蒸汽发生器课程设计.doc

“蒸汽发生器”课 程 设 计 指 导 书Xxx2014151218哈尔滨工程大学目录目录.1第一章 绪论第一节 蒸汽发生器概述.2第二节 蒸汽发生器的基本设计技术要求.3第三节 蒸汽发生器的基本结构和主要零部件.4第四节 设计任务.5第二章 课程设计内容第一节 给定条件.6第二节 蒸汽发生器的热力计算.6第三节 蒸汽发生器的管束结构设计及强度计算.9第四节 蒸汽发生器的水力计算12第五节 蒸汽发生器循环倍率及循环速度确定.20附录1蒸汽发生器热力计算表.21附录2蒸汽发生器水动力计算表25附录3蒸汽发生器强度计算表.3340第一章绪论第一节蒸汽发生器概述一、目的和要求1、运用、巩固、充实和提高“核动力设备”课中所学的知识，掌握蒸汽发生器设计计算的基本方法；2、具备蒸汽发生器方案设计、结构设计、热设计和水动力设计及计算的能力，并能够在设计中综合考虑安全、法规、环境等因素；3、具备工程制图的相关基础知识并能将其运用于工程设计的能力；4、具备撰写蒸汽发生器设计说明书和绘制图纸等书面方式呈现设计成果的能力，并能够体现分析数据、分析问题，评价设计方案及其结果合理性的能力；6、能够就蒸汽发生器设计进行陈述发言、答辩，能够清晰表达观点，与答辩教师（工程技术同行）进行有效沟通和交流；7、能够在团队合作中与各成员进行有效沟通，共享信息，合作共事，在多学科背景下的团队中发挥团队协作精神；能够倾听和综合团队成员意见，合理决策。二、任务在课程设计中学生独立完成如下任务：1、完成蒸汽发生器的方案设计与论证2、完成蒸汽发生器的热力计算3、完成蒸汽发生器的水动力计算4、完成蒸汽发生器的强度计算5、完成蒸汽发生器的结构设计6、绘制蒸汽发生器的总图7、编写设计说明书。三、时间分配课程设计共安排三周，其具体时间安排如下：1、蒸汽发生器及其设计理论指导0.5天2、蒸汽发生器方案设计及结构设计论证1.5天3、蒸汽发生器的热力计算1.5天4、蒸汽发生器的水动力计算3天5、蒸汽发生器的强度计算0.5天6、蒸汽发生器的总图绘制5天7、编写设计说明书2天8、答辩1天第二节蒸汽发生器的基本设计技术要求在核动力装置中，由于一回路为带有放射性的回路，而二回路为非放射性回路，因此在研制蒸汽发生器时对结构、强度、材料抗腐蚀性、密封性等都提出了很高的要求，其中最基本的技术要求包括以下几方面。1、蒸汽发生器及其部件的设计，必须保证核电站在任何运行工况下所需要的）蒸汽量及规定的蒸汽参数。只有满足这个要求才能保证核电站在不同负荷下经济运行。2、蒸汽发生器的容量应该最大限度地满足功率负荷的需要，而且要求随着单机容量的增加，其技术经济指标得到相应的改善。3、蒸汽发生器的所有部件应该绝对安全可靠。蒸汽发生器的受热面是由大量的小直径管子组成的，因此在一回路（带有放射性）中就有大量的管子，使核电站运行的可靠性在很大程度上取决于蒸汽发生器的可靠性。这样，蒸汽发生器的屏蔽问题必须解决，所有部件必须保证工作可靠。4、蒸汽发生器各零部件的装配必须保证在密封面上排除一回路工质漏入二回路中去的可能性。一回路工质不允许漏入二回路工质中去的原因是汽轮机回路没有生物防护，任何这种漏入都将会导致放射性泄漏事故。5、必须排除加剧腐蚀的任何可能性，特别是一回路中的腐蚀。这主要是为了防止腐蚀产物对一回路工质的污染。腐蚀产物过多地进入到一回路中去，一方面引起一回路工质放射性的增加，另一方面导致放射性腐蚀产物在一回路测沉积。腐蚀产物在燃料元件上的沉积是极其危险的，它会使传热性能骤然下降。6、蒸汽发生器必须产生必要纯度的蒸汽，以保证蒸汽过热器在高温下可靠地运行，并保证汽轮机也可靠而经济地运行。7、蒸汽发生器应该设计得简单紧凑，便于安装使用，同时易于发现故障而即使排出，并有可能彻底疏干。8、保证蒸汽发生器具有较高的技术经济指标。在设计蒸汽发生器时，要考虑一、二回路两种工质的种类和参数，正确地选择结构方案、材料、传热尺寸、传热系数及冷却剂等，对取得蒸汽发生器最佳技术-经济指标是非常重要的。另外，必须采取见效向外散热损失的措施。第三节蒸汽发生器的基本结构和主要零部件从反应堆来的冷却剂由蒸汽发生器进口接管进入下封头，下封头由水室隔板分成进口和出口两个水室。反应堆冷却剂由进口水室进入U型管，在流经U型管时将热量传递给二回路侧介质，而后经过出口水室和蒸汽发生器的出口接管流回反应堆。二回路给水由上筒体处的给水接管进入环形分配管，环形管上有一系列倒J形管，给水由倒J形管喷出，与汽水分离器的疏水混合后，经过下降套筒和下筒体之间的环形通道向下流动，再由下降套筒和管板之间的通道进入管束。水在通过管束上升时被加热，部分水变成蒸汽，形成汽水混合物。汽水混合物流出管数顶部后进入分离器进行粗分离，然后进入干燥器进行细分离（干燥）。干燥蒸汽经蒸汽出口接管流向汽轮机。蒸汽发生器的主要零部件为：1、 传热管U型传热管是一、二回路之间的压力边界，管材一般为含Ni-Cr-Fe的Inconel-690合金，这种合金是在Inconel-600合金基础上经过一次特殊的热处理后改进而来的，其抗腐蚀性能有了较大的改善。本次设计采用Inconel-600合金20mm1.3mm的传热管，弯曲半径最小的几排弯管处进行消除应力处理。管束采用正方形顺排方式。2、 管板管板是一回路设备中最厚的实心锻件，材料为Mn-Mo-Ni低合金钢，要求有良好的塑韧性及淬透性。管板一次侧表面堆焊镍基合金，以保证与传热管有良好的焊接性能。管板开孔数量巨大，对管孔及管距的尺寸公差、垂直度及光洁度等都有很高的要求。管子管板表面平齐并与管板密封焊，然后进行全长度液压胀管，以保证一、二回路之间的严密性。3、 下封头下封头为半球形，材料为Mn-Mo-Ni低合金钢锻件，内表面堆焊奥氏体不锈钢。下封头开有四个大孔，2个空连接冷却剂进、出口接管，另两个为人孔。下封头中间有水室隔板，将下封头分成进出口两个水室，水室隔板材料为Inconel-690合金。一次侧人孔用不锈钢（或镍基合金）石墨缠绕式垫片密封。4、 筒体、衬筒和锥形体二次侧筒体分上、下两部分，为板焊或锻造结构。在管束和下筒体之间设置衬筒，衬筒材料为碳钢。上、下筒体之间由锥形体过渡，其材料均为Mn-Mo-Ni低合金钢锻件。5、 上封头上封头为标准椭球形封头，与蒸汽出口接管整体冲压成形，材料为Mn-Mo-Ni低合金钢锻件。6、 管束支撑板和流量分配板管束直管段部分装有6块支撑板，管束支撑板为四叶梅花孔板，用以支撑管子以减少振动。管子与支撑板接触处为平台，可减少二次侧水在该处浓缩，并降低阻力。流量分配孔板位于管板上部与第一块支撑板之间，中间开有一个大孔。支撑板和流量分配板材料为405不锈钢，板厚为20mm。7、 防振条管束U型弯曲处装有三组扁形防振条，用以隔开管子并防止弯管的横向振动和微振磨损，材料为405不锈钢。8、 汽水分离装置汽水分离装置分两级对汽水混合物进行汽水分离。第一级为旋叶式汽水分离器，材料为碳钢或不锈钢。第二级为六角形带钩波形板分离器。设计要求汽水混合物经过汽水分离器、重力分离空间、波纹板分离器三重分离后，保证出口蒸汽干度达到本次设计给定的0.99。9、 给水分配环管给水分配环管位于旋叶式分离器下部，其上有若干倒J形喷管，材料为不锈钢。10、 排污管管板上表面中央水平地装设有两根多孔管道供连续排污用。第四节设计任务根据以上设计要求，对蒸汽发生器提出的设计要求如下：1、 计算传热面积；2、 完成传热管的排列，确定管束直径及高度，确定管子的固定支撑，确定隔板的数目和结构；3、 确定衬筒、上筒体、下筒体、下封头及管板的尺寸结构，完成强度设计；4、 完成热力计算，确定主要管道内径；5、 完成水动力计算，确定一次侧总阻力、不同循环倍率下二次侧循环阻力及运动压头；6、 用作图法确定二次侧循环倍率及循环速度；7、 绘制蒸汽发生器的总图；8、 编写设计说明书。第二章课程设计内容第一节给定条件本次课程设计给定的主要参数条件为：1、 蒸汽产量：D=126kg/s；2、 蒸汽干度：x=0.99；3、 蒸汽发生器的热效率：；4、 一回路侧额定工作压力：MPa；5、 一回路侧设计压力：6、 一回路侧冷却剂入口温度；7、 一回路侧冷却剂出口温度；8、 二回路侧给水温度：9、 二回路侧额定工作压力：MPa；10、二回路侧设计压力：11、传热管壁导热系数：W/m12、传热管壁许用应力：kg/mm2；13、下筒体许用应力：kg/mm2；14、上筒体许用应力：kg/mm2；15、球形下封头许用应力：kg/mm2；16、管板许用应力：kg/mm2；17、传热管最小节距：，一般取为1.351.45；18、上筒体内径3200mm，高度4000mm。19、下降空间：(1)入口阻力系数=1；(2)出口阻力系数=1；(3)定位装置阻力系数=1；(4)绝对粗糙度=0.15mm。20、流量分配管板：(1)单元面积=533mm2;(2)单元开孔面积=216mm2。第二节蒸汽发生器的热力计算一、 热平衡计算1. 一回路放热量为：Q=Drx+D+CsDis-if=231210.99kW其中，D为二回路蒸汽产量，126kg/s；r为二回路水汽化潜热，查表得1639.04kJ/kg；x为蒸汽干度，0.99；Cs为排放系数，0.01；is为二回路饱和水比焓，1155.14kJ/kg；if为二回路给水比焓，944.88kJ/kg。2. 一回路水流量为：G1=Q(i1-i1)=2118.94kg/s其中，Q为一回路放热量；为蒸汽发生器热效率，0.99；i1为一回路水进口比焓，查表得1396.04kJ/kg；i1为一回路水出口比焓，查表得1285.82kJ/kg。二、 传热计算1. 计算传热管内径传热管外径选定为do=22mm，则直管计算壁厚为：S1=P设1do2001+0.8P设1=1.120mm其中，P设1为一次侧设计压力，191.25kg/m2；do为传热管外径，22mm；1为传热管许用应力，18kg/mm2。节距t选定为1.4do，则弯曲减薄系数为：R=1+do4Rmin=1+do8t=1.089其中，Rmin为最小节圆半径，2t。负公差修正系数选为=1.102，则传热管计算壁厚为：S1=S1R=1.350mm选定传热管壁厚为S1=1.350mm，则传热管内径为：di=do-2S1=19.3mm，单管流通截面积为：a=dI24=2.9310-4m2。2. 计算U型管数目一次侧水流速选为u1=5.9m/s，则一回路流通面积为：A=G11u1=0.497m2则U型管数目为：n=Aa=1700。3. 计算传热面积(1) 计算传热管一次侧放热系数一次侧水雷诺数为：Ref=u1di11=9.33*105其中，u1为一回路水流速，5.9m/s；di为传热管内径，0.0193m；1为一次侧水动力粘度，查表得8.8310-5kg/(ms)；1为一次侧水比容，查表得0.001378m3/kg。则一次侧水放热系数为：1=0.0231diRef0.8Prf0.4=38006W/(m2)其中，1为一次侧水导热系数，查表得0.5589W/(m)；di为传热管内径，0.0193m；Ref为一回路水雷诺数，9.33*105；Prf为一回路水普朗特数，查表得0.8657。(2) 确定传热管壁热阻Rw=do2wlndodi=828766m2/W。(3) 确定污垢热阻对于镍基合金，Rf=0.2610-4m2/W。(4) 计算对数平均温差大端温差tmax=t1-ts=46.09其中，t1为一回路水入口温度，310；ts为二次侧饱和温度，查表得264。小端温差tmin=t1-ts=26.09其中，t1为一回路水入口温度，290；ts为二次侧饱和温度，查表得264。对数平均温差为：tln=tmax-tminlntmaxtmin=35.15。(5) 计算传热管二次侧沸腾换热系数假设传热管传热系数k=5830W/(m2)，则传热管热流密度为：q=ktln=205052W/m2则二次侧沸腾换热系数为：2=0.557ps0.15q0.7=30473W/(m2)。(6) 计算传热管传热系数传热管传热系数为：k=dodi11+Rw+Rf+12=5833.65W/(m2)比较k与k的误差：=k-kk100%5%比较精确。(7) 计算传热面积计算传热面积为：Fa=Qktln=1152.65m2其中，Q为一回路放热量，231210.99kW。(8) 设计传热面积设计传热面积为：F设=CFa=1267.92m2其中，C为传热裕度系数，1.1。第三节蒸汽发生器的管束结构设计及强度计算一、 管束结构设计及蒸汽发生器强度计算一、 管束结构设计1. 确定传热管排列方式为正方形排列。2. 估算管束直径：Dtb=2.0944m其中，n为计算U型管数目取整值，1700；t为节距，0.0308m。3. 确定排管方案，实际布管数为n=1704根。4. 传热管总长为：L总=F设do=18100m弯管总长为：L弯=4nDtb+D节=1969.63m其中，D节为最小节圆直径，4t。直管总长为：L直=L总-L弯=15133m5. 管束直段高为：H直=L直2n=4.44m管束弯段高为：H弯=Dtb2=1.05m管束总高为：Htb=H直+H弯=5.49m。二、 蒸汽发生器强度计算1. 衬筒的结构设计衬筒内径为：Dwi=Dtb+2t=2155.45mm其中，t为装配间隙，取为15mm。衬筒外径为：Dwo=Dwi+2=2179.45mm其中，为衬筒壁厚，取为12mm。2. 下筒体的结构设计下筒体内径为：Di下=Dwo+2B=2355.45mm其中，B为下降流道宽度，取为88mm。计算壁厚为：S2=P设2Di下2002-1.2P设2=42.07mm其中，P设2为二次侧设计压力，63.75kg/m2；2为下筒体许用应力，18kg/mm2。下筒体设计壁厚取为：S2=42.10mm，则下筒体外径为：Do下=Di下+2S2=2418.62mm。与管板焊接壁厚为SI=86mm。3. 上筒体的结构设计计算壁厚为：S3=P设2Di上2003-1.2P设2=57.90mm其中，P设2为二次侧设计压力，63.75kg/m2；Di上为上筒体内径，3200mm；3为上筒体许用应力，18kg/mm2。则上筒体设计壁厚取为S3=58mm。4. 球形下封头的结构设计球形下封头外径选定为Do=Do下=2418.6mm。球形下封头计算壁厚为：S4=P设1Do4004+1.6P设1=75.47mm其中，4为球形下封头许用应力，14.5kg/mm2。则球形下封头设计壁厚取为S4=75.50mm，球形下封头内径为Di=Do-2S4=1973.4mm。5. 管板的结构设计管板承压部分直径选定为D=Di=2124.40mm。筒体根部壁厚与直径比为SID=0.17。则管板计算壁厚为：S5=12FDBP设15=360.15mm其中，F为系数，根据SIDB的值，查TEMA标准F=1.103；5为管板许用应力，1800kg/mm2。管板设计壁厚取为S5=360mm，堆焊层厚度取为S6=8mm。三、 主要管道内径的设计1. 主管道内径设计主管道计算流速选定为u10=10m/s，则主管道计算内径为：d1i=4G11u10=0.62m其中，G1为一次侧水流量，2118.94kg/s；1为一次侧水比容，0.00138m3/kg。主管道设计内径选定为d1i=0.62m，则主管道设计流速为：u10=4G11d1i2=9.75m/s。2. 蒸汽管道内径设计新蒸汽比容为：2=x+1-x=0.039m3/kg其中，为二次侧饱和蒸汽比容，0.03245m3/kg；为二次侧饱和水比容，0.001319m3/kg。蒸汽管计算流速选定为u2=37m/s，则蒸汽管计算内径为：d2i=4G22u2=0.40m其中，G2为新蒸汽质量流速，126kg/s。蒸汽管设计内径选定为d2i=0.42m，则蒸汽管设计流速为：u2=4G22d2i2=35.47m/s。3. 给水管内径设计给水质量流速为：G3=D+CsD=127.26kg/s其中，D为蒸汽产量，126kg/s。给水管计算流速选定为u3=3.98m/s，则给水管计算内径为：d3i=4G33u3=0.21m其中，3为二次侧给水比容，查表得0.001187m3/kg。给水管设计内径选定为d3i=0.22m，则给水管设计流速为：u3=4G33d3i2=3.98m/s。第四节蒸汽发生器的水力计算I. 一次侧水阻力计算一、 U型管内摩擦阻力计算1. 传热管实际平均长度为：l=L总n+2S5=11.34m。一次侧当量直径为di=0.0193m，则一次侧水流速为：u1=4G11di2=5.9m/s，考虑堵管后的流速为：u1=1.05u1=6.20m/s。2. 一次侧雷诺数为：Re=u1di11=981005其中，1为一次侧水动力粘度，查表得8.83310-5kg/(ms)；1为一次侧水比容，查表得0.001378259m3/kg。摩擦阻力系数为：=0.3164Re-0.25=0.01173. 温度修正系数为：=(11)0.14=0.9934，其中，1为一次侧水平均温度下的动力粘度，查表得8.8310-5kg/(ms)；1为一次侧水平均壁温下动力粘度，查表得9.2610-5kg/(ms)。4. 一次侧摩擦阻力为：Pf1=ldiu1221=75210Pa。二、 局部阻力计算1. 由进口管至进口水室的突扩阻力水室截面积为：Fc=Di28=2.01m2，其中Di为下封头内径，2.26m。进口管截面积为：A1=d1i24=0.30m2，其中d1i为进口管内径，0.62m。面积比为：A1Fc=0.1493。突扩阻力系数为：1=0.7。由进口管至进口水室的突扩阻力为：P1=1u1i21i2=23960Pa其中，u1i为进口管水流速，u1i=u10=9.71m/s；1i为进口处水密度，查表得703.63kg/m3。2. 在进口水室内转弯的局部阻力水室转弯45阻力系数2选定为0.9，则在进口水室内转弯的阻力为：P2=2u1i21i2=29810Pa。3. 由进口水室至传热管束的突缩阻力传热管入口阻力系数3选定为0.5，则由进口水室至传热管束的突缩阻力为：P3=3u121i2=5383Pa其中，u1为传热管内考虑堵管后的水流速，5.9m/s。4. 在U型管弯头内转弯180的局部阻力U型管转180阻力系数4选定为0.5，则在U型管弯头内转弯180的局部阻力为：P4=4u1212=6940Pa其中，1为传热管一次侧水平均温度下的密度，查表得745.68kg/m3。5. 由传热管束至出口水室的突扩阻力传热管出口阻力系数5选定为0.6，则由传热管束至出口水室的突扩阻力为：P5=5u1222=8354Pa其中，2为传热管出口处水密度，查表得745.68kg/m3。6. 在出口水室内转弯的局部阻力出口管内流速为：u2=G1(2A1)=9.45m/s。水室内转弯阻力系数6选定为0.9，则在出口水室内转弯的局部阻力为：P6=6u2222=12832Pa。7. 由出口水室至出口接管的突缩阻力出口管突缩阻力系数7=0.44。由出口水室至出口接管的突缩阻力为：P7=7u2222=15955Pa。三、 总阻力总计算阻力为：P=Pf+i=17Pi=154484Pa。设计阻力为：P设=1.1P=169932Pa。II. 二次侧水循环阻力计算一、 下降空间阻力下降空间高度选定为H0=7.0m。下降空间当量直径为：De=Di下-Dwo=0.18m。摩擦系数为：d=1(1.74+2lgDe2)=0.019其中，为下降空间绝对粗糙度，0.00015m。下降空间截面积为：Fd=(Di下2-Dwo2)4=0.621m2，其中，Di下为下筒体内径，Dwo为衬筒外径。以循环倍率CR=3为例：下降空间水流速为：ud=CRDdFd=0.794m/s。D为新蒸汽产量，126kg/s；d为下降空间水比容，近似取为饱和比容，查表得0.00129m3/kg。局部阻力系数和为：=in+out+f=3其中，in为入口阻力系数，1；out为出口阻力系数，1；f为定位装置阻力系数，1。则下降空间阻力为：Pd=dH0De+ud2d2=910Pa。其中，d为下降空间水密度，近似取饱和密度，查表得777.57kg/m3。二、 上升空间阻力1. 摩擦阻力(1) 折算速度的计算支撑板定位拉杆数量选定为n=12根。上升空间流通面积为：Fu=Dwi2-(2n+n)do24=2.28m2，其中，Dwi为下筒体内径，n为实际U型管数，do为传热管外径。上升空间当量直径为：de=4FuDwi+(2n+n)do=0.038m循环速度为：uo=CRDFu=0.216m/s，其中，为二次侧饱和水比容，查表得0.00129m3/kg。出口水相折算速度为：uo2=CR-1DFu=0.144m/s。水相平均折算速度为：uo=12uo+uo2=0.180m/s。出口汽相折算速度为：uo2=D/Fu=2.204m/s，其中，为二次侧饱和蒸汽比容，查表得0.039m3/kg。汽相平均折算速度为：uo=12uo2=1.102m/s。(2) 分相摩阻系数的计算水相雷诺数为：Relo1=uodel=52404，其中l为水相运动粘度，查表得1.2810-7m2/s。汽相雷诺数为：Rego1=uodeg=57714，其中g为汽相运动粘度，查表得7.1110-7m2/s。水相摩阻系数为：lo1=0.3164Relo1-0.25=0.02。汽相摩阻系数为：go1=0.3164Rego1-0.25=0.0196。(3) 分相摩擦阻力的计算按折算速度计算的水相摩擦阻力为：(Pf)lo=lo1Hsdeuo22=29.77Pa其中，Hs为管束直管段高，4.437m。按折算速度计算的汽相摩擦阻力为：(Pf)go=13go1Hsdeuo22=11.94Pa。参量X1为：X1=(Pf)lo(Pf)go=1.579。由于是t-t工况，系数c1=20，则：分水相折算系数l12=1+c1X1+1X12=14.07。分汽相折算系数g12=1+c1X1+X12=35.07。水相摩擦阻力为：(Pf)l=l12Pflo=418.85Pa。汽相摩擦阻力为：(Pf)g=g12Pfgo=418.85Pa。(4) 上升空间摩擦阻力的计算上升空间摩擦阻力为：Pf=(Pf)l+(Pf)g2=418.85。2. 局部阻力(1) 支撑板开孔设计上升流道单元面积为：Au=Fu(2n+n)=668mm2。支撑板数目选定为N=6个，支撑板开孔设计为四叶梅花孔。支撑板单元开孔面积设计为：au=147mm2。面积比为：auAu=0.22。则查图可知，局部阻力系数为：l=40。(2) 分相局部阻力计算按折算速度计算的水相局部阻力为：(Pl)lo=Nluo22=3012Pa。按折算速度计算的汽相局部阻力为：(Pl)go=13Nluo22=1231Pa。参量X2为：X2=(Pl)lo(Pl)go=1.565。参数ZR为：ZR=(0.19+0.92pspc)-1=2.510。参数K为：K=ZR+ZR-1=2.908。分水相折算系数为：l22=1+KX2+1X22=3.268。分汽相折算系数为：g22=1+KX2+X22=7.994。水相局部阻力为：(Pl)l=l22Pllo=9843Pa。汽相局部阻力为：(Pl)g=g22Plgo=9843Pa。(3) 上升空间局部阻力的计算上升空间局部阻力为：Pl=(Pl)l+(Pl)g2=9843Pa。3. 弯管区阻力(1) 分相摩擦阻力系数计算管束弯头最大节圆直径为：db=Dtb-do=2.0944m。弯管区重心至圆心距离：ys=0.2212db=0.4444m。计算冲刷排数N0=yst-1=14.43,取整为N=14。水相雷诺数为：Relo2=uo2del=41922。汽相雷诺数为：Rego2=uo2deg=115430。水相摩擦阻力系数为：lo2=40.044+0.008x2(x1-1)mRelo2-0.15=0.318。其中，系数x1=x2=tdo=1.4；系数m=0.43+1.13x1=1.237。汽相摩擦阻力系数为：go2=40.044+0.008x2(x1-1)mRego2-0.15=0.273。(2) 分相阻力计算折算水相阻力为：(Pb)lo=Nlo2uo222=35.715Pa。折算汽相阻力为：(Pb)go=13Ngo2uo222=78.402Pa。参量X3为：X3=(Pb)lo(Pb)go=0.675。由于是t-t工况，系数c2=20，则：分水相折算系数l32=1+c2X3+1X32=32.828。分汽相折算系数g32=1+c1X3+X32=14.954。水相摩擦阻力为：(Pb)l=l32Pblo=1172Pa。汽相摩擦阻力为：(Pb)g=g32Pbgo=1172Pa。(3) 弯管区阻力计算弯管区阻力为：Pb=(Pb)l+(Pb)g2=1172Pa。4. 加速阻力管束出口质量含汽率为：xc=1CR=0.333。管束出口体积含汽率为：c=xcxc+(1-xc)=0.939。管束出口截面含汽率为：c=Ccc=0.833，其中系数Cc=0.833+0.05lnps=0.887，ps单位为MPa。质量流速为：G=uo=167.65kg/(m2s)。加速阻力为：Pa=G21-xc21-c+xc2c-=207.76Pa。5. 流量分配孔阻力单元开孔面积与单元面积比值为：auAu=0.405，其中Au为孔板单元面积，533mm2；au为单元开孔面积，216mm2。查表得阻力系数h为：h=8。孔板局部阻力为：Ph=huo22=145.12Pa。6. 上升空间阻力上升空间阻力为：Pr=Pf+Pl+Pb+Pa+Ph=11786.73Pa。三、 汽水分离器阻力汽水分离器阻力给定为：Ps=12600Pa。四、 循环总阻力循环总阻力为：P总=Pd+Pr+Ps=25296.73Pa。III. 运动压头计算一、 预热段高度计算液面高度即下降空间高度，选定为H0=7.0m。下降空间下端压力为：plow=ps+dgH0=505330Pa。饱和水焓对压力的变化率为：iP=(isl-is)(plow-ps)=0.0711J/(kgPa)其中，isl为plow压力下的饱和水比焓，查表得1.159*106J/kg，is为ps压力下的饱和水比焓，查表得1155100J/kg。循环水量为：G=CRD=378kg/s。预热段高度为：HP=is-ifCR+iP(dgH0-Pd)2donqG+iPdg=0.583m其中，if为给水比焓，944880J/kg；Pd为下降空间阻力；q为传热管热负荷。二、 运动压头计算蒸发段高度为：Hr1=Htb-HP=4.907m，Htb为管束总高。管束上方区段高度为：Hr2=H0-Htb=1.51m。蒸发段平均质量含汽率为：x1=xc2=0.167。蒸发段平均体积含汽率为：1=x1x1+(1-x1)=0.858。蒸发段平均截面含汽率为：1=Cc=0.761。管束上方区段平均截面含汽率为：2=c=0.833。蒸发区段运动压头为：Pm1=-g1Hr1=27528.91Pa。管束上方区段压头为：Pm2=-g2Hr2=9272.79Pa。运动压头为：Pm=Pm1+Pm2=36801.70Pa。第五节蒸汽发生器循环倍率及循环速度确定将循环倍率、循环总阻力及运动压头列表并作图：循环倍率CR345循环总阻力P总/Pa25296.7334274.8145019.35运动压头Pm/Pa36801.734951.0633828.79可确定循环倍率约为4，满足核电站电站蒸汽发生器满负荷运行要求。附录1蒸汽发生器热力计算表一、 热平衡序号项目符号单位公式及来源数值1一回路放热量QkW给定231210.992一回路工作压力p1Pa给定1.5*1073一回路水进口温度给定3104一回路水出口温度给定2905一回路水平均温度ta3006一回路水进口焓kJ/Kg查表1396.047一回路水出口焓kJ/Kg查表1285.828蒸发器热效率给定0.999一回路水流量G1kg/sQ/(i1-i1)2118.9410二回路工作压力psPa给定5*10611二回路饱和温度ts查表26412二回路水饱和焓kJ/kg查表1155.1413二回路给水温度tf给定22014二回路给水焓ifKJ/Kg查表944.8815汽化潜热rkJ/Kg查表1639.0416蒸汽干度x给定0.9917排放系数Cs给定0.0118二回路蒸汽产量Dkg/s12619二回路排污量Dbdkg/sCsD1.26二、传热计算序号项目符号单位公式及来源数值20传热管外径dom选定0.02221传热管内径dim选定0.019322单管流通面积am22.93*10-423U型管数目n结构设计定169624一回路流通面积Am20.49725一回路水平均比容m3/Kg查表0.00137826一回路水流速u1m/s5.927一回路水导热系数W/m查表0.558928一回路水动力粘度kg/ms查表8.83*10-529一回路水普朗特数Prf查表0.865730一回路水雷诺数Refu1di/9.33*10531一回路侧放热系数W/m23800632传热管导热系数W/m2给定17.433传热管壁热阻Rwm2/W82876634污垢热阻Rfm2/W按Inconel600选定0.26*10-435二回路侧放热系数W/m23047336传热系数kW/m25833.6537大端温差46.0938小端温差26.0939对数平均温差35.1540热负荷W/m220505241计算传热面积Fm21152.6542传热裕度系数选定1.143设计传热面积m21267.92三、管束结构1传热管总长m181002排列方式正方形3节距tm选定0.03084最小U型管节园直径m4t0.12325实际布管数n根结构设计定17046管束直径Dtbm结构设计定2.03287弯管总长L弯m结构设计定1969.638直管总长L直mL总L弯151339管束直段高H直mL直/4.4410管束弯段高H弯mRmax1.0511管束总高HtbmH直+H弯5.4912传热管实际平均长度m（L总/n）+2管板厚11.3413最长管子长lmaxm+2H直+2管板厚12.8914最短管子长lminm+2H直+2管板厚9.79四、主要管道内径序号项目符号单位公式与来源数值1冷却剂平均比容m3/Kg查表1.38*10-32主管道计算流速m/s选取：812m/s103主管道计算内径m0.624主管道设计内径m选取0.625主管道设计流速u10m/s9.756新蒸汽比容m3/Kg0.0397蒸汽管计算流速m/s选取：3040m/s378蒸汽管计算内径m0.409蒸汽管设计内径m选取0.4210蒸汽管设计流速m/s35.4711二回路给水比容m3/Kg查表1.19*10-312给水管计算流速m/s选取：25m/s4.413给水管计算内径m0.2114给水管设计内径m选取0.2215给水管设计流速m/s3.98附录2蒸汽发生器水动力计算表序号项目符号单位公式及来源数值一回路水阻力计算一、U型管内摩擦阻力计算1传热管实际平均长度m结构设计11.342当量直径m结构设计0.01933一回路水流量G1kg/s热工计算定2126.114一回路水平均比容m3/kg查表1.38*10-35一回路水流速m/s热工计算定5.96考虑堵管后流速m/s1.05u16.207一回路水雷诺数Re热工计算定9810058摩擦阻力系数0.3164Re-0.250.01179平均温度下动力粘度kg/m查表8.83*10-510壁温下动力粘度kg/m按查表9.26*10-511温度修正系数0.993412摩擦阻力Pa75210二、局部阻力计算13下封头内径D1m结构设计定2.2614水室截面积Fcm22.0115进口管内径d1im选定0.6216进口管截面积A1m20.3017比值0.149318突扩阻力系数查表0.719一回路水入口处比容m3/kg查表1.42*10-320一回路水入口处密度kg/m3703.6321入口管内流速u1im/s热工计算定9.7122从入口管至水室阻力Pa2396023水室转弯45阻力系数查表0.924水室转弯45阻力Pa2981025传热管流道截面Am2热工计算定0.497026考虑有堵管后截面Am2A/1.050.473327系数0.235528传热管入口阻力系数查表0.429传热管入口阻力Pa538330U型管转180阻力系数查表0.531U型管转180阻力Pa694032传热管出口阻力系数查表0.633出口处水比容m3/kg查表1.34*10-334出口处水密度kg/m3745.6835传热管出口阻力Pa835436出口管内流速u2m/s9.4537水室转弯阻力系数6查表0.938水室转弯阻力Pa61283239出口管突缩阻力系数7查表0.4840出口管突缩阻力Pa715955三、总阻力41总阻力Pa15448442设计阻力设Pa169932二回路水循环阻力计算一、下降空间阻力1循环倍率CR假定3452给水温度tf给定2202202203二回路饱和温度tS查表2642642644下降空间水比容vdm3/kg近似取饱和比容1.29*10-31.29*10-31.29*10-35下降空间水密度kg/m3777.57777.57777.576入口阻力系数in选取1117出口阻力系数选取1118定位装置阻力系数f选取1119下降空间高度H0m结构设计定7.07.07.010套筒外径Dw0m结构设计定2.162.162.1611下筒体内径Dsim结