核动力设备及装置总复习学习教案

1、会计学1核动力设备核动力设备(shbi)及装置总复习及装置总复习第一页，共73页。水水压力容器稳压器主泵主管道蒸汽发生器汽轮机发电机冷凝器输配电二回路二回路(hul)一回一回(y hu)路路蒸汽第1页/共72页第二页，共73页。热量(rling)传递产生蒸汽一、二回路枢纽地位第2页/共72页第三页，共73页。第3页/共72页第四页，共73页。U型传热管U-type tube bundle 汽水分离器steam separator 给水入口feedwater intake 环形下降通道干燥器dryer 一次侧冷却剂流程一次侧冷却剂流程(lichng)二次侧工质流程二次侧工质流程(lichng)第

2、4页/共72页第五页，共73页。水容积大，蓄热量大；缓冲性好，对自动控制要求低；可炉水处理和排污(pi w)，对传热管和二回路水要求低需汽水(qshu)分离，结构复杂汽机高低压缸间需汽水(qshu)分离再热器静态特性较差湿饱和蒸汽；水循环不湿饱和蒸汽；水循环不需外部动力需外部动力第5页/共72页第六页，共73页。第6页/共72页第七页，共73页。第7页/共72页第八页，共73页。特点(tdin)管外直流蒸汽发生器管外直流蒸汽发生器二回路工质在传热管外一回路工质在传热管内主要用于核电厂主要用于核电厂 管内直流蒸汽发生器管内直流蒸汽发生器二回路工质在传热管内一回路工质在传热管外主要用于舰船核动力装

3、置主要用于舰船核动力装置分类第8页/共72页第九页，共73页。第9页/共72页第十页，共73页。应力应力(yngl)腐蚀腐蚀晶间腐蚀晶间腐蚀耗蚀耗蚀凹痕凹痕微振磨损微振磨损点蚀（或缝隙腐蚀）点蚀（或缝隙腐蚀）破损种类定义定义原因特点发生部位影响因素第10页/共72页第十一页，共73页。压水堆蒸汽发生器传热管典型(dinxng)故障第11页/共72页第十二页，共73页。传热(chun r)管材料结构设计水质控制影响影响(yngxing)因素因素第12页/共72页第十三页，共73页。传热传热(chun r)面积：面积：换热量换热量(rling)：4.1计算公式计算公式传热温差：传热温差：一般都是按

4、对数平均温差计算传热系数传热系数：按传热管外侧表面为基准的计算公式一回路侧流量：一回路侧流量：()()dlfQD rDDii第13页/共72页第十四页，共73页。第14页/共72页第十五页，共73页。主要(zhyo)取决于流速一般传热管内水的流速在5m/s左右第15页/共72页第十六页，共73页。l降低换热系数l列出专项，采用经验数据l计算k时不考虑污垢(wgu)热阻，确定换热面积时引入一个安全系数。确定方法污垢热阻常用方法污垢热阻主要产生在二次侧，一次侧污垢热阻可以忽略不计第16页/共72页第十七页，共73页。C点对应的热流密度称为临界热负荷（CHF）第一类传热恶化：由换热偏离核态沸腾（DN

5、B）而造成的传热恶化对金属材料损害大（管壁烧红甚至烧毁(shohu)）压水堆自然循环蒸汽发生器蒸发段的平均热负荷远低于临界热负荷，不会出现第一类沸腾传热恶化二回路二回路(hul)侧的沸腾换热侧的沸腾换热第17页/共72页第十八页，共73页。直流蒸汽发生器的热力计算需分段进行，以沸腾起始(q sh)点和蒸干点为分区点：过冷水区沸腾区过热蒸汽区 第二类传热恶化第二类传热恶化-由于液膜蒸由于液膜蒸干而引起的传热恶化干而引起的传热恶化 压水堆直流蒸汽发生器中不压水堆直流蒸汽发生器中不可避免可避免 热负荷热负荷(fh)较低，蒸汽流速较低，蒸汽流速快，又有液滴冷却壁面，因快，又有液滴冷却壁面，因而不会对壁

6、面造成严重破坏而不会对壁面造成严重破坏第18页/共72页第十九页，共73页。 沸腾(fitng)起始点： 分别按热平衡和单相对流换热公式确定沸腾起始点的流体平均温度与对流换热系数(xsh)，通过试算最后确定沸腾起始点的位置。蒸干点：通过计算界限含气率-流道中蒸干点处的含气率来确定第19页/共72页第二十页，共73页。第20页/共72页第二十一页，共73页。第21页/共72页第二十二页，共73页。圆管内等温流体(lit)摩擦阻力Pf局部阻力Pl第22页/共72页第二十三页，共73页。质量含气率x截面含气率体积(tj)含气率折算速度循环速度u0循环倍率两相流动两相流动(lidng)特性参数特性参数

7、第23页/共72页第二十四页，共73页。汽液两相流动局部阻力计算汽液两相流动局部阻力计算公式适用条件汽液两相流动加速度阻力计算汽液两相流动加速度阻力计算汽液两相流动重位压降计算汽液两相流动重位压降计算第24页/共72页第二十五页，共73页。循环运动(yndng)压头有效(yuxio)压头循环(xnhun)倍率和循环(xnhun)速度影响因素 如何确定沸腾欠热焓公式推导第25页/共72页第二十六页，共73页。改善改善(gishn)水循环水循环措施措施传热管排列采用传热管排列采用(ciyng)正方形正方形布置布置减少减少(jinsho)支支撑板数目撑板数目降低支撑板阻力降低支撑板阻力改善汽水分离器

8、改善汽水分离器以纵向流动为主的结构形式以纵向流动为主的结构形式增加开孔面积增加开孔面积栅格支撑，增大流通面积栅格支撑，增大流通面积第26页/共72页第二十七页，共73页。蒸汽发生器的负荷调节： 改变传热系数k调节2 辅助调节方法 改变传热温差(wnch)tln 主要调节方法蒸汽发生器的静态特性与tav和ts之差的大小有密切关系。限制某一参数的预定方案，称为装置运行方案 第27页/共72页第二十八页，共73页。对带基本负荷核电厂有利现已很少采用第28页/共72页第二十九页，共73页。第29页/共72页第三十页，共73页。运行中影响再循环流量的因素是流入汽水分离器的蒸汽夹带的水滴开始时再循环流量随

9、功率(gngl)增加而增加直到功率(gngl)达到约40%。功率(gngl)超过40%时，由于深度饱和沸腾使摩擦阻力以抛物线形急剧增加，从而减小了汽水混合物的质量流速，再循环流量逐渐减小第30页/共72页第三十一页，共73页。第31页/共72页第三十二页，共73页。第32页/共72页第三十三页，共73页。蒸汽蒸汽(zhn q)的带盐机理的带盐机理带盐形式：机械带盐形式：机械(jxi)携带携带 + 选择性携带选择性携带 （水滴状带盐）（水滴状带盐） （分子状带盐）（分子状带盐）与蒸汽湿度和炉水含盐量成正比蒸汽压力越高含盐量越高蒸汽发生器为中低压参数设备，以蒸汽带盐为主。以后提到蒸汽品质，主要是指

10、蒸汽湿度。第33页/共72页第三十四页，共73页。汽水(qshu)分离设备： 粗分离器 + 细分离器旋风式分离器立式(l sh)旋叶式分离器蒸汽品质影响因素蒸发负荷蒸汽空间高度炉水含盐量波形板分离器放置方式(fngsh)：水平式+立式结构形式：带钩式+不带钩式第34页/共72页第三十五页，共73页。第35页/共72页第三十六页，共73页。功功 能能启堆时提供部分热源，并控制系统压力正常停堆时，控制压力程序降低临时停堆时维持一回路压力储有一定水量，用与补偿泄漏去除冷却剂系统裂变气体和有害气体第36页/共72页第三十七页，共73页。电加热式稳压器第37页/共72页第三十八页，共73页。第38页/共

11、72页第三十九页，共73页。第39页/共72页第四十页，共73页。主要设备部件(bjin)的结构第40页/共72页第四十一页，共73页。喷雾效应第41页/共72页第四十二页，共73页。2.电加热器元件(yunjin)破裂氧化镁粉干燥不充分水分蒸发形成气泡电阻丝局部散热不均元件通电气泡与氧化镁粉导热性不同气泡膨胀影响电阻丝寿命电阻丝熔断元件内压力高元件管破裂放射性水喷入安全壳，使稳压器卸压第42页/共72页第四十三页，共73页。3.卸压阀或安全阀故障(gzhng)高温温度场卸压阀电磁驱动部件线圈过热部分温度过高线圈卡死或控制失灵卸压阀失去保护作 用 系统超压增加安全阀动作次数第43页/共72页第

12、四十四页，共73页。概念(ginin)： 控制死区第44页/共72页第四十五页，共73页。第45页/共72页第四十六页，共73页。4.总电加热功率的确定电功率消耗最大的工况是启动工况和功率发生负瞬变化工况，这两种工况相继发生。总功率应取其最大值，并考虑一定(ydng)的备用量。选择原则：若则则若第46页/共72页第四十七页，共73页。第十章第十章 冷凝器及其典型冷凝器及其典型(dinxng)结构结构第47页/共72页第四十八页，共73页。第48页/共72页第四十九页，共73页。第49页/共72页第五十页，共73页。第50页/共72页第五十一页，共73页。第51页/共72页第五十二页，共73页。

13、秦山核电站冷凝器典型(dinxng)结构第52页/共72页第五十三页，共73页。第53页/共72页第五十四页，共73页。第54页/共72页第五十五页，共73页。第55页/共72页第五十六页，共73页。进口冲击(chngj)腐蚀在冷却管冷却水进口端的一小段上，由于冷却水流通截面的突然改变，引起强烈的紊流、涡流不稳定流动，以至该段冷却管内表面剪切应力大大增加，使保护膜发生剥离、脱落，由此引起的腐蚀第56页/共72页第五十七页，共73页。砂蚀由于冷却水中含有悬浮沙粒，在水流流动时冲刷管壁形成的腐蚀实验表明(biomng)，当水中的含砂量小于30mg/L时不会发生砂蚀第57页/共72页第五十八页，共7

14、3页。第58页/共72页第五十九页，共73页。第59页/共72页第六十页，共73页。第60页/共72页第六十一页，共73页。n排列也较稀疏，气阻较小。被广泛地采用，特别在气流向心式冷凝器及气流向侧式冷凝器的排气进口处用得最多。第61页/共72页第六十二页，共73页。第62页/共72页第六十三页，共73页。第63页/共72页第六十四页，共73页。竖直壁面上层流膜状凝结换热平均换热系数的理论计算公式第64页/共72页第六十五页，共73页。冷凝器中传热冷凝器中传热(chun r)的强化的强化减小冷却水侧热阻减小冷却水侧热阻减小污垢减小污垢(wgu)热热阻阻减小蒸汽减小蒸汽(zhn q)侧热阻侧热阻保

15、证管内具有足够高的冷却水流速保证管内具有足够高的冷却水流速从经济性方面考虑，无论采用什么管从经济性方面考虑，无论采用什么管材，其管内流速都不会超过材，其管内流速都不会超过35ms。冷却管采用错排或辐向排列冷却管采用错排或辐向排列保证有一定的蒸汽流速保证有一定的蒸汽流速合理设置凝结水挡板合理设置凝结水挡板保证冷凝器有良好的密封性及抽保证冷凝器有良好的密封性及抽气器正常工作气器正常工作在主凝结区管束内部留出一些蒸汽在主凝结区管束内部留出一些蒸汽通道，选取合适的冷却管长与管板通道，选取合适的冷却管长与管板直径之比，保证局部热负荷的分配直径之比，保证局部热负荷的分配比较均匀比较均匀在冷却水中加入化学药

16、剂在冷却水中加入化学药剂采用胶球清洗或热烘法采用胶球清洗或热烘法对冷凝器进行反冲洗对冷凝器进行反冲洗研制和开发高效换研制和开发高效换热表面热表面珠状凝结现无工程应用珠状凝结现无工程应用膜状凝结：多种高效冷却管膜状凝结：多种高效冷却管 二维低肋管、三维低肋管、螺纹二维低肋管、三维低肋管、螺纹槽管、横纹槽管、波纹管等槽管、横纹槽管、波纹管等第65页/共72页第六十六页，共73页。冷凝器的工程热力计算冷凝器的工程热力计算n美国传热学会美国传热学会(HEl)标准标准第66页/共72页第六十七页，共73页。HEI水阻力(zl)计算前苏联水阻力(zl)计算区别应用条件第67页/共72页第六十八页，共73页

17、。ts与tf1、t 和t有关，而t 和t变化又会影响到t的大小。因此t的变化直接(zhji)反映了冷凝器的运行工况，是冷凝器运行过程中需要严密监测的一个重要参数。第68页/共72页第六十九页，共73页。第69页/共72页第七十页，共73页。第70页/共72页第七十一页，共73页。凝结水过冷凝结水过冷原因原因(yunyn)凝结液膜中存在凝结液膜中存在(cnzi)温差温差冷凝器中存在冷凝器中存在(cnzi)气阻气阻冷凝器中存在空气冷凝器中存在空气冷却表面对落于其上的凝结水的再冷却表面对落于其上的凝结水的再冷却冷却汽轮机在低负荷下运行时，凝结水汽轮机在低负荷下运行时，凝结水的过冷度会增加的过冷度会增加冷却水进口温度降低时，冷却水进口温度降低时，冷凝器的换热能力增强，冷凝器的换热能力增强，凝结液膜的平均温度降低凝结液膜的平均温度降低冷凝器热井中的凝结水位过高，以冷凝器热井中的凝结水位过高，以至冷凝器底部的冷却管浸没在凝结至冷凝器底部的冷却管浸没在凝结水中对凝结水进行再冷却，使凝结水中对凝结水进行再冷却，使凝结水