蒸汽發(fā)生器設(shè)計(jì)說明書二師兄

哈爾濱工程大學(xué)本科生課程設(shè)計(jì)（三）蒸汽發(fā)生器設(shè)計(jì)說明書姓名：李金珂學(xué)號：2010151928院系名稱：核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院專業(yè)名稱：核工程與核技術(shù)指導(dǎo)教師：谷海峰2013年11月前言在壓水堆核電機(jī)組中，蒸汽發(fā)生器作為反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)（一回路系統(tǒng)）和蒸汽與動力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)（二回路系統(tǒng)）的樞紐，是核電機(jī)組運(yùn)行的關(guān)鍵設(shè)備之一。一方面，二回路系統(tǒng)中的水在蒸汽發(fā)生器中通過換熱分離得到的干燥蒸汽，是推動汽輪機(jī)組發(fā)電的直接動力，因此蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生蒸汽的品質(zhì)是影響核電站功率與效率的主要因素。另一方面，蒸汽發(fā)生器也是阻隔一回路系統(tǒng)中放射性換熱介質(zhì)的重要屏障，對核電設(shè)施的安全運(yùn)轉(zhuǎn)起著決定性作用。然而，蒸汽發(fā)生器體積龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造要求嚴(yán)格，技術(shù)密集程度高，從設(shè)計(jì)和制造兩方面都堪稱當(dāng)代熱交換器技術(shù)的最高水平。從設(shè)計(jì)的角度來看，蒸汽發(fā)生器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，必須在安全的前提下，保證提供給核電機(jī)組在任何運(yùn)行工況下所需要的符合規(guī)定品質(zhì)要求的蒸汽量，并適當(dāng)?shù)馗纳聘鱾€環(huán)節(jié)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。首先，蒸汽發(fā)生器的設(shè)計(jì)選材和結(jié)構(gòu)尺寸必須以絕對安全為目標(biāo)，排除任何可能加速老化、腐蝕的因素，保證一回路系統(tǒng)和二回路系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的完全隔離。另外，蒸汽發(fā)生器的容量應(yīng)最大限度地滿足功率負(fù)荷的需要，并確保產(chǎn)生蒸汽的純度。同時，蒸汽發(fā)生器的設(shè)計(jì)應(yīng)該簡單緊湊，應(yīng)以便于制造、便于安裝、便于發(fā)現(xiàn)并排除故障、便于清潔維護(hù)為著眼點(diǎn)，提高蒸汽發(fā)生器在制造和運(yùn)行過程中的經(jīng)濟(jì)性。因此，蒸汽發(fā)生器的設(shè)計(jì)對壓水堆來說是非常具有挑戰(zhàn)性的課題。本次課程設(shè)計(jì)針對立式U型管自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器進(jìn)行一系列的設(shè)計(jì)，包括熱力設(shè)計(jì)計(jì)算、水動力設(shè)計(jì)計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度設(shè)計(jì)，并繪制蒸汽發(fā)生器總圖及部件圖。依據(jù)本次課程設(shè)計(jì)的目標(biāo)、設(shè)計(jì)過程及設(shè)計(jì)結(jié)果，編制此說明書以對此次課程設(shè)計(jì)進(jìn)行較為詳盡的說明。在課程設(shè)計(jì)過程中，曾得到孫中寧老師的詳細(xì)講解、得到谷海峰老師、丁銘老師的耐心指導(dǎo)，在此深表感謝。由于時間緊迫以及蒸汽發(fā)生器設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，加上本身能力所限，本設(shè)計(jì)中不足之處在所難免，希望各位讀者批評指正。李金珂2013.11

目錄目錄…………...1緒論蒸汽發(fā)生器概述…………………..2蒸汽發(fā)生器的基本設(shè)計(jì)技術(shù)要求………………..4蒸汽發(fā)生器的基本結(jié)構(gòu)和主要零部件…………..5設(shè)計(jì)任務(wù)…………..6課程設(shè)計(jì)內(nèi)容給定條件…………..7蒸汽發(fā)生器的熱力計(jì)算…………..7蒸汽發(fā)生器的管束結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及強(qiáng)度計(jì)算………10蒸汽發(fā)生器的水力計(jì)算…………13蒸汽發(fā)生器循環(huán)倍率及循環(huán)速度確定………21結(jié)論與評價……………..23參考文獻(xiàn)…………...26附錄1蒸汽發(fā)生器熱力計(jì)算表……27附錄2蒸汽發(fā)生器水動力計(jì)算表………….31附錄3蒸汽發(fā)生器強(qiáng)度計(jì)算表……………..39緒論蒸汽發(fā)生器概述本次課程設(shè)計(jì)蒸汽發(fā)生器為立式U型管自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器。其作用是將反應(yīng)堆產(chǎn)生的熱量通過冷卻劑傳遞給二次側(cè)的水并使水變成蒸汽，蒸汽經(jīng)汽水分離和干燥后去驅(qū)動汽輪機(jī)發(fā)電。所以，在核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)中，蒸汽發(fā)生器有著非常重要的作用，它又是一、二回路的交匯點(diǎn)，其功能主要為以下三點(diǎn)：要保證為核電廠提供性能參數(shù)合格的蒸汽；必須為核電廠提供可靠的第二道安全屏障；要為反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)提供有效的自然循環(huán)冷卻能力。壓水堆核電廠從美國1957年投運(yùn)的第一座商用核電站為止，已經(jīng)有五十多年的歷史。在此過程中，西方國家的蒸汽發(fā)生器也經(jīng)歷了多次改型，但不管是哪種類型的蒸汽發(fā)生器，截止目前，就其功能、主要參數(shù)、總體結(jié)構(gòu)而言基本一致。區(qū)別在于：管材、格架形式、分離器結(jié)構(gòu)、是否帶預(yù)熱器等等。由于蒸汽發(fā)生器在核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)中的地位，以及它所處的工作環(huán)境，它對核電廠的運(yùn)行業(yè)績和運(yùn)行效率帶來很大的影響。由核電廠負(fù)荷因子表達(dá)式：負(fù)荷因子可知，當(dāng)電廠滿功率運(yùn)行時，負(fù)荷因子高低代表了實(shí)際電能的生產(chǎn)時間。保證運(yùn)行時間，就是保證電能連續(xù)有效生產(chǎn)。造成電廠停用而不能連續(xù)生產(chǎn)的因素很多，除換料和例行檢查帶來的停堆外，設(shè)備大修造成的停用率占被迫停用率的50%以上。而其中，蒸汽發(fā)生器傳熱管損壞是使電站負(fù)荷因子下降的主要原因。據(jù)報道，20世紀(jì)70年代初期，運(yùn)行中的蒸汽發(fā)生器，有1/3發(fā)生故障，至20世紀(jì)80年代中，美國電力研究院題為“限制PWR核電廠高利用率因素”中指出，蒸汽發(fā)生器傳熱管故障導(dǎo)致功率損失有的高達(dá)電廠總功率損失的38.6%。1985年，全世界有73座核電廠蒸汽發(fā)生器管子有缺陷，堵了6837根傳熱管，占檢查管總數(shù)的43.5%。至20世紀(jì)80年代末期，全世界蒸汽發(fā)生器共堵管44897根，占全部2500000根管子的1.8%。直至20世紀(jì)90年代初，已有55臺蒸汽發(fā)生器因傳熱管嚴(yán)重破損而被迫更換，僅美國就整體更換近30臺，而更換一臺，要耗費(fèi)大量時間，大大影響電廠可利用率。鑒于上述情況，世界主要的蒸汽發(fā)生器開發(fā)商，特別是美國、法國、日本和德國，在蒸汽發(fā)生器的研制開發(fā)，特別是在傳熱管材料的選擇、結(jié)構(gòu)和工藝的改進(jìn)、水質(zhì)控制、泄漏監(jiān)測、維護(hù)和檢修以及蒸汽品質(zhì)的提高方面都作了大量的開發(fā)工作并積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。目前，美國的AP1000以及歐洲的EPR，都使得壓水堆核電廠達(dá)到了第三代水平，在此過程中，蒸汽發(fā)生器的設(shè)計(jì)也在不斷地進(jìn)行改進(jìn)并有了許多新的創(chuàng)新點(diǎn)。第二節(jié)蒸汽發(fā)生器的基本設(shè)計(jì)技術(shù)要求在核動力裝置中，由于一回路為帶有放射性的回路，而二回路為非放射性回路，因此在研制蒸汽發(fā)生器時對結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度、材料抗腐蝕性、密封性等都提出了很高的要求，其中最基本的技術(shù)要求包括以下幾方面。1、蒸汽發(fā)生器及其部件的設(shè)計(jì)，必須保證核電站在任何運(yùn)行工況下所需要的）蒸汽量及規(guī)定的蒸汽參數(shù)。只有滿足這個要求才能保證核電站在不同負(fù)荷下經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。2、蒸汽發(fā)生器的容量應(yīng)該最大限度地滿足功率負(fù)荷的需要，而且要求隨著單機(jī)容量的增加，其技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)得到相應(yīng)的改善。3、蒸汽發(fā)生器的所有部件應(yīng)該絕對安全可靠。蒸汽發(fā)生器的受熱面是由大量的小直徑管子組成的，因此在一回路（帶有放射性）中就有大量的管子，使核電站運(yùn)行的可靠性在很大程度上取決于蒸汽發(fā)生器的可靠性。這樣，蒸汽發(fā)生器的屏蔽問題必須解決，所有部件必須保證工作可靠。4、蒸汽發(fā)生器各零部件的裝配必須保證在密封面上排除一回路工質(zhì)漏入二回路中去的可能性。一回路工質(zhì)不允許漏入二回路工質(zhì)中去的原因是汽輪機(jī)回路沒有生物防護(hù)，任何這種漏入都將會導(dǎo)致放射性泄漏事故。5、必須排除加劇腐蝕的任何可能性，特別是一回路中的腐蝕。這主要是為了防止腐蝕產(chǎn)物對一回路工質(zhì)的污染。腐蝕產(chǎn)物過多地進(jìn)入到一回路中去，一方面引起一回路工質(zhì)放射性的增加，另一方面導(dǎo)致放射性腐蝕產(chǎn)物在一回路測沉積。腐蝕產(chǎn)物在燃料元件上的沉積是極其危險的，它會使傳熱性能驟然下降。6、蒸汽發(fā)生器必須產(chǎn)生必要純度的蒸汽，以保證蒸汽過熱器在高溫下可靠地運(yùn)行，并保證汽輪機(jī)也可靠而經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。7、蒸汽發(fā)生器應(yīng)該設(shè)計(jì)得簡單緊湊，便于安裝使用，同時易于發(fā)現(xiàn)故障而即使排出，并有可能徹底疏干。8、保證蒸汽發(fā)生器具有較高的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。在設(shè)計(jì)蒸汽發(fā)生器時，要考慮一、二回路兩種工質(zhì)的種類和參數(shù)，正確地選擇結(jié)構(gòu)方案、材料、傳熱尺寸、傳熱系數(shù)及冷卻劑等，對取得蒸汽發(fā)生器最佳技術(shù)-經(jīng)濟(jì)指標(biāo)是非常重要的。另外，必須采取見效向外散熱損失的措施。第三節(jié)蒸汽發(fā)生器的基本結(jié)構(gòu)和主要零部件從反應(yīng)堆來的冷卻劑由蒸汽發(fā)生器進(jìn)口接管進(jìn)入下封頭，下封頭由水室隔板分成進(jìn)口和出口兩個水室。反應(yīng)堆冷卻劑由進(jìn)口水室進(jìn)入U型管，在流經(jīng)U型管時將熱量傳遞給二回路側(cè)介質(zhì)，而后經(jīng)過出口水室和蒸汽發(fā)生器的出口接管流回反應(yīng)堆。二回路給水由上筒體處的給水接管進(jìn)入環(huán)形分配管，環(huán)形管上有一系列倒J形管，給水由倒J形管噴出，與汽水分離器的疏水混合后，經(jīng)過下降套筒和下筒體之間的環(huán)形通道向下流動，再由下降套筒和管板之間的通道進(jìn)入管束。水在通過管束上升時被加熱，部分水變成蒸汽，形成汽水混合物。汽水混合物流出管數(shù)頂部后進(jìn)入分離器進(jìn)行粗分離，然后進(jìn)入干燥器進(jìn)行細(xì)分離（干燥）。干燥蒸汽經(jīng)蒸汽出口接管流向汽輪機(jī)。蒸汽發(fā)生器的主要零部件為：傳熱管U型傳熱管是一、二回路之間的壓力邊界，管材一般為含Ni-Cr-Fe的Inconel-690合金，這種合金是在Inconel-600合金基礎(chǔ)上經(jīng)過一次特殊的熱處理后改進(jìn)而來的，其抗腐蝕性能有了較大的改善。本次設(shè)計(jì)采用Inconel-600合金φ20mm×1.3mm的傳熱管，彎曲半徑最小的幾排彎管處進(jìn)行消除應(yīng)力處理。管束采用正方形順排方式。管板管板是一回路設(shè)備中最厚的實(shí)心鍛件，材料為Mn-Mo-Ni低合金鋼，要求有良好的塑韌性及淬透性。管板一次側(cè)表面堆焊鎳基合金，以保證與傳熱管有良好的焊接性能。管板開孔數(shù)量巨大，對管孔及管距的尺寸公差、垂直度及光潔度等都有很高的要求。管子管板表面平齊并與管板密封焊，然后進(jìn)行全長度液壓脹管，以保證一、二回路之間的嚴(yán)密性。下封頭下封頭為半球形，材料為Mn-Mo-Ni低合金鋼鍛件，內(nèi)表面堆焊奧氏體不銹鋼。下封頭開有四個大孔，2個空連接冷卻劑進(jìn)、出口接管，另兩個為人孔。下封頭中間有水室隔板，將下封頭分成進(jìn)出口兩個水室，水室隔板材料為Inconel-690合金。一次側(cè)人孔用不銹鋼（或鎳基合金）石墨纏繞式墊片密封。筒體、襯筒和錐形體二次側(cè)筒體分上、下兩部分，為板焊或鍛造結(jié)構(gòu)。在管束和下筒體之間設(shè)置襯筒，襯筒材料為碳鋼。上、下筒體之間由錐形體過渡，其材料均為Mn-Mo-Ni低合金鋼鍛件。上封頭上封頭為標(biāo)準(zhǔn)橢球形封頭，與蒸汽出口接管整體沖壓成形，材料為Mn-Mo-Ni低合金鋼鍛件。管束支撐板和流量分配板管束直管段部分裝有6塊支撐板，管束支撐板為四葉梅花孔板，用以支撐管子以減少振動。管子與支撐板接觸處為平臺，可減少二次側(cè)水在該處濃縮，并降低阻力。流量分配孔板位于管板上部與第一塊支撐板之間，中間開有一個大孔。支撐板和流量分配板材料為405不銹鋼，板厚為20mm。防振條管束U型彎曲處裝有三組扁形防振條，用以隔開管子并防止彎管的橫向振動和微振磨損，材料為405不銹鋼。汽水分離裝置汽水分離裝置分兩級對汽水混合物進(jìn)行汽水分離。第一級為旋葉式汽水分離器，材料為碳鋼或不銹鋼。第二級為六角形帶鉤波形板分離器。設(shè)計(jì)要求汽水混合物經(jīng)過汽水分離器、重力分離空間、波紋板分離器三重分離后，保證出口蒸汽干度達(dá)到本次設(shè)計(jì)給定的0.99。給水分配環(huán)管給水分配環(huán)管位于旋葉式分離器下部，其上有若干倒J形噴管，材料為不銹鋼。排污管管板上表面中央水平地裝設(shè)有兩根多孔管道供連續(xù)排污用。第四節(jié)設(shè)計(jì)任務(wù)根據(jù)以上設(shè)計(jì)要求，對蒸汽發(fā)生器提出的設(shè)計(jì)要求如下：計(jì)算傳熱面積；完成傳熱管的排列，確定管束直徑及高度，確定管子的固定支撐，確定隔板的數(shù)目和結(jié)構(gòu)；確定襯筒、上筒體、下筒體、下封頭及管板的尺寸結(jié)構(gòu)，完成強(qiáng)度設(shè)計(jì)；完成熱力計(jì)算，確定主要管道內(nèi)徑；完成水動力計(jì)算，確定一次側(cè)總阻力、不同循環(huán)倍率下二次側(cè)循環(huán)阻力及運(yùn)動壓頭；用作圖法確定二次側(cè)循環(huán)倍率及循環(huán)速度；繪制蒸汽發(fā)生器的總圖；編寫設(shè)計(jì)說明書。設(shè)計(jì)內(nèi)容給定條件本次課程設(shè)計(jì)給定的主要參數(shù)條件為：蒸汽產(chǎn)量：D=126kg/s；蒸汽干度：x=0.99；蒸汽發(fā)生器的熱效率：；一回路側(cè)額定工作壓力：MPa；一回路側(cè)設(shè)計(jì)壓力：一回路側(cè)冷卻劑入口溫度；℃一回路側(cè)冷卻劑出口溫度；℃；二回路側(cè)給水溫度：℃二回路側(cè)額定工作壓力：MPa；10、二回路側(cè)設(shè)計(jì)壓力：11、傳熱管壁導(dǎo)熱系數(shù)：W/m℃12、傳熱管壁許用應(yīng)力：kg/mm2；13、下筒體許用應(yīng)力：kg/mm2；14、上筒體許用應(yīng)力：kg/mm2；15、球形下封頭許用應(yīng)力：kg/mm2；16、管板許用應(yīng)力：kg/mm2；17、傳熱管最小節(jié)距：，一般取為1.35~1.45；18、上筒體內(nèi)徑3200mm，高度4000mm。19、下降空間：(1)入口阻力系數(shù)=1；(2)出口阻力系數(shù)=1；(3)定位裝置阻力系數(shù)=1；(4)絕對粗糙度=0.15mm。20、流量分配管板：(1)單元面積=533mm2;(2)單元開孔面積=216mm2。蒸汽發(fā)生器的熱力計(jì)算熱平衡計(jì)算一回路放熱量為：Q其中，D為二回路蒸汽產(chǎn)量，126kg/s；r為二回路水汽化潛熱，查表得1639.73kJ/kg；x為蒸汽干度，0.99；Cs為排放系數(shù)，0.01；is為二回路飽和水比焓，1154.50kJ/kg；if為二回路給水比焓，944.38kJ/kg。一回路水流量為：G其中，Q為一回路放熱量；η為蒸汽發(fā)生器熱效率，0.99；i1'為一回路水進(jìn)口比焓，查表得i1''為一回路水出口比焓，查表得傳熱計(jì)算計(jì)算傳熱管內(nèi)徑傳熱管外徑選定為do=S其中，P設(shè)1為一次側(cè)設(shè)計(jì)壓力，191.13kg/mdo為傳熱管外徑，20mm[σ1]為傳熱管許用應(yīng)力，節(jié)距t選定為1.4do，則彎曲減薄系數(shù)φ其中，Rmin為最小節(jié)圓半徑，2t。負(fù)公差修正系數(shù)選為φ=1.102，S選定傳熱管壁厚為S1則傳熱管內(nèi)徑為：di單管流通截面積為：a=π計(jì)算U型管數(shù)目一次側(cè)水流速選為u1A則U型管數(shù)目為：n0=A0計(jì)算傳熱面積計(jì)算傳熱管一次側(cè)放熱系數(shù)一次側(cè)水雷諾數(shù)為：Re其中，u1為一次側(cè)水流速，6m/sdi為傳熱管內(nèi)徑，0.0174mη1為一次側(cè)水動力粘度，查表得8.8333×10-5kg/(m·s)υ1為一次側(cè)水比容，查表得0.001378259m3/kg則一次側(cè)水放熱系數(shù)為：α其中，λ1為一次側(cè)水導(dǎo)熱系數(shù)，查表得0.5614W/(m·℃)di為傳熱管內(nèi)徑，0.0174mRef為一次側(cè)水雷諾數(shù)，857521.55Prf為一次側(cè)水普朗特數(shù)，查表得0.8616確定傳熱管壁熱阻R確定污垢熱阻對于鎳基合金，Rf計(jì)算對數(shù)平均溫差大端溫差Δ其中，t1'為一回路水入口溫度，ts為二次側(cè)飽和溫度，查表得263.94小端溫差Δ其中，t1''為一回路水入口溫度，ts為二次側(cè)飽和溫度，查表得263.94對數(shù)平均溫差為：Δt計(jì)算傳熱管二次側(cè)沸騰換熱系數(shù)假設(shè)傳熱管傳熱系數(shù)k'=5911.06W/(q則二次側(cè)沸騰換熱系數(shù)為：α2=0.計(jì)算傳熱管傳熱系數(shù)傳熱管傳熱系數(shù)為：k比較k與k'的誤差：δ=比較精確。若δ>3%，則重復(fù)(5)(6)兩步驟對k計(jì)算傳熱面積計(jì)算傳熱面積為：F其中，Q為一回路放熱量，231278.98kW。設(shè)計(jì)傳熱面積設(shè)計(jì)傳熱面積為：F其中，C為傳熱裕度系數(shù)，1.1。蒸汽發(fā)生器的管束結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及強(qiáng)度計(jì)算管束結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及蒸汽發(fā)生器強(qiáng)度計(jì)算管束結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定傳熱管排列方式為正方形排列。估算管束直徑：Dtb=1.07t其中，n0為計(jì)算U型管數(shù)目取整值，2058t為節(jié)距，0.028m。確定排管方案，實(shí)際布管數(shù)為n傳熱管總長為：L彎管總長為：L其中，D節(jié)為最小節(jié)圓直徑，4t直管總長為：L管束直段高為：H管束彎段高為：H管束總高為：Htb蒸汽發(fā)生器強(qiáng)度計(jì)算襯筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)襯筒內(nèi)徑為：D其中，δt為裝配間隙，取為15mm襯筒外徑為：D其中，δ為襯筒壁厚，取為12mm。下筒體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)下筒體內(nèi)徑為：D其中，B為下降流道寬度，取為88mm。計(jì)算壁厚為：S其中，P設(shè)2為二次側(cè)設(shè)計(jì)壓力，63.71kg/m2[σ2]為下筒體許用應(yīng)力，18kg/mm下筒體設(shè)計(jì)壁厚取為：S2Do與管板焊接壁厚為SI上筒體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算壁厚為：S其中，P設(shè)2為二次側(cè)設(shè)計(jì)壓力，63.71kg/m2Di上為上筒體內(nèi)徑，[σ3]為上筒體許用應(yīng)力，18kg/mm則上筒體設(shè)計(jì)壁厚取為S3球形下封頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)球形下封頭外徑選定為Do球形下封頭計(jì)算壁厚為：S其中，σ4為球形下封頭許用應(yīng)力，14.5kg/mm2則球形下封頭設(shè)計(jì)壁厚取為S4=80球形下封頭內(nèi)徑為Di管板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)管板承壓部分直徑選定為DB筒體根部壁厚與直徑比為SIDB則管板計(jì)算壁厚為：S其中，F(xiàn)為系數(shù)，根據(jù)SIDB的值，查TEMAσ5為管板許用應(yīng)力，1800kg/mm2管板設(shè)計(jì)壁厚取為S5=390mm主要管道內(nèi)徑的設(shè)計(jì)主管道內(nèi)徑設(shè)計(jì)主管道計(jì)算流速選定為u10'd其中，G1為一次側(cè)水流量，2128.40kg/sυ1為一次側(cè)水比容，0.001378m3/kg主管道設(shè)計(jì)內(nèi)徑選定為d1iu蒸汽管道內(nèi)徑設(shè)計(jì)新蒸汽比容為：υ其中，υ''為二次側(cè)飽和蒸汽比容，0.03245m3/kgυ'為二次側(cè)飽和水比容，0.001319m3/kg蒸汽管計(jì)算流速選定為u2'd其中，G2為新蒸汽質(zhì)量流速，126kg/s蒸汽管設(shè)計(jì)內(nèi)徑選定為d2iu給水管內(nèi)徑設(shè)計(jì)給水質(zhì)量流速為：G其中，D為蒸汽產(chǎn)量，126kg/s。給水管計(jì)算流速選定為u3d其中，υ3為二次側(cè)給水比容，查表得0.001187m3/kg給水管設(shè)計(jì)內(nèi)徑選定為d3u蒸汽發(fā)生器的水力計(jì)算一次側(cè)水阻力計(jì)算U型管內(nèi)摩擦阻力計(jì)算傳熱管實(shí)際平均長度為：l=L一次側(cè)當(dāng)量直徑為diu考慮堵管后的流速為：u一次側(cè)雷諾數(shù)為：Re其中，η1為一次側(cè)水動力粘度，查表得8.833×10-5kg/(m·s)υ1為一次側(cè)水比容，查表得0.001378259m3/kg摩擦阻力系數(shù)為：λ溫度修正系數(shù)為：φ=其中，η1為一次側(cè)水平均溫度下的動力粘度，查表得8.833×10-5kg/(m·s)η1'為一次側(cè)水平均壁溫下動力粘度，查表得9.545×10-5一次側(cè)摩擦阻力為：Δ局部阻力計(jì)算由進(jìn)口管至進(jìn)口水室的突擴(kuò)阻力水室截面積為：Fc=πDi進(jìn)口管截面積為：A1=πd1i24面積比為：Z1突擴(kuò)阻力系數(shù)為：ξ1由進(jìn)口管至進(jìn)口水室的突擴(kuò)阻力為：Δ其中，u1i為進(jìn)口管水流速，uρ1i為進(jìn)口處水密度，查表得703.61kg/m3在進(jìn)口水室內(nèi)轉(zhuǎn)彎的局部阻力水室轉(zhuǎn)彎45°阻力系數(shù)ξ2選定為0.9Δ由進(jìn)口水室至傳熱管束的突縮阻力傳熱管入口阻力系數(shù)ξ3選定為0.5，Δ其中，u1'為傳熱管內(nèi)考慮堵管后的水流速，在U型管彎頭內(nèi)轉(zhuǎn)彎180°的局部阻力U型管轉(zhuǎn)180°阻力系數(shù)ξ4選定為0.5，則在U型管彎頭內(nèi)轉(zhuǎn)彎180Δ其中，ρ1為傳熱管一次側(cè)水平均溫度下的密度，查表得725.53kg/m3由傳熱管束至出口水室的突擴(kuò)阻力傳熱管出口阻力系數(shù)ξ5選定為1Δ其中，ρ2為傳熱管出口處水密度，查表得745.38kg/m3在出口水室內(nèi)轉(zhuǎn)彎的局部阻力出口管內(nèi)流速為：u2水室內(nèi)轉(zhuǎn)彎阻力系數(shù)ξ6選定為0.9Δ由出口水室至出口接管的突縮阻力出口管突縮阻力系數(shù)ξ7由比值Z1=由出口水室至出口接管的突縮阻力為：Δ總阻力總計(jì)算阻力為：ΔP設(shè)計(jì)阻力為：Δ二次側(cè)水循環(huán)阻力計(jì)算下降空間阻力下降空間高度選定為H0下降空間當(dāng)量直徑為：De摩擦系數(shù)為：λ其中，Δ為下降空間絕對粗糙度，0.00015m。下降空間截面積為：Fd=π(D下降空間水流速為：ud其中，CR為循環(huán)倍率，分別取為3、4、5（數(shù)組形式表示為[3,4,5]D為新蒸汽產(chǎn)量，126kg/s；υd為下降空間水比容，近似取為飽和比容，查表得0.001319m3/kg局部阻力系數(shù)和為：ξ其中，ξin為入口阻力系數(shù)，1ξout為出口阻力系數(shù)，1ξf為定位裝置阻力系數(shù)，1則下降空間阻力為：其中，ρd為下降空間水密度，近似取飽和密度，查表得757.99kg/m3上升空間阻力摩擦阻力折算速度的計(jì)算支撐板定位拉桿數(shù)量選定為n'上升空間流通面積為：Fu=π[Dwi2-(2n+n')do2上升空間當(dāng)量直徑為：de=循環(huán)速度為：uo=CRDυ'Fu=出口水相折算速度為：u水相平均折算速度為：uo出口汽相折算速度為：uo2''=Dυ''/Fu=1.7513m/s汽相平均折算速度為：uo分相摩阻系數(shù)的計(jì)算水相雷諾數(shù)為：Relo1=uo'de?l=[47986,67181,86376]，其中?l汽相雷諾數(shù)為：Rego1=uo''de?g=85385，其中水相摩阻系數(shù)為：λlo1汽相摩阻系數(shù)為：λgo1分相摩擦阻力的計(jì)算按折算速度計(jì)算的水相摩擦阻力為：(其中，Hs為管束直管段高，3.814m按折算速度計(jì)算的汽相摩擦阻力為：(參量X1為：X由于是t-t工況，系數(shù)c1分水相折算系數(shù)Φ分汽相折算系數(shù)Φ水相摩擦阻力為：(Δ汽相摩擦阻力為：(Δ上升空間摩擦阻力的計(jì)算上升空間摩擦阻力為：Δ局部阻力支撐板開孔設(shè)計(jì)上升流道單元面積為：Au支撐板數(shù)目選定為N=6個，支撐板單元開孔面積設(shè)計(jì)為：au面積比為：Z2則查圖可知，局部阻力系數(shù)為：ξl分相局部阻力計(jì)算按折算速度計(jì)算的水相局部阻力為：(按折算速度計(jì)算的汽相局部阻力為：(參量X2為：X參數(shù)ZR為：Z參數(shù)K為：K=Z分水相折算系數(shù)為：Φ分汽相折算系數(shù)為：Φ水相局部阻力為：(汽相局部阻力為：(上升空間局部阻力的計(jì)算上升空間局部阻力為：Δ彎管區(qū)阻力分相摩擦阻力系數(shù)計(jì)算管束彎頭最大節(jié)圓直徑為：db彎管區(qū)重心至圓心距離：ys計(jì)算沖刷排數(shù)N0'=y水相雷諾數(shù)為：Relo2汽相雷諾數(shù)為：Rego2水相摩擦阻力系數(shù)為：λ其中，系數(shù)x1=系數(shù)m=0.43+汽相摩擦阻力系數(shù)為：λ分相阻力計(jì)算折算水相阻力為：(折算汽相阻力為：(參量X3為：X由于是t-t工況，系數(shù)c2分水相折算系數(shù)Φ分汽相折算系數(shù)Φ水相摩擦阻力為：(汽相摩擦阻力為：(彎管區(qū)阻力計(jì)算彎管區(qū)阻力為：Δ加速阻力管束出口質(zhì)量含汽率為：xc管束出口體積含汽率為：β管束出口截面含汽率為：φc=Cc?βc質(zhì)量流速為：G=加速阻力為：?流量分配孔阻力單元開孔面積與單元面積比值為：Z3=au'Au'=0.4053，其中Au'查表得阻力系數(shù)ξh為：ξ孔板局部阻力為：Δ上升空間阻力上升空間阻力為：Δ汽水分離器阻力汽水分離器阻力給定為：ΔP循環(huán)總阻力循環(huán)總阻力為：Δ運(yùn)動壓頭計(jì)算預(yù)熱段高度計(jì)算液面高度即下降空間高度，選定為H0下降空間下端壓力為：plow飽和水焓對壓力的變化率為：Δ其中，isl為plow壓力下的飽和水比焓，查表得1157371.79is為ps壓力下的飽和水比焓，查表得1154502.04循環(huán)水量為：G=C預(yù)熱段高度為：H其中，if為給水比焓，944383.56J/kgΔPdq為傳熱管熱負(fù)荷。運(yùn)動壓頭計(jì)算蒸發(fā)段高度為：Hr1=H管束上方區(qū)段高度為：Hr2蒸發(fā)段平均質(zhì)量含汽率為：x1蒸發(fā)段平均體積含汽率為：β蒸發(fā)段平均截面含汽率為：φ1管束上方區(qū)段平均截面含汽率為：φ2蒸發(fā)區(qū)段運(yùn)動壓頭為：P管束上方區(qū)段壓頭為：P運(yùn)動壓頭為：Pm蒸汽發(fā)生器循環(huán)倍率及循環(huán)速度確定將循環(huán)倍率、循環(huán)總阻力及運(yùn)動壓頭列表并作圖：循環(huán)倍率CR345循環(huán)總阻力ΔP20883.1127723.6035289.88運(yùn)動壓頭Pm31500.4329690.2128083.25可確定循環(huán)倍率約為4.3，滿足核電站電站蒸汽發(fā)生器滿負(fù)荷運(yùn)行要求。此時蒸汽發(fā)生器的循環(huán)速度為0.30m/s，滿足大于0.1m/s的要求。結(jié)論與評價本次課程設(shè)計(jì)完成了蒸汽發(fā)生器的設(shè)計(jì)任務(wù)：設(shè)計(jì)傳熱面積為1225.74m2，熱負(fù)荷為207554.32W/m2；選用外徑為φ20mm×1.3mm的傳熱管，實(shí)際布管數(shù)為2080根；完成了傳熱管的排列，采用正方形順排的排管方式，管心距為28mm；確定了管束直徑為2125mm，高度為4876mm，高徑比約為2.3；確定了隔板的數(shù)目為6，,采用四葉梅花開孔結(jié)構(gòu)，開孔面積約占單元流通截面面積的27%；確定了拉桿數(shù)目為20，在管束內(nèi)均布。確定了蒸汽發(fā)生器主要承壓部件的尺寸：襯筒尺寸為φ2179mm×12mm，與管束間安裝間隙為15mm，與下筒體間下降通道寬度為88mm；上筒體尺寸為φ3316mm×58mm；下筒體尺寸為φ2441mm×43mm，與管板焊接處壁厚為86mm；下封頭尺寸為φ2441mm×80mm；管板的尺寸為φ2441mm，厚度為390mm，堆焊層厚度為8mm。完成了熱力計(jì)算，確定了主要管道內(nèi)徑：主管道內(nèi)徑為φ0.62m；蒸汽管內(nèi)徑為φ0.43m；給水管內(nèi)徑為φ0.26m。完成了水動力計(jì)算，確定了一次側(cè)總阻力、不同循環(huán)倍率下二次側(cè)循環(huán)阻力及運(yùn)動壓頭；用作圖法確定二次側(cè)循環(huán)倍率為4.3，,循環(huán)速度為0.30m/s。繪制了蒸汽發(fā)生器的總圖；編寫了本說明書對本次設(shè)計(jì)過程進(jìn)行說明。本次課程設(shè)計(jì)的蒸汽發(fā)生器具有以下幾個特點(diǎn)：在熱力計(jì)算、水力計(jì)算方面比較細(xì)致，這兩個計(jì)算所采用的模型是在經(jīng)過大量設(shè)計(jì)實(shí)踐基礎(chǔ)上建立的，較為可靠。在傳熱管、上封頭、下封頭、上筒體、下筒體等承壓部件的設(shè)計(jì)計(jì)算中，未能進(jìn)行彎曲、剪切、拉壓、扭轉(zhuǎn)等多方面強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算，因此本次課程設(shè)計(jì)中這些計(jì)算并不充分，只可作為參考進(jìn)行感性認(rèn)識。在蒸汽發(fā)生器的內(nèi)部構(gòu)件，如流量分配孔板、支撐板、拉桿、給水環(huán)管、襯筒、汽水分離裝置等重要部件未進(jìn)行細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)。未進(jìn)行實(shí)驗(yàn)或仿真研究，無法進(jìn)行蒸汽發(fā)生器的靜態(tài)特性、動態(tài)特性的驗(yàn)證，因此本設(shè)計(jì)是“死”的，不可信。若干討論關(guān)于傳熱管一次側(cè)水流速的選定傳熱管內(nèi)一次側(cè)水流速選定一般要考慮以下幾個因素：為了縮小筒體和減薄管板，趨向于選取高流速；流動壓降和侵蝕速率不允許流速過高；冷卻劑泵耗功等限制流速過高。因此綜合考量后，傳熱管一次側(cè)水流速選定為6m/s。在本課程設(shè)計(jì)過程中，此流速參數(shù)主要影響傳熱管一次側(cè)放熱系數(shù)、管束高徑比、一次側(cè)水雷諾數(shù)以及一次側(cè)摩擦壓降等。關(guān)于傳熱管管徑的選定傳熱管管徑選定一般要考慮以下幾個因素：管徑越小，管壁越薄，熱阻越小，傳熱系數(shù)也越高，相同節(jié)徑比下可使蒸汽發(fā)生器的體積緊湊，質(zhì)量輕，節(jié)省材料，成本低；管徑越小，管板孔加工制造越困難；管徑越小，管內(nèi)流動阻力越大；在冷卻劑流速不變情況下，管徑越小，管數(shù)量越多，管束越粗，使管束高徑比減小，也給管板加工帶來困難；在管數(shù)量和管束直徑不變情況下，管徑越小，管束越高，管束高徑比變小。因此綜合考量后，傳熱管外徑選定為20mm，內(nèi)徑經(jīng)強(qiáng)度計(jì)算后選定為17.4mm。在本課程設(shè)計(jì)中，管徑在一次側(cè)水流速確定的情況下主要影響傳熱系數(shù)、傳熱管數(shù)量、管束高徑比以及傳熱管一次側(cè)壓降等。關(guān)于傳熱管內(nèi)雷諾數(shù)傳熱管內(nèi)雷諾數(shù)在水流速5~6m/s、傳熱管內(nèi)徑在17~28mm范圍內(nèi)，一般值在5×105到10×105之間，這意味著本課程設(shè)計(jì)推薦的一次側(cè)摩阻系數(shù)公式、D-B公式都不適用。但考慮到一次側(cè)流動實(shí)際情況比計(jì)算模型復(fù)雜，并且?guī)淼挠?jì)算誤差可接受，本課程設(shè)計(jì)忽略這兩處計(jì)算中雷諾數(shù)適用范圍問題。關(guān)于D-B公式冷卻劑在傳熱管內(nèi)強(qiáng)迫流動放熱一般都處于紊流區(qū)，對于這一換熱方式，各國熱工研究部門已做過很多研究，得出許多經(jīng)驗(yàn)公式，其中D-B公式應(yīng)用最為廣泛。在查閱大量文獻(xiàn)過程中，發(fā)現(xiàn)公式的不同形式在蒸汽發(fā)生器設(shè)計(jì)實(shí)踐過程中都曾被應(yīng)用：Nuf=0.023Ref0.8Prf0.3或Nuf=0.023Ref0.8Prf0.4這兩個公式區(qū)別在于普朗特數(shù)的冪指數(shù)不同。經(jīng)過實(shí)際計(jì)算發(fā)現(xiàn)，此處差別影響很小，不到1.5%；再加上一次側(cè)對流換熱熱阻只占總傳熱熱阻的15%左右，公式區(qū)別帶來的影響可以忽略不計(jì)。關(guān)于U型管排布為了使蒸汽發(fā)生器結(jié)構(gòu)緊湊、節(jié)省材料，U型管的排布應(yīng)盡量接近于圓形。本課程設(shè)計(jì)中，先后采用了兩種方法進(jìn)行布管：坐標(biāo)紙找整點(diǎn)法和軟件排管。這兩種方法都是先估算管束直徑才能進(jìn)行布管。管束直徑計(jì)算方法為：D這個公式是在相關(guān)文獻(xiàn)基礎(chǔ)上經(jīng)過小范圍試驗(yàn)改進(jìn)而來，對外徑為20mm左右的管子精確度可信。關(guān)于管束高徑比管束的高徑比是考量管束設(shè)計(jì)偏離最優(yōu)化的一個較綜合的指標(biāo)，其最佳值為3。管束高徑過小，意味著管束呈現(xiàn)“矮胖”的外形，帶來的后果是既給管板加工帶來困難，又使二次側(cè)橫向沖刷管排數(shù)相對最優(yōu)化來說增加，不利于二次側(cè)水循環(huán)。管束高徑過大，意味著管束呈現(xiàn)“細(xì)高”的外形，帶來的后果是相對最優(yōu)化來說細(xì)長的傳熱管剛性差，運(yùn)行時容易產(chǎn)生振動。為了防止振動的發(fā)生，需增加支撐板數(shù)量，這樣既增加了制造、安裝的成本，也增加了二次側(cè)的流動阻力。本課程設(shè)計(jì)的管束高徑比為2.3，偏于“矮胖”。下降空間阻力占總循環(huán)阻力的份額參考CPR1000蒸汽發(fā)生器設(shè)計(jì)過程，其下降空間通道寬度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為流阻不小于汽水循環(huán)總阻力的10%。根據(jù)谷海峰老師的指導(dǎo)意見和編者的理解，主要原因?yàn)椋合陆悼臻g流阻過小意味著相同幾何條件下，循環(huán)速度過小；下降空間流阻所占份額過小意味著下降空間下端壓力過高，二次側(cè)水在此處的過冷度過高，使預(yù)熱段高度增加、蒸發(fā)段高度減小，而從熵分析角度看，預(yù)熱段越長，火用損失越大，傳熱效率越低；可能與蒸汽發(fā)生器動態(tài)特性有關(guān)，比如蒸汽發(fā)生器的“水位收縮”現(xiàn)象中，如果下降空間阻力過小，很有可能導(dǎo)致較大的不穩(wěn)定性，致使下降空間水位劇烈波動。本次課程設(shè)計(jì)中，下降空間阻力占循環(huán)總阻力的份額為6.18%，偏小。原因是對于下降空間寬度給定值為88mm，這一寬度明顯過大。關(guān)于循環(huán)倍率一般來說，蒸汽發(fā)生器的參數(shù)和結(jié)構(gòu)確定后，循環(huán)倍率也就確定了，由循環(huán)倍率的定義可以看出，循環(huán)倍率等于蒸發(fā)段出口質(zhì)量含汽率的倒數(shù)，它的大小直接反映了汽水混合物中蒸汽含量的百分比，在一定程度上反映了爐水的濃度。循環(huán)倍率過小時，就會在管壁上形成蒸汽膜，并形成化學(xué)沉積物，使得沸騰放熱系數(shù)顯著下降；同時由于蒸汽含量過大，會導(dǎo)致爐水的雜質(zhì)過度濃縮，從而引起傳熱管的腐蝕破裂，而過小的循環(huán)倍率使得預(yù)熱段占有較大的傳熱面，這在結(jié)構(gòu)和熱工上都是不合理的。循環(huán)倍率過大時，確信其管壁表面是濕潤的，而且由于管板上表面橫向流速的提高，使滯留區(qū)減少，減少了泥渣沉積。然而這也使得汽水分離器的負(fù)荷增加，當(dāng)超過了汽水分離器的分離能力時，水滴可能隨蒸汽一起進(jìn)入汽輪機(jī)高壓缸，這不僅使汽輪機(jī)的效率降低，也會直接危害汽輪機(jī)的安全。從保證蒸汽發(fā)生器安全可靠性角度看，一般取循環(huán)倍率CR本次課程設(shè)計(jì)蒸汽發(fā)生器的循環(huán)倍率為4.3，在最佳范圍以內(nèi)。此外，本次課程設(shè)計(jì)過程中，編者嘗試過不同的設(shè)計(jì)方案，最終結(jié)果的循環(huán)倍率也有所不同，甚至出現(xiàn)這樣一種狀況：在作圖時，總循環(huán)阻力曲線與運(yùn)動壓頭曲線在CR為3~5范圍內(nèi)無交點(diǎn)，根據(jù)曲線趨勢觀察可能會在CR=8左右相交。經(jīng)查閱文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)某些蒸汽發(fā)生器設(shè)計(jì)要求中CR參考文獻(xiàn)孫中寧.核動力設(shè)備[M].哈爾濱:哈爾濱工程大學(xué)出版社,2004.彭敏俊,王兆祥.船舶核動力裝置[M].北京:原子能出版社,2009.楊世銘,陶文銓.傳熱學(xué)[M].4版.北京:高等教育出版社,2006.閻昌琪.氣液兩相流[M].哈爾濱:哈爾濱工程大學(xué)出版社,2010.孔瓏.工程流體力學(xué)[M].3版.北京:中國電力出版社,2007.臧希年.核電廠系統(tǒng)及設(shè)備[M].2版.北京:清華大學(xué)出版社,2010.中廣核工程有限公司.壓水堆核電廠核島設(shè)計(jì)第四卷·核島設(shè)備設(shè)計(jì)[M].北京:原子能出版社,2010.《蒸汽發(fā)生器》編寫組.蒸汽發(fā)生器[M].北京:原子能出版社,1982.王盟,王建軍,孫中寧等.蒸汽發(fā)生器最優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].核動力工程,2011,32(1)：29-33.丁訓(xùn)慎.自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器的運(yùn)行原理和運(yùn)行參數(shù)[J].核電站,2003,2:15-21.丁訓(xùn)慎.核電廠蒸汽發(fā)生器設(shè)計(jì)中的安全問題[J].核安全,2005,2:1-6.丁訓(xùn)慎,巴常喜.立式自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器的傳熱特性及其計(jì)算[J].核動力工程1982,3(6):37-46.劉振鳳,赫玲波.CPR1000蒸汽發(fā)生器的結(jié)構(gòu)分析[J].一重技術(shù),2010,3:17-20.吳瑞,郭興隆.蒸汽發(fā)生器制造難點(diǎn)淺析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2012,9月(下):4-5.劉亮,周濤,宋明強(qiáng).AP1000與大亞灣核電站蒸汽發(fā)生器的對比與分析[J].華東電力,2013,41(2):0417-0419.GB151-1999.管殼式換熱器[S].李廣君,呂金麗,王彪等.工程圖學(xué)基礎(chǔ)[M].哈爾濱:哈爾濱工程大學(xué)出版社,2011.附錄1蒸汽發(fā)生器熱力計(jì)算表熱平衡序號項(xiàng)目符號單位公式及來源數(shù)值1一回路放熱量QkW給定2一回路工作壓力p1Pa給定3一回路水進(jìn)口溫度℃給定4一回路水出口溫度℃給定5一回路水平均溫度ta℃6一回路水進(jìn)口焓kJ/Kg查表7一回路水出口焓kJ/Kg查表8蒸發(fā)器熱效率給定9一回路水流量G1kg/sQ/(i1’-i1″)10二回路工作壓力psPa給定11二回路飽和溫度ts℃查表12二回路水飽和焓kJ/kg查表13二回路給水溫度tf℃給定14二回路給水焓ifKJ/Kg查表15汽化潛熱rkJ/Kg查表16蒸汽干度x給定17排放系數(shù)Cs給定18二回路蒸汽產(chǎn)量Dkg/s19二回路排污量Dbdkg/sCsD二、傳熱計(jì)算序號項(xiàng)目符號單位公式及來源數(shù)值20傳熱管外徑dom選定21傳熱管內(nèi)徑dim選定22單管流通面積am223U型管數(shù)目n結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)定24一回路流通面積Am225一回路水平均比容m3/Kg查表26一回路水流速u1m/s27一回路水導(dǎo)熱系數(shù)W/m·℃查表28一回路水動力粘度kg/m·s查表29一回路水普朗特數(shù)Prf查表30一回路水雷諾數(shù)Refu1di/31一回路側(cè)放熱系數(shù)W/m2·℃32傳熱管導(dǎo)熱系數(shù)W/m2·℃給定33傳熱管壁熱阻Rwm2·℃/W34污垢熱阻Rfm2·℃/W按Inconel—600選定35二回路側(cè)放熱系數(shù)W/m2·℃36傳熱系數(shù)kW/m2·℃37大端溫差℃38小端溫差℃39對數(shù)平均溫差℃40熱負(fù)荷W/m241計(jì)算傳熱面積Fm242傳熱裕度系數(shù)選定43設(shè)計(jì)傳熱面積m2三、管束結(jié)構(gòu)1傳熱管總長m2排列方式正方形3節(jié)距tm選定4最小U型管節(jié)園直徑m4t5實(shí)際布管數(shù)n根結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)定6管束直徑Dtbm結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)定7彎管總長L彎m結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)定8直管總長L直mL總—L彎9管束直段高H直mL直/10管束彎段高H彎mRmax11管束總高HtbmH直+H彎12傳熱管實(shí)際平均長度m（L總/n）+2管板厚13最長管子長lmaxm+2H直+2管板厚14最短管子長lminm+2H直+2管板厚四、主要管道內(nèi)徑序號項(xiàng)目符號單位公式與來源數(shù)值1冷卻劑平均比容m3/Kg查表2主管道計(jì)算流速m/s選?。?~12m/s3主管道計(jì)算內(nèi)徑m4主管道設(shè)計(jì)內(nèi)徑m選取5主管道設(shè)計(jì)流速u10m/s6新蒸汽比容m3/Kg7蒸汽管計(jì)算流速m/s選?。?0~40m/s8蒸汽管計(jì)算內(nèi)徑m9蒸汽管設(shè)計(jì)內(nèi)徑m選取10蒸汽管設(shè)計(jì)流速m/s11二回路給水比容m3/Kg查表12給水管計(jì)算流速m/s選?。?~5m/s13給水管計(jì)算內(nèi)徑m14給水管設(shè)計(jì)內(nèi)徑m選取15給水管設(shè)計(jì)流速m/s附錄2蒸汽發(fā)生器水動力計(jì)算表序號項(xiàng)目符號單位公式及來源數(shù)值Ⅰ一回路水阻力計(jì)算一、U型管內(nèi)摩擦阻力計(jì)算1m結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2當(dāng)量直徑m結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3一回路水流量G1kg/s熱工計(jì)算定4一回路水平均比容m3/kg查表5一回路水流速m/s熱工計(jì)算定6考慮堵管后流速m/s1.05u17一回路水雷諾數(shù)Re熱工計(jì)算定8摩擦阻力系數(shù)9kg/m查表10壁溫下動力粘度kg/m按查表11溫度修正系數(shù)12摩擦阻力Pa二、局部阻力計(jì)算13下封頭內(nèi)徑D1m結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)定14水室截面積Fcm215進(jìn)口管內(nèi)徑d1im選定16進(jìn)口管截面積A1m217比值18突擴(kuò)阻力系數(shù)查表19一回路水入口處比容m3/kg查表20一回路水入口處密度kg/m321入口管內(nèi)流速u1im/s熱工計(jì)算定22從入口管至水室阻力Pa23查表24水室轉(zhuǎn)彎45°阻力Pa25傳熱管流道截面Am2熱工計(jì)算定26考慮有堵管后截面A′m2A/1.0527系數(shù)28傳熱管入口阻力系數(shù)查表29傳熱管入口阻力Pa30查表31U型管轉(zhuǎn)180°阻力Pa32傳熱管出口阻力系數(shù)查表33出口處水比容m3/kg查表34出口處水密度kg/m335傳熱管出口阻力Pa36出口管內(nèi)流速u2m/s37水室轉(zhuǎn)彎阻力系數(shù)ξ6查表38水室轉(zhuǎn)彎阻力Paξ639出口管突縮阻力系數(shù)ξ7查表40出口管突縮阻力Paξ7三、總阻力41總阻力Pa42設(shè)計(jì)阻力設(shè)PaⅡ二回路水循環(huán)阻力計(jì)算一、下降空間阻力1循環(huán)倍率CR假定3452給水溫度tf℃給定3二回路飽和溫度tS℃查表4下降空間水比容vdm3/kg近似取飽和比容5下降空間水密度kg/m36入口阻力系數(shù)ξin選取7出口阻力系數(shù)選取8定位裝置阻力系數(shù)ξf選取9下降空間高度H0m結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)定10套筒外徑Dw0m結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)定11下筒體內(nèi)徑Dsim結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)定12下降空間當(dāng)量直徑DemDsi—Dwo13絕對粗糙度m選定14摩擦系數(shù)15下降空間截面積Fdm216下降空間水流速udm/s17下降空間阻力Pa二、上升空間阻力1、摩擦阻力1飽和水比容m3/kg查表2飽和水密度kg/m33飽和蒸汽比容m3/kg查表4飽和蒸汽密度kg/m35套筒內(nèi)徑Dw1m結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)定6傳熱管外徑d0m熱工計(jì)算定7支撐板定位拉桿數(shù)量根結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)定8上升空間流通面積