стали.
Для высокотемпературных ПП ηдоп ограничивается tдопст, которая зависит от тепловых потоков (различаются для разных видов теплоносителей)
В ПП высоких параметров (t"2 >510°C) даже при использовании легир. сталей ηдоп < 6%. На практике ηдоп > 10% допускать нельзя
Опыт показал, что ηг достигает 5-8%, значит ηт должна быть исключена полностью.

Тепловые и гидродинамические условия работы пароперегревателей

Слайд 5

Для максимального снижения гидравлической неравномерности необходимо обеспечить постоянство диаметров и суммы

сопротивлений для всех трубок ПТО. Пригодны трубки особой поставки с незначительным разбросом по шероховатости.
Следует учитывать все составляющие сопротивлений, а также перепады давления для каждой трубки.
Изменение давления по длине коллекторов зависит от схем подвода и отвода пара. Наибольшая разница в перепадах давления будет в схеме Z (для крайних змеевиков). Применение рассредоточенного подвода и отвода среды уменьшает изменение статического давления по длине коллекторов.
Шайбование трубок применять можно, но нецелесообразно, так как ? Δpг и ? рабочее давление пара (p2" = P2' - Δpг) , а значит ? и экономичность АЭС.
Более целесообразен переход на материалы с необходимой жаропрочностью.

Тепловые и гидродинамические условия работы пароперегревателей

Слайд 6

Автоколебания расхода среды по отдельным трубам с периодом τп при общей

устойчивой работе ПГ
Причина – резкое ? ϕ ведет к резкому ? давления (р0>p1). При этом на участке lϕ - нарушение неразрывности потока, и часть воды изменяет направление движения на встречное. Направление движения пара останется прежним.
В другой пульсирующей трубке в этот момент расход воды из коллектора ? (процесс в ней сдвинут на τп/2
После ? расхода воды парообразование и давление на участке lϕ тоже начнут ?. После чего последует ? расхода воды и ? расхода пара на выходе. И т.д.
Участок закипания (lϕ) смещается вдоль трубы при изменении D. Итак, часть трубы омывается в одни периоды времени водой, а в другие – п/в смесью с соответствующими пульсациями t стенки.

В результате даже при небольших амплитудах колебаний в стенке трубки возникают усталостные повреждения, так как число циклов велико.
Установлено, что пульсаций нет при ΔPэк/ΔPисп > a, где «а» - зависит от давления (? при ? р) и величина а <1
Для ? ΔPэк можно ставить шайбы с ΔPш > P0 - P1 (см. рис. а)

Межвитковая (межтрубная) пульсация

Слайд 7

Гидродинамическая нестабильность
Равномерное распределение двухфазной среды по параллельным каналам может нарушаться по

2 причинам:
из-за гидравлической неравномерности,
из-за неоднозначности ГДХ
Гидродинамическая характеристика канала: зависимость Δрг от расхода (от массовой скорости - w⋅ρ)
Для однофазных потоков – однозначная зависимость Δрг = f(D2)
(при х=1 кривая выше и круче, т.к. скорость пара больше)
(w = D⋅v/f или w⋅ρ = D/f)
При движении двухфазных потоков в обогреваемых каналах зависимость м.б. неоднозначной: Δрг = f(D2) или Δрг = f(D3)
В результате – одному значению Δрг соответствует разный расход смеси
Однозначные ГДХ – стабильные, неоднозначные – нестабильные
Нестабильные ГДХ могут иметь место только в поверхностях нагрева, имеющих экономайзерный участок!
(при ? расхода по разному меняются скорости и плотности)

Слайд 8

В результате нестабильной ГДХ при полной идентичности трубок и одинаковом обогреве

могут иметь место разные расходы и энтальпии среды
С ростом давления характеристики более стабильны (меньше разность ρ’ и ρ”)
Для повышения стабильности нужно сокращать эк.участок (приближение t к ts)
Условие стабильной ГДХ:
При невозможности выполнить это условие и работе ПТО при высоких t применяют меры конструкционного характера – шайбование. Чем больше сопротивление шайб, тем круче и монотоннее ГДХ.
Но шайбование требует больших напоров и затрат на перекачку
Для вертикальных труб большое влияние на ГДХ оказывает нивелирный напор и конструкционное исполнение. Например, U-образные поверхности – гораздо менее стабильны, чем N-образные

1 – ГДХ трубы
2 – ГДХ шайбы
3 – ГДХ трубы с шайбой

Гидродинамическая нестабильность

Слайд 9

Общая пульсация - следствие неустойчивой работы ц/н насоса
Характеристика насоса (напор Δрн

и расход D) тесно связаны с ГДХ сети:
? Δрг - ? Δрн ,?D (т.2) - ? Δрг ,? D (т.3) и т.д.
Колебания носят затухающий характер (с ? амплитуды).
Амплитуда колебаний (D3 - D2) тем меньше, чем круче характеристика насоса.

Общая пульсация расходов

Слайд 10

Межвитковая пульсация - периодическое изменение расхода среды на входе и выходе

трубы (в противофазе).
Пульсации потока в параллельных трубах сдвинуты по фазе (общий расход ПГ и перепад давления в нем = const)
Наиболее вероятное место процесса - самое начало испарительного участка, где резко изменяется плотность среды
T металла стенки постоянно меняется при изменении расходов.
Межтрубная пульсация самопроизвольно не затухает, имеет автоколебательный характер. Период пульсаций - 1-2 мин
Меры предотвращения межвитковых пульсаций : установка на входе в трубу дроссельной шайбы для повышения давления на входе и предотвращения обратного тока жидкости. Установлено, что пульсаций нет при ΔPэк/ΔPисп > a, где «а» - зависит от давления (? при ? р) и величина а <1
Возможность возникновения межвитковых пульсаций ? с ? давления и массовой скорости, а также при ? удельного теплового потока.
Требования к ГДХ – однозначность (стабильность) и крутизна (без пологих участков - меньше ΔG при одинаковом Δр)

Межвитковая (межтрубная) пульсация

Слайд 11

Тепловые и гидродинамические условия работы испарительных поверхностей
Испаритель с МПЦ
Наличие насоса –

любая конфигурация ПТО
Скорость р.т. – 1.5 – 2 м/с отсутствие застойных зон пара
Кратность циркуляции: 4 – 8 (х =0,12 – 0,25), поэтому ηдоп = 3 - 5
Большое влияние цирк. насоса на надежность и ГД стабильность:
напор насоса (0.2-0.3 МПа) увеличивает эк. участок и Δhэк .
сам ЦН работает на воде с t близкой к ts.
Для отсутствия вскипания воды в насосе (кавитации) необходимо увеличить давление перед насосом:
pн = pБ + Нн⋅ρ’⋅g – Δpоп ? нужно ? Нн
Кавитация возможна и при резких ? давления в барабане и опускной системе
Испарители с МПЦ имеют склонность к межвитковой пульсацией расходов (перераспределение расходов по параллельным каналам).

Слайд 12

Тепловые и гидродинамические условия работы испарительных поверхностей
Прямоточные испарители
Самая простая схема прямоточного

испарителя состоит из экономайзерного и испарительного участков. Просто, но не обеспечивает стабильность ГДХ
Установка промежуточного коллектора повышает стабильность. Но при ? нагрузки возможно смещение зоны начала парообразования в начало.
Установка ещё одного пром. коллектора существенно повысит стабильность работы всего испарителя (нестабильность на 1 участке энтальпии не опасна – низкие энтальпии среды)
Доп. условия: горизонтальное расположение коллектора, отвод п/в смеси трубами из верхней образующей коллекторов
Другие способы:
повышение массовой скорости среды,
установка дроссельных шайб на входе в экономайзерный участок,
ступенчатое изменение диаметра труб

Слайд 13

Тепловые условия работы прямоточного испарителя
5 участков с разными закономерностями теплообмена и

темпер. режимами:
I – экономайзерный участок: нагрев до t ts. Турбулентное движение однофазной среды
II – tж ? до ts, tст = const. Высокая интенсивность теплообмена за счет турбулизации пограничного слоя (парообразование и конденсация паровых пузырей)
III – участок пузырькового кипения, tст = const
IV – резкое ухудшение передачи тепла,
переход к пленочному кипению, рост tст,
х>0.8, образование отложений
V участок: паросодержание близко к 1
? α за счет ? скорости пара, ? tст
VI – участок перегретого пара –
возможен при наличии тепловой разверки
Для прямоточных испарителей ηдоп=10-15%

Слайд 14

Условия работы испарительных поверхностей ПГ с естественной циркуляцией
Состав контура ЕЦ: Б-С,

оп.тр.с., к-р, п.тр.с.
Простые и сложные контуры (несколько подъемных звеньев)
Дпв = (1,005 – 1,01)Дп
kц = Дц/Дп = 1/х
движ. напор: рдв = Нп⋅ g ⋅ ρоп – Нп ⋅ g ⋅ ρпод
при ρоп = ρ’, Нпо =0:
рдв = (Ноб⋅- Нтз) ⋅ g ⋅ (ρ‘ – ρсм)
рдв = Δрпод + Δ роп
полезный напор: рпол = рдв - Δрпод = Δроп
Решение уравнения циркуляции:
рпод = f(Дц), Δроп = f(Дц)
С ростом Дц ? Δроп , а рпол ? (т.к. ? ϕ и ?Нтз)
Зная Дц – находим kц = Дц/Дп и х=1/kц
kц = 3 -8 (х<35%) – для развитого пузырькового кипения и отсутствия отложений
kц > 8 – рост кап. затрат

Слайд 15

Условия работы испарительных поверхностей ПГ с естественной циркуляцией
Надежность естественной циркуляции
нарушение циркуляции

возможно при малой разности ρ‘ и ρсм : рдв = (Ноб⋅- Нтз) ⋅ g ⋅ (ρ‘ – ρсм)
«свободный уровень»: слабо обогреваемая трубка включена в паровой объем
«опрокидывание циркуляции»: слабо обогреваемая трубка включена в водяной объем
Проблемы в опускной системе: рост Δ роп (из-за наличия пара):
«захват пара из барабана». трубы близки к зеркалу и большой диаметр труб.
«вскипание воды на входе в опускные трубы»
Изменение давления в контуре:
снижение давления – снижение t2s, тепло, аккумулир. в металле труб передается воде – вскипание
рост давления не влияет на опускную систему, но снижает полезный напор

Слайд 16

Низкие температуры
Кратность циркуляции = 3-4
Скорость пара 0.3 - 0.5 м/с
Проблемы:

отложения примесей,
коррозия (КРН) трубок

Условия работы испарительных поверхностей ПГ с естественной циркуляцией

Тепловая разверка

Содержание

Для ПГ АЭС наибольшее значение имеет гидравлическая неравномерность, которая в основном

Наиболее легкие условия работы (t мин)Желательно восходящее движение р.т. (отвод газов

Наиболее тяжелые условия работы (высокие t т/носителя и р.т., высокие плотности

Для максимального снижения гидравлической неравномерности необходимо обеспечить постоянство диаметров и суммы

Автоколебания расхода среды по отдельным трубам с периодом τп при общей

Гидродинамическая нестабильностьРавномерное распределение двухфазной среды по параллельным каналам может нарушаться по

В результате нестабильной ГДХ при полной идентичности трубок и одинаковом обогреве

Общая пульсация - следствие неустойчивой работы ц/н насосаХарактеристика насоса (напор Δрн

Межвитковая пульсация - периодическое изменение расхода среды на входе и выходе

Тепловые и гидродинамические условия работы испарительных поверхностейИспаритель с МПЦНаличие насоса –

Тепловые и гидродинамические условия работы испарительных поверхностейПрямоточные испарителиСамая простая схема прямоточного

Тепловые условия работы прямоточного испарителя5 участков с разными закономерностями теплообмена и

Условия работы испарительных поверхностей ПГ с естественной циркуляциейСостав контура ЕЦ: Б-С,

Условия работы испарительных поверхностей ПГ с естественной циркуляциейНадежность естественной циркуляциинарушение циркуляции

Низкие температуры Кратность циркуляции = 3-4Скорость пара 0.3 - 0.5 м/сПроблемы:

Похожие презентации

Наиболее легкие условия работы (t мин)
Желательно восходящее движение р.т. (отвод газов

Гидродинамическая нестабильность
Равномерное распределение двухфазной среды по параллельным каналам может нарушаться по

Общая пульсация - следствие неустойчивой работы ц/н насоса
Характеристика насоса (напор Δрн

Тепловые и гидродинамические условия работы испарительных поверхностей
Испаритель с МПЦ
Наличие насоса –

Тепловые и гидродинамические условия работы испарительных поверхностей
Прямоточные испарители
Самая простая схема прямоточного

Тепловые условия работы прямоточного испарителя
5 участков с разными закономерностями теплообмена и

Условия работы испарительных поверхностей ПГ с естественной циркуляцией
Состав контура ЕЦ: Б-С,

Условия работы испарительных поверхностей ПГ с естественной циркуляцией
Надежность естественной циркуляции
нарушение циркуляции

Низкие температуры
Кратность циркуляции = 3-4
Скорость пара 0.3 - 0.5 м/с
Проблемы: