《蒸汽發(fā)生器》課程設(shè)計(jì)范本

“蒸汽發(fā)生器”課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)Xxx2014151218哈爾濱工程大學(xué)#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(lái)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(gè)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(shí)將熱量傳遞給二回路側(cè)介質(zhì)， 而后經(jīng)過(guò)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?chē)姵觯?與汽水分離器的疏水混合后， 經(jīng)過(guò)下降套筒和下筒體之間的環(huán)形通道向下流動(dòng)，再由下降套筒和管板之間的通道進(jìn)入管束。水在通過(guò)管束上升時(shí)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：1、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(guò)一次特殊的熱處理后改進(jìn)而來(lái)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。2、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(kāi)孔數(shù)量巨大， 對(duì)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(zhǎng)度液壓脹管，以保證一、二回路之間的嚴(yán)密性。3、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(kāi)有四個(gè)大孔， 2個(gè)空連接冷卻劑進(jìn)、出口接管，另兩個(gè)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(gè) 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。4、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(guò)渡，其材料均為 Mn-Mo-Ni低合金鋼鍛件。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。6、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(dòng)。 管子與支撐板接觸處為平臺(tái)， 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(kāi)有一個(gè)大孔。支撐板和流量分配板材料為 405不銹鋼，板厚為 20mm。7、防振條管束U型彎曲處裝有三組扁形防振條， 用以隔開(kāi)管子并防止彎管的橫向振動(dòng)和微振磨損，材料為 405不銹鋼。8、汽水分離裝置汽水分離裝置分兩級(jí)對(duì)汽水混合物進(jìn)行汽水分離。第一級(jí)為旋葉式汽水分離器，材料為碳鋼或不銹鋼。 第二級(jí)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(guò)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。9、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。10、 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(duì)蒸汽發(fā)生器提出的設(shè)計(jì)要求如下：1、計(jì)算傳熱面積；2、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)；3、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)；4、完成熱力計(jì)算，確定主要管道內(nèi)徑；5、完成水動(dòng)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(dòng)壓頭；6、用作圖法確定二次側(cè)循環(huán)倍率及循環(huán)速度；7、繪制蒸汽發(fā)生器的總圖；8、編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。第二章課程設(shè)計(jì)內(nèi)容第一節(jié)給定條件本次課程設(shè)計(jì)給定的主要參數(shù)條件為：1、蒸汽產(chǎn)量： D=126kg/s；2、蒸汽干度： x=0.99；3、蒸汽發(fā)生器的熱效率： 0.99；4、一回路側(cè)額定工作壓力： p115.0MPa；5、一回路側(cè)設(shè)計(jì)壓力： p設(shè),11.25p16、一回路側(cè)冷卻劑入口溫度； t1310℃7、一回路側(cè)冷卻劑出口溫度； t1290℃；8、二回路側(cè)給水溫度： tf220℃9、二回路側(cè)額定工作壓力： ps5MPa；10、二回路側(cè)設(shè)計(jì)壓力： p設(shè),21.25ps11、傳熱管壁導(dǎo)熱系數(shù)： w17.4W/m℃12、傳熱管壁許用應(yīng)力： [1]18kg/mm2；13、下筒體許用應(yīng)力： [2]18kg/mm2；14、上筒體許用應(yīng)力： [3]18kg/mm2；15、球形下封頭許用應(yīng)力： [4]14.5kg/mm2；16、管板許用應(yīng)力： [5]1800kg/mm2；17、傳熱管最小節(jié)距： t1.25do，一般取為 1.35~1.45do；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(duì)粗糙度 =0.15mm。20、流量分配管板：(1)單元面積 =533mm2;(2)單元開(kāi)孔面積 =216mm2。第二節(jié)蒸汽發(fā)生器的熱力計(jì)算熱平衡計(jì)算1.一回路放熱量為：??=D?r?x+D+????D?i??-i??=231210.99kW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 1639.04kJ/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， 1155.14kJ/kg；if為二回路給水比焓， 944.88kJ/kg。2.一回路水流量為：????1= ′ ′′=2118.94kg/s???(?1?-?1?)其中， ??為一回路放熱量；?為蒸汽發(fā)生器熱效率，? 0.99；?1′?為一回路水進(jìn)口比焓，查表得 1396.04kJ/kg；?1′′?為一回路水出口比焓，查表得 1285.82kJ/kg。傳熱計(jì)算1.計(jì)算傳熱管內(nèi)徑傳熱管外徑選定為 ???=22mm，則直管計(jì)算壁厚為：??′′

1??設(shè)1???o200[σ1]+0.8??設(shè)1=1.120mm其中， ??設(shè)1為一次側(cè)設(shè)計(jì)壓力， 191.25kg/m2；?o?為傳熱管外徑， 22mm；2[σ1]為傳熱管許用應(yīng)力， 18kg/mm。節(jié)距t選定為 1.4?o?，則彎曲減薄系數(shù)為：??? ??????=1+4??m??in=1+8????=1.089其中， Rmin為最小節(jié)圓半徑， 2t負(fù)公差修正系數(shù)選為 ??=1.102，則傳熱管計(jì)算壁厚為：?1?′=?1?′′????????=1.350mm選定傳熱管壁厚為 ?1?=1.350mm，則傳熱管內(nèi)徑為： ??i=???-2?1?=19.3mm，單管流通截面積為： a=???I2?4=2.93×10-4??22.計(jì)算U型管數(shù)目

一次側(cè)水流速選為則U型管數(shù)目為：??1=5.9m/s，則一回路流通面積為：??1??1???=1 1=0.497m2??1??=????=1700。3.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：?1???iRe??=1i=9.33?10^5?1??1?其中， ??1為一回路水流速， 5.9m/s；???為傳熱管內(nèi)徑， 0.0193m；?1?為一次側(cè)水動(dòng)力粘度，查表得 8.83×10-5kg/(m·s)；?1?為一次側(cè)水比容，查表得 0.001378m3/kg。則一次側(cè)水放熱系數(shù)為：??1=0.023?1?Re??0.8Pr??0.4=38006W/(m2?℃)

???其中， ?1?為一次側(cè)水導(dǎo)熱系數(shù)，查表得 0.5589W/(m·℃ )；???為傳熱管內(nèi)徑， 0.0193m；Re??為一回路水雷諾數(shù)， 9.33*10^5；Pr??為一回路水普朗特?cái)?shù)，查表得 0.8657。確定傳熱管壁熱阻??? ??? 2R??= ??ln??=828766m2?℃/W。?? 2??? ???確定污垢熱阻對(duì)于鎳基合金， ???=0.26×10-4m2?℃/W。計(jì)算對(duì)數(shù)平均溫差大端溫差??m?a?x=?1′?-????=46.09℃TOC\o"1-5"\h\z其中， ?1′?為一回路水入口溫度， 310℃；????為二次側(cè)飽和溫度，查表得 264℃。小端溫差??m?i?n=?1′′?-????=26.09℃其中， ?1′′?為一回路水入口溫度， 290℃；????為二次側(cè)飽和溫度，查表得 264℃。對(duì)數(shù)平均溫差為：??l?n?==35.15℃。??m?a?x-??m?i???l?n?==35.15℃。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) ??′=5830W/(m2?℃)，則傳熱管熱流密度為：第三節(jié)蒸汽發(fā)生器的管束結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及強(qiáng)度計(jì)算??=?????l?n?=205052W/m2則二次側(cè)沸騰換熱系數(shù)為：??2=0.557???0.15??0.7=30473W/(m2?℃)。(6)計(jì)算傳熱管傳熱系數(shù)傳熱管傳熱系數(shù)為：???1??=???????1???與??的誤差：′1+R??+???+ =5833.65W/(m2?℃)??2??-??′??= ??×100%<5%比較精確。(7)計(jì)算傳熱面積計(jì)算傳熱面積為：????=??=1152.65m2?????l?n?其中， ??為一回路放熱量，(8)設(shè)計(jì)傳熱面積231210.99kW。設(shè)計(jì)傳熱面積為： ??設(shè)=???????=1267.92m2其中， ??為傳熱裕度系數(shù)， 1.1。管束結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及蒸汽發(fā)生器強(qiáng)度計(jì)算一、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：??tb=2.0944m其中， ??為計(jì)算 U型管數(shù)目取整值， 1700；?為節(jié)距，? 0.0308m。確定排管方案，實(shí)際布管數(shù)為 ??=1704根。傳熱管總長(zhǎng)為：??設(shè)??總= =18100m總 ?????彎管總長(zhǎng)為：πL彎=4????tb+??節(jié) =1969.63m其中， ??節(jié)為最小節(jié)圓直徑， 4t直管總長(zhǎng)為：?直?=?總?-L彎=15133????直管束直段高為： ??直= 2??=4.44??管束彎段高為： ??彎=??tb2=1.05??管束總高為： ??tb=??直+??彎=5.49m。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： ?????=??tb+2???=2155.45mmTOC\o"1-5"\h\z其中， ????為裝配間隙，取為 15mm。襯筒外徑為： ??????=?????+2??=2179.45mm其中， ??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： ???下?=?????+2??=2355.45mm其中， ??為下降流道寬度，取為 88mm。計(jì)算壁厚為：′ ??設(shè)2????下??2?′= =42.07mm2 200[?2?]-1.2??設(shè)2其中， ??設(shè)2為二次側(cè)設(shè)計(jì)壓力， 63.75kg/m2；[??2]為下筒體許用應(yīng)力， 18kg/mm2。下筒體設(shè)計(jì)壁厚取為： ?2?=42.10mm，則下筒體外徑為：????下=???下?+2?2?=2418.62mm。與管板焊接壁厚為 ????=86mm。上筒體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算壁厚為：?3?′==57.90mm???3?′==57.90mm200[?3?]-1.2??設(shè)2其中， ??設(shè)2為二次側(cè)設(shè)計(jì)壓力， 63.75kg/m2；

???上?為上筒體內(nèi)徑， 3200mm；[??3]為上筒體許用應(yīng)力， 18kg/mm2。則上筒體設(shè)計(jì)壁厚取為 ?3?=58mm。球形下封頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)球形下封頭外徑選定為 ????=??=2418.6mm??下球形下封頭計(jì)算壁厚為：?4?′==?4?′==75.47mm400?4?+1.6??設(shè)1其中， ??4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 ?4?=75.50mm，球形下封頭內(nèi)徑為 ????=???-2?4?=1973.4mm。管板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)管板承壓部分直徑選定為 ??=???=2124.40mm。筒體根部壁厚與直徑比為 ?????=0.17。則管板計(jì)算壁厚為：′1?5?′=2???????設(shè)1?5?=360.15mm其中， ??為系數(shù)，根據(jù) ???????的值，查 TEMA標(biāo)準(zhǔn) ??=1.103；??5為管板許用應(yīng)力， 1800kg/mm2。管板設(shè)計(jì)壁厚取為 ?5?=360mm，堆焊層厚度取為 ?6?=8mm主要管道內(nèi)徑的設(shè)計(jì)?1??1?′0=10m/s，則主管道計(jì)算內(nèi)徑為：′ 4??1?1??1?′??= ′=0.62m1?? ???1′0?其中， ??1為一次側(cè)水流量， 2118.94kg/s；3?1?為一次側(cè)水比容， 0.00138m3/kg。主管道設(shè)計(jì)內(nèi)徑選定為 ?1???=0.62m，則主管道設(shè)計(jì)流速為：4??1?1??1?0= 2=9.75m/s。10 ???1??2蒸汽管道內(nèi)徑設(shè)計(jì)新蒸汽比容為： ?2?=?′′???+??′1-??=0.039m3/kg其中， ??′′為二次側(cè)飽和蒸汽比容， 0.03245m3/kg；?′?為二次側(cè)飽和水比容， 0.001319m3/kg。蒸汽管計(jì)算流速選定為 ?2?′=37m/s，則蒸汽管計(jì)算內(nèi)徑為：′ 4??2?2??2?′??= ??一次側(cè)水阻力計(jì)算U型管內(nèi)摩擦阻力計(jì)算1.傳熱管實(shí)際平均長(zhǎng)度為： ??=??總一次側(cè)水阻力計(jì)算U型管內(nèi)摩擦阻力計(jì)算1.傳熱管實(shí)際平均長(zhǎng)度為： ??=??總??+2?5?=11.34m。????=0.0193m，則一次側(cè)水流速為：4??1?1??1?= 2=5.9m/s，????2?考慮堵管后的流速為： ?1?′=1.05??1=6.20m/s。一次側(cè)雷諾數(shù)為：?1?′???Re==981005

?1??1?其中， ?1?為一次側(cè)水動(dòng)力粘度，查表得 8.833×10-5kg/(m·s)；?1?為一次側(cè)水比容，查表得 0.001378259m3/kg。摩擦阻力系數(shù)為： ??=0.3164Re-0.25=0.0117其中， ??2為新蒸汽質(zhì)量流速， 126kg/s。蒸汽管設(shè)計(jì)內(nèi)徑選定為 ??2??=0.42m，則蒸汽管設(shè)計(jì)流速為：4??2?2??2?= 2=35.47m/s。???2?2?給水管內(nèi)徑設(shè)計(jì)給水質(zhì)量流速為：??3=D+????D=127.26kg/s其中，D為蒸汽產(chǎn)量， 126kg/s。給水管計(jì)算流速選定為 ?3?′=3.98m/s，則給水管計(jì)算內(nèi)徑為：′ 4??3?3??3???= ′=0.21m3?? ????3其中， ?3?為二次側(cè)給水比容，查表得 0.001187m溫度修正系數(shù)為：/kg溫度修正系數(shù)為：給水管設(shè)計(jì)內(nèi)徑選定為 ??3??=0.22m，則給水管設(shè)計(jì)流速為：4??3?3???3= 2=3.98m/s。3 ???3??2第四節(jié)蒸汽發(fā)生器的水力計(jì)算??=(?1??1?′)0.14=0.9934，其中， ?1?為一次側(cè)水平均溫度下的動(dòng)力粘度， 查表得8.83×10-5kg/(m·s)；?1?′為一次側(cè)水平均壁溫下動(dòng)力粘度，查表得 9.26×10-5kg/(m·s)。一次側(cè)摩擦阻力為：???1?′2????1?=?????2?1??1?=75210Pa。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： ????=????2?8=2.01m2，其中 ??為下封頭內(nèi)徑，? 2.26m。進(jìn)口管截面積為： ??1=???1?2?4=0.30m2，其中 ??1?為進(jìn)口管內(nèi)徑，? 0.62m。面積比為： ??1????=0.1493。突擴(kuò)阻力系數(shù)為： ?1?=0.7。由進(jìn)口管至進(jìn)口水室的突擴(kuò)阻力為：?1??2??1??????1?=?1?1??1??=23960Pa2其中， ?1??為進(jìn)口管水流速，? ?1???=??10=9.71m/s；?1???為進(jìn)口處水密度，查表得 703.63kg/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) ?2?選定為 0.9，則在進(jìn)口水室內(nèi)轉(zhuǎn)彎的阻力為：?1??2??1??????2?=?2? =29810Pa。2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) ?3?選定為 0.5，則由進(jìn)口水室至傳熱管束的突縮阻力為：??1′2?1???

???3?=?3?1 =5383Pa2其中， ?1′?為傳熱管內(nèi)考慮堵管后的水流速， 5.9m/s。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) ?4?選定為 0.5，則在U型管彎頭內(nèi)轉(zhuǎn)彎 180°的局部阻力為：??1′2??1

???4?=?4?121=6940Pa其中， ?1?為傳熱管一次側(cè)水平均溫度下的密度，查表得 745.68kg/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) ?5?選定為 0.6，則由傳熱管束至出口水室的突擴(kuò)阻

力為：??1′2??2???5?=?5?12=8354Pa2其中， ?2?為傳熱管出口處水密度，查表得 745.68kg/m3。在出口水室內(nèi)轉(zhuǎn)彎的局部阻力出口管內(nèi)流速為： ??2=??1(?2???1)=9.45m/s。水室內(nèi)轉(zhuǎn)彎阻力系數(shù) ?6?選定為 0.9，則在出口水室內(nèi)轉(zhuǎn)彎的局部阻力為：??22?2????6?=?6?222=12832Pa。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) ?7?=0.44。由出口水室至出口接管的突縮阻力為：??22?2????7?=?7?222=15955Pa?？傋枇傆?jì)算阻力為：7???=??????+ ?????=154484Pa。?=?1設(shè)計(jì)阻力為：???設(shè)?=1.1????=169932Pa。II.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 ??0=7.0m。下降空間當(dāng)量直徑為： ???=???下?-?????=0.18m。摩擦系數(shù)為：???=???=1(1.74+2lg?2?Δ??)=0.019其中，Δ為下降空間絕對(duì)粗糙度， 0.00015m。下降空間截面積為： ????=??(???下?2-??????2)4=0.621m2，其中， ???下?為下筒體內(nèi)徑， ????為襯筒外徑。?以循環(huán)倍率 ????=3為例：下降空間水流速為： ???=???????????=0.794m/s。??為新蒸汽產(chǎn)量， 126kg/s；

????為下降空間水比容，近似取為飽和比容，查表得 0.00129m3/kg局部阻力系數(shù)和為：??=?????+????????+?????=3TOC\o"1-5"\h\z其中， ?????為入口阻力系數(shù)，? 1；??????為出口阻力系數(shù)，?? 1；????為定位裝置阻力系數(shù)， 1。??0??0?????=???? +?? ????????2?????????=910Pa。23其中， ????為下降空間水密度，近似取飽和密度，查表得 777.57kg/m。上升空間阻力1.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 ??′=12根。上升空間流通面積為： ????=??[?????2?-(2??+??)′???2]4=2.28m2，其中，????為下筒體內(nèi)徑，? ??為實(shí)際 U型管數(shù)， ???為傳熱管外徑。4??4???????= =0.038m????[?????+(2??+??)′???] .m循環(huán)速度為： ????=??????′?????=0.216m/s，其中， ??′為二次側(cè)飽和水比容，查表得 0.00129m3/kg。出口水相折算速度為：?′??2=???-1???′?????=0.144m/s。水相平均折算速度為： ?′??=支撐板開(kāi)孔設(shè)計(jì)上升流道單元面積為： ???=支撐板數(shù)目選定為 ??=6個(gè)，支撐板開(kāi)孔設(shè)計(jì)為四葉梅花孔。支撐板單元開(kāi)孔面積設(shè)計(jì)為：面積比為： ?支撐板開(kāi)孔設(shè)計(jì)上升流道單元面積為： ???=支撐板數(shù)目選定為 ??=6個(gè)，支撐板開(kāi)孔設(shè)計(jì)為四葉梅花孔。支撐板單元開(kāi)孔面積設(shè)計(jì)為：面積比為： ??????=0.22。出口汽相折算速度為： ???′′?2=???′′?/????=2.204m/s，其中， ?′′?為二次側(cè)飽和蒸汽比容，查表得 0.039m3/kg。汽相平均折算速度為： ??′′??=21??′′?2=1.102m/s。分相摩阻系數(shù)的計(jì)算水相雷諾數(shù)為： Re??1??=??′???????=52404，其中 ???為水相運(yùn)動(dòng)粘度，查表得1.28×10-7m2/s。汽相雷諾數(shù)為： Re???1?=??′′???????=57714，其中 ????為汽相運(yùn)動(dòng)粘度，查表得7.11×10-7m2/s。

水相摩阻系數(shù)為： ????1??=0.3164Re??1??-0.25=0.02。汽相摩阻系數(shù)為： ????1?=0.3164Re???1?-0.25=0.0196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：??????′?=418.85。局部阻力=418.85。局部阻力(????)?????=???1??????′=29.77Pa

???2??其中， ????為管束直管段高， 4.437m。按折算速度計(jì)算的汽相摩擦阻力為：1 ???????參量X1為： X1=(????)?????=3?????1????2?參量X1為： X1=(?????)????(?????)????=1.579。(4)由于是t-t工況，系數(shù)分水相折算系數(shù)?1?=20，則：2 ?1????1?2=1+ +X112=14.07。X12分汽相折算系數(shù)水相摩擦阻力為：汽相摩擦阻力為：上升空間摩擦阻力的計(jì)算

上升空間摩擦阻力為：????12=1+?1?X1+X12=35.07。(?????)???=???1?2?????????=?418.85Pa。(????)???=???12??????????=418.85Pa。???????=(????)???+(????)???2.(1)2.(1)????(2??+?′?)=668mm2。???=147mm2。則查圖可知，局部阻力系數(shù)為： ????=40。(2)分相局部阻力計(jì)算(2)按折算速度計(jì)算的水相局部阻力為：

(???)?????=???????2?′??2?′=3012Pa。按折算速度計(jì)算的汽相局部阻力為：1.565。1=2.510。(???)??????=13?????2???′′??′′21.565。1=2.510。參量 X2為： X2= (???)??????(????)?????=參數(shù) ????為： ????=(0.19+0.92???????)-參數(shù) ??為： ??=???+???-1=2.908。分水相折算系數(shù)為：分汽相折算系數(shù)為：???2?2=1+分汽相折算系數(shù)為：???2?2=1+??+X212=3.268。X22????221+??X2+X22=7.994。水相局部阻力為：(????(????)???=??2?2?????????=?9843Pa。汽相局部阻力為：(????)???=????22??????????=9843Pa。(3)上升空間局部阻力的計(jì)算

上升空間局部阻力為：(????)???+(????)???彎管區(qū)阻力?????==彎管區(qū)阻力?????=3.(1)分相摩擦阻力系數(shù)計(jì)算管束彎頭最大節(jié)圓直徑為： ???=????-????=2.0944m。彎管區(qū)重心至圓心距離： ???=0.2212???=0.4444m。計(jì)算沖刷排數(shù) ??0′=??????-1=14.43,取整為 ??′=14。水相雷諾數(shù)為： Re??2??=?′??2??????=41922。汽相雷諾數(shù)為： Re???2?=?′′??2???????=115430。水相摩擦阻力系數(shù)為：???2??=40.044+0.008??2Re??2??-0.15=0.318。??2?? (?1?-1)?? ??2??其中，系數(shù) ?1?=?2?=?????=1.4；系數(shù)??=0.43+1.13?1?=1.237。汽相摩擦阻力系數(shù)為：????2?=40.044+0.008??2 Re???2?-0.15=0.273。???2? (?1?-1)?? ???2?(2)分相阻力計(jì)算(2)分相阻力計(jì)算折算水相阻力為：′2???2

(??折算水相阻力為：′2???2

(?????)???=???′???2??2???2′?=35.715Pa。折算汽相阻力為：1′ ?′′??22(?????)????= ??′?????2???2=78.402Pa。??????3 ???2?2??′′參量X3為： X3=(?????)????(?????)????=0.675。t-t工況，系數(shù) ?2?=20，則：分水相折算系數(shù)???3?2=1+?2?+12=32.828。?3? X3X32分汽相折算系數(shù)????32=1+?1?X3+X32=14.954。水相摩擦阻力為：2(?????)??=???3?2?????????=?1172Pa。汽相摩擦阻力為：(?????)??=????32??????????=1172Pa。)彎管區(qū)阻力計(jì)算彎管區(qū)阻力為：加速阻力?????=(?????)??+(?????))彎管區(qū)阻力計(jì)算彎管區(qū)阻力為：加速阻力?????=(?????)??+(?????)??2=1172Pa管束出口質(zhì)量含汽率為：管束出口體積含汽率為：???=1???=0.333。管束出口截面含汽率為：???=????′′???????′′+(1-???)?′?=0.939。????=???????=0.833，其中系數(shù) ???=0.833+0.05ln???=0.887，????單位為 MPa。質(zhì)量流速為： ??=?????′=167.65kg/(??2??)?。加速阻力為：????=??21-?????+?????-??′=207.76Pa。?? 1-??? ????流量分配孔阻力單元開(kāi)孔面積與單元面積比值為： ???′????′=0.405，其中 ???′為孔板單元面積， 533mm2；????′為單元開(kāi)孔面積， 216mm2。查表得阻力系數(shù) ????為： ????=8?？装寰植孔枇椋???2?????=??????=145.12Pa。2??上升空間阻力上升空間阻力為：?????=?????+?????+?????+?????+?????=11786.73Pa。汽水分離器阻力汽水分離器阻力給定為： ??????=12600Pa。循環(huán)總阻力循環(huán)總阻力為：???總?=?????+?????+??????=25296.73Pa。III.運(yùn)動(dòng)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 ??0=7.0m。下降空間下端壓力為： ??????=????+??????0?=505330Pa。飽和水焓對(duì)壓力的變化率為：Δ?Δ??=?(?????-?????)(??????-????)=0.0711J/(kg?Pa)其中， ????為????????壓力下的飽和水比焓，查表得?? 1.159*10^6J/kg，???為????壓力下的飽和水比焓，查表得 1155100J/kg。循環(huán)水量為： ??=??????=378kg/s。預(yù)熱段高度為：????-??????????-????????=????Δ??+Δ??(??????0?-?????)2??????????+??其中， ????為給水比焓， 944880J/kg；Δ??Δ????????Δ????=0.583???????為下降空間阻力；??為傳熱管熱負(fù)荷。運(yùn)動(dòng)壓頭計(jì)算蒸發(fā)段高度為： ????1=?????-????=4.907??，?????為管束總高。?管束上方區(qū)段高度為： ????2=??0-??????=1.51m。蒸發(fā)段平均質(zhì)量含汽率為： ?1?=???2=0.167。蒸發(fā)段平均體積含汽率為：?1?=?1????1??′′?+(1-?1?)?′?=0.858。蒸發(fā)段平均截面含汽率為： ??1=????=0.761。管束上方區(qū)段平均截面含汽率為： ??2=????=0.833。蒸發(fā)區(qū)段運(yùn)動(dòng)壓頭為：???1=??′-??′′???1?????1=27528.91Pa。管束上方區(qū)段壓頭為：????2=??′-??′′???2?????2=9272.79Pa。運(yùn)動(dòng)壓頭為： ????=???1+???2=36801.70Pa。第五節(jié)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(dòng)壓頭列表并作圖：循環(huán)倍率 ????345循環(huán)總阻力 ???總?/Pa25296.7334274.8145019.35運(yùn)動(dòng)壓頭 ????/Pa36801.734951.0633828.79循環(huán)倍率的確定4，滿足核電站電站蒸汽發(fā)生器滿負(fù)荷運(yùn)行要求。

4，滿足核電站電站蒸汽發(fā)生器滿負(fù)荷運(yùn)行要求。1蒸汽發(fā)生器熱力計(jì)算表熱平衡序號(hào)項(xiàng)目單位公式及來(lái)源數(shù)值1一回路放熱量符kW給定231210.992一回路工作壓力Qp1Pa給定1.5*10^73一回路水進(jìn)口溫t1℃給定3104一回路水出口溫 度t1℃給定2905度一回路水平均溫度ta℃12t1 t13006一回路水進(jìn)口焓i1kJ/Kg查表1396.047一回路水出口焓i1kJ/Kg查表1285.828蒸發(fā)器熱效率給定0.999一回路水流量G1kg/sQ/(i1’-i1″)2118.9410二回路工作壓力psPa給定5*10^611二回路飽和溫度ts℃查表26412二回路水飽和焓iskJ/kg查表1155.1413二回路給水溫度tf℃給定22014二回路給水焓ifKJ/Kg查表944.8815汽化潛熱rkJ/Kg查表1639.0416蒸汽干度x給定0.9917排放系數(shù)Cs給定0.0118Dkg/sQ126二回路蒸汽產(chǎn)量rx1.01isif19二回路排污量Dbdkg/sCsD1.26序項(xiàng)目符號(hào)單位公式及來(lái)源數(shù)值號(hào)20傳熱管外徑dom選定0.02221傳熱管內(nèi)徑dim選定0.019322單管流通面積a2m1di242.93*10^-423U型管數(shù)目n結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)定169624一回路流通面積A2mna0.49725一回路水平均比容1m3/Kg查表0.00137826一回路水流速u(mài)1m/sG11A5.927一回路水導(dǎo)熱系數(shù)1W/m·℃查表0.558928一回路水動(dòng)力粘度1kg/m·s查表8.83*10^-529一回路水普朗特?cái)?shù)Prf查表0.865730一回路水雷諾數(shù)Refu1di/119.33*10^531一回路側(cè)放熱系數(shù)12W/m2·℃1 0.8 0.40.023 1Ref0.8Prf0.4di3800632傳熱管導(dǎo)熱系數(shù)wW/m2·℃給定17.433傳熱管壁熱阻Rw2m2·℃/WRW dolndo2wdi82876634污垢熱阻Rf2m2·℃/W按Inconel—600選定0.26*10^-435二回路側(cè)放熱系數(shù)22W/m2·℃0.150.72 0.557psq3047336傳熱系數(shù)k2W/m2·℃1d1 1Rw Rfkdii o5833.6537大端溫差tmax℃t1ts46.0938小端溫差tmin℃t1ts26.0939對(duì)數(shù)平均溫差tln℃tmax tminlntmaxtmin35.1540熱負(fù)荷q2W/m2qtln20505241計(jì)算傳熱面積2mQ103q1152.65F42傳熱裕度系數(shù)選定1.143設(shè)計(jì)傳熱面積F設(shè)2mCF1267.92三、管束結(jié)構(gòu)1傳熱管總長(zhǎng)L總mF設(shè) do181002排列方式正方形3節(jié)距tm選定0.03084最小 U型管節(jié)園直D節(jié)m4t0.12325徑實(shí)際布管數(shù)n根結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)定17046管束直徑Dtbm結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)定2.03287彎管總長(zhǎng)L彎m結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)定1969.638直管總長(zhǎng)L直mL總—L彎151339管束直段高H直mL直/2n4.4410管束彎段高H彎mRmax1.0511管束總高HtbmH直+H彎5.4912傳熱管實(shí)際平均長(zhǎng)lm（L總/n）+2管板厚11.3413度最長(zhǎng)管子長(zhǎng)lmaxmRmax+2H直+2管板厚12.8914最短管子長(zhǎng)lminmRmin+2H直+2管板厚9.79序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位公式與來(lái)源數(shù)值1冷卻劑平均比容1m3/Kg查表1.38*10^-32主管道計(jì)算流速u(mài)10m/s選?。?8~12m/s10

3主管道計(jì)算內(nèi)徑d1im4G11 u100.624主管道設(shè)計(jì)內(nèi)徑d1im選取0.625主管道設(shè)計(jì)流速u(mài)10m/s4G11d12i9.756新蒸汽比容2m3/Kgx1x0.0397蒸汽管計(jì)算流速u(mài)2m/s選?。?30~40m/s378蒸汽管計(jì)算內(nèi)徑d2im4G22u20.409蒸汽管設(shè)計(jì)內(nèi)徑d2im選取0.4210蒸汽管設(shè)計(jì)流速u(mài)2m/s4G22d2i35.4711二回路給水比容3m3/Kg查表1.19*10^-312給水管計(jì)算流速u(mài)3m/s選取： 2~5m/s4.413給水管計(jì)算內(nèi)徑d3im4G33u30.2114給水管設(shè)計(jì)內(nèi)徑d3im選取0.2215給水管設(shè)計(jì)流速u(mài)3m/s4G33 d32i3.98

附錄2蒸汽發(fā)生器水動(dòng)力計(jì)算表項(xiàng)目 符號(hào) 單位 公式及來(lái)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1傳熱管實(shí)際平均長(zhǎng)度lm結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)11.342當(dāng)量直徑dim結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)0.01933一回路水流量G1kg/s熱工計(jì)算定2126.114一回路水平均比容1m3/kg查表1.38*10^-35一回路水流速u(mài)1m/s熱工計(jì)算定5.96考慮堵管后流速u(mài)1m/s1.05u16.207一回路水雷諾數(shù)Reu1di11熱工計(jì)算定9810058摩擦阻力系數(shù)0.3164Re-0.250.01179平均溫度下動(dòng)力粘度1kg/ms查表8.83*10^-510壁溫下動(dòng)力粘度1kg/ms按12tats查表9.26*10^-511溫度修正系數(shù)1 10.140.993412摩擦阻力PfPa2H直 u1de 175210二、局部阻力計(jì)算13下封頭內(nèi)徑D1m結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)定2.2614水室截面積Fc2mD2812.0115進(jìn)口管內(nèi)徑d1im選定0.6216進(jìn)口管截面積A12m2d1i40.3017比值A(chǔ)1Fc0.149318突擴(kuò)阻力系數(shù)1查表0.7

19一回路水入口處比容1im3/kg查表1.42*10^-320一回路水入口處密度1i3kg/m11i703.6321入口管內(nèi)流速u(mài)1im/s熱工計(jì)算定9.7122從入口管至水室阻力P1Pa2u1i 1i122396023水室轉(zhuǎn) 彎45°阻力系數(shù)查表0.924水室轉(zhuǎn)彎 45°阻力P2Pau1i 1i222981025傳熱管流道截面A2m熱工計(jì)算定0.497026考慮有堵管后截面A′2mA/1.050.473327系數(shù)AFc0.235528傳熱管入口阻力系數(shù)查表0.429傳熱管入口阻力P3Pau1 1i32538330U型管轉(zhuǎn)180阻°力系數(shù)4查表0.531U型管轉(zhuǎn) 180°阻力P4Pau12 142694032傳熱管出口阻力系數(shù)5查表0.633出口處水比容2m3/kg查表1.34*10^-334出口處水密度2kg/m312745.6835傳熱管出口阻力P5Pau12 252835436出口管內(nèi)流速u(mài)2m/sG12A19.4537水室轉(zhuǎn)彎阻力系數(shù)ξ6查表0.938水室轉(zhuǎn)彎阻力P6Paξ6u2221283239出口管突縮阻力系數(shù)ξ7查表0.4840出口管突縮阻力P7Paξ7u222215955三、總阻力

41總阻力PPa7Pf Pi1i15448442設(shè)計(jì)阻力P設(shè)Pa11P169932Ⅱ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2202202203二回路飽和溫度tS℃查表2642642644下降空間水比容vdm3/kg近似取飽和比容1.29*10^-31.29*10^-31.29*10^-35下降空間水密度d3kg/m1vd777.57777.57777.576入口阻力系數(shù)ξin選取1117出口阻力系數(shù)out選取1118定位裝置阻力系數(shù)ξf選取1119下降空間高度H0m結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)定7.07.07.010套筒外徑Dw0m結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)定2.162.162.1611下筒體內(nèi)徑Dsim結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)定2.342.342.3412下降空間當(dāng)量直徑DemDsi— Dwo0.180.180.1813絕對(duì)粗糙度m選定1.5*10^-41.5*10^-41.5*10^-414摩擦系數(shù)d1(1.74 21gDe)220.0190.0190.01915下降空間截面積Fd2m22Ds2i Dw2o40.6210.6210.62116下降空間水流速u(mài)dm/sCRDdFd0.7941.0541.31717下降空間阻力PdPa(Ho )ud2dde 291016142524二、上升空間阻力

1、摩擦阻力1飽和水比容vm3/kg查表1.29*10^-31.29*10^-31.29*10^-32飽和水密度3kg/m1v777.61.777.61777.613飽和蒸汽比容vm3/kg查表0.0390.0390.0394飽和蒸汽密度3kg/m1v25.3625.3625.365套筒內(nèi)徑Dw1m結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)定2.142.142.146傳熱管外徑d0m熱工計(jì)算定0.0220.0220.0227支撐板定位拉桿數(shù)量n根結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)定1212128上升空間流通面積Fu2m4[Dw21 2nndo2)]2.282.282.289上升空間當(dāng)量直徑dem4Fu[Dwi2nndo]0.0380.0380.03810循環(huán)速度uom/sCRDv'Fu0.2160.2870.35911出口水相折算速度uo2m/s(CR1)Dv'Fu0.1440.2160.28712水相平均折算速度uom/s12uo uo20.1800.2520.32313出口汽相折算速度uo2m/sDv"Fu2.2042.2042.20414汽相平均折算速度uo1uo221.1021.1021.10215水相運(yùn)動(dòng)粘度vlm2/s查表1.28*10^-71.28*10^-71.28*10^-716汽相運(yùn)動(dòng)粘度vgm2/s查表7.11*10^-77.11*10^-77.11*10^-717水相雷諾數(shù)Relouodevl52404733649432618汽相雷諾數(shù)Regouodevg57714277145771419判別流態(tài)臨界值 :1000紊流紊流紊流20管束直段高Hsm結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)定4.4374.4374.43721水相摩阻系數(shù)lo0.3164Relo0.250.02000.01870.017822汽相摩阻系數(shù)go0.3164Reg0o.25g0.01960.01960.019623按折算速度計(jì)算的水相摩擦阻力PfloPa2Hsuolode 229.7757.0785.93

24按折算速度計(jì)算的汽相摩擦阻力PfgoPa1 Hsuo2 "3gode211.9411.9411.9425參量 XPflo Pfgo1.5791.5791.57926l2查圖或計(jì)算14.0710.578.60272g查圖或計(jì)算35.0748.3461.8428水相摩擦阻力PflPal2 Pf lo418.85577.24738.5529汽相摩擦阻力PfgPa2g Pfgo418.85577.24733.5530摩擦阻力PfPaPfl Pfg2418.85577.24733.552、局部阻力1支撐板數(shù)目N個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)定6662上升流道單元面積Au2mm結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)定6686686683支撐板單元開(kāi)孔面au2mm結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)定1471471474面積比au/Au0.220.220.225局部阻力系數(shù)l查圖4040406按折算速度計(jì)算的PlloPaNluo2l23012590397587按折算速度計(jì)算的PlgoPa21Nluo321231123112318參量 XPllo Plgo1.5652.1892.8159二回路工作壓力psPa給定5*10^65*10^65*10^610臨界壓力pcPa查水蒸汽表2.206*10^72.206*10^2.206*10^711參數(shù) ZRR0.190.92pspc2.5102.5102.51012參數(shù) KZR1ZR2.9082.9082.908132l1K12XX23.2682.5372.1592g21KXX27.99412.16117.110水相局部阻力PllPal2 Pllo98431495721700汽相局部阻力PlgPa2g Plgo98431495721700

局部阻力PlPaPll Plg298431495721700序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位公式及來(lái)源數(shù)值3、彎管區(qū)阻力1管束彎頭最大節(jié)園dbm結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)定2.09442.09442.09442彎管區(qū)重心至園心ysm0.2122db0.44440.44440.44443節(jié)距tm結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)定0.03080.03080.03084計(jì)算沖刷排數(shù)N'ys 1（取整數(shù) ）1414145系數(shù)x1=x2t/do1.41.41.46系數(shù)n1.130.43x11.2371.2371.2377水相雷諾數(shù)Relouo2devl4192262883838448汽相雷諾數(shù)Regouo2devg1154301154301154309水相磨擦阻力系數(shù)lox1=x240.08x20.044 2(x11)nRe0.15Relo0.3180.3000.28610汽相磨擦阻力系數(shù)gox1=x240.08x0.044 2n(x11)n0.15Rego0.2730.2730.27311水相阻力Pb loPauo2Nlo235.71575.618128.75412汽相阻力PbgoPa1 uo2Ngo3278.40278.40278.40213參量 XPblo Pbgo0.6750.9821.28142lo查圖或計(jì)算 （同摩擦阻力 ）32.82822.40217.216152go查圖或計(jì)算 （同摩擦阻力 ）14.95421.60628.27216水相阻力PblPal2o Pbl11721694221617汽相阻力PbgPa