Интенсификация теплообмена парогенератора АЭС

Введение 6
1 Анализ существующих методов интенсификации конвективного теплообмена в парогенераторном оборудовании современных АЭС 8
1.1 Формирование критериев выбора оптимального метода интенсификации теплообмена 8
1.2 Применение метода интенсификации теплообмена с использованием кольцевых периодических выступов 10
1.3 Интенсификация теплообмена с применением закрутки
потока в трубах с помощью винтовых вставок 13
1.4 Применение интенсификаторов типа «диффузор-конфузор» 15
2 Описание тепловой схемы АЭС и конструкционные особенности парогенератора ПГВ-1000 16
2.1 Описание тепловой схемы АЭС 16
2.2 Конструкционные особенности парогенератора ПГВ-1000 для реакторной установки ВВЭР-1000 20
3 Проведение расчетов основных параметров
парогенератора ПГВ-1000 32
3.1 Тепловой расчет парогенератора ПГВ-1000 функционирования реакторной установки ВВЭР-1000 без учета интенсификации его теплообмена 32
3.2 Тепловой расчет с нанесением кольцевых накаток на трубки теплообменного пучка теплообмена парогенератора ПГВ-1000 реакторной установки ВВЭР-1000 41
3.3 Гидравлический расчет оценки необходимых затрат на прокачку теплоносителя через парогенератор ПГВ-1000 без учета интенсификации его теплообмена 46
3.4 Гидравлический расчет прокачки теплоносителя для ПГВ-1000 с применением интенсификации методом нанесения кольцевых периодических накаток 49
3.5 Компоновочный расчет парогенератора ПГВ-1000 для реакторной установки ВВЭР-1000 54
3.6 Оценка эффективности тепловой интенсификации ПГВ-1000 с применением метода нанесения кольцевых накаток на трубки теплообменного пучка парогенератора 61
Заключение 67
Список использованной литературы 68
Приложение А – Презентация Магистерской диссертации 71

Весь текст будет доступен после покупки

Все большее количество стран сегодня приходят к необходимости начала освоения мирного атома. Мировой уровень выделяемого углекислого газа составляет около 32 млрд тонн в год и продолжает расти. Прогнозируется, что к 2030 году объем выделяемого углекислого газа превысит 34 млрд тонн в год.
Решением проблемы может стать активное развитие ядерной энергетики, одной из самых молодых и динамично развивающихся отраслей глобальной экономики.
Установленные мощности мировой атомной энергетики составляют 397 гигаватт. Если бы вся эта мощность генерировалась за счет угольных и газовых источников, то в атмосферу ежегодно выбрасывалось бы дополнительно около 2 млрд тонн углекислого газа. По оценкам межправительственной группы экспертов по изменению климата, все бореальные леса (таежные леса, расположенные в северном полушарии) ежегодно поглощают около 1 млрд тонн СО2, а все леса планеты – 2,5 млрд тонн углекислоты. То есть, если за критерий взять влияние на уровень СО2 в атмосфере, атомная энергетика соизмерима с «экологической мощностью» всех лесов планеты.
Исследуя тематику эффективности применения АЭС, можно отметить, что важное место в данной области ядерных технологий занимают процессы теплообмена в АЭС. Эффективность и надежность теплообменных аппаратов АЭС имеют большое значение для экономичной работы всей АЭС в целом. Таким образом вопросам расчета, проектирования, и эксплуатации теплообменных аппаратов АЭС, а также перспективным разработкам по их совершенствованию необходимо уделять должное внимание. Совершенствование теплообменного оборудования атомных электростанций может позволить не только снизить расход дорогостоящих материалов для вновь создаваемых энергоблоков, но уменьшить их габариты, а также облегчить компоновку энергоблока АЭС в целом.

Весь текст будет доступен после покупки

1.1. Формирование критериев выбора оптимального метода интенсификации теплообмена.

Рассматривая объект исследования настоящей работы, которым являются методы интенсификации конвективного теплообмена в парогенераторном оборудовании АЭС, необходимо провести анализ существующих методов интенсификации теплообмена на современном парогенераторном оборудовании.
Теплообменные аппараты нашли широкое применение во многих областях хозяйственной деятельности, авиационно-космической, энергетической, химической, нефтеперерабатывающей, пищевой промышленности, холодильной и криогенной технике, в системах отопления, горячего водоснабжения, кондиционирования, различных тепловых двигателях. В связи с ростом энерговооружённости космических аппаратов, энергонапряженности устройств, повышением требований к возможным режимам регулирования систем достаточно актуально стоит вопрос изучения возможных процессов интенсификации теплообмена. Уменьшение массогабаритных характеристик теплообменников за счет процессов интенсификации особенно имеет большое значение в ракетно-космической технике. Такой процесс позволит увеличить массу полезного груза, выводимого на орбиту, при тех же энергозатратах и в целом повысить тактико-технические характеристики ракетоносителей и космических аппаратов.
Опыт создания и эксплуатации различных теплообменных аппаратов показал, что разработанные к настоящему времени методы интенсификации теплообмена обеспечивают снижение габаритов и металлоемкости (массы) устройств в 1,5...2,0 и более раза по сравнению с аналогичными серийно выпускаемыми устройствами при одинаковой тепловой мощности и мощности, используемой на прокачку теплоносителей.
В настоящее время предложены и исследованы разнообразные методы интенсификации конвективного теплообмена. Применительно к течению однофазных теплоносителей используются турбулизаторы потока на поверхности, шероховатые поверхности и поверхности, развитые за счет оребрения, закрутка потока спиральными рёбрами, шнековыми устройствами, завихрителями, установленными на входе в канал, подмешивание к потоку жидкости газовых пузырей, а к потоку газа - твердых частиц или капель жидкости, вращение или вибрация поверхности теплообмена, пульсации теплоносителя, воздействие на поток электростатических полей, отсос потока из пограничного слоя, струйные системы. Эффективность интенсификации для разных способов при существенно различных затратах энергии различна.
Выбор оптимального метода интенсификации теплообмена определяется многими условиями, которые в каждом конкретном случае должны быть учтены.
Важнейшими из этих условий являются:
- цели и задачи интенсификации теплоотдачи в конкретном классе ТУ;
- величина допустимых энергетических затрат на интенсификацию теплообмена и вид располагаемой для этого энергии;
- гидродинамическая структура потока, в котором требуется интенсифицировать теплоотдачу; характер распределения плотности тепловых потоков или поле температур в теплоносителе; доступные способы управления структурой потока;
- технологичность изготовления ТУ с интенсификацией теплоотдачи, удобство и надежность в эксплуатации.
Задачи исследования. В задачи исследования входят:
- разработка методики исследования теплоотдачи и гидравлического сопротивления в трубах с различными интенсификаторами, создание соответствующих экспериментальных участков, разработка методики обработки экспериментальных данных;
- проведение экспериментов по исследованию теплоотдачи и гидравлического сопротивления внутри труб с турболизаторами;
- анализ и обобщение опытных данных по теплоотдаче и гидравлическому сопротивлению в трубах с интенсификаторами.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Nеwtоn I. Sсаlа grаduum саlоris. Рhilоsорhiсаl Trаnsасtiоn оf thе Rоуаl Sосiiеtу оf Lоndоn. 1701. vоl.22-1701. рр.824-829, перевод с латин. В Рhilоsорhiсаl Trаnsасtiоnоf thе Rоуаl Sосiеtу оf Lоndоn. 1809. vоl.IV. рр.572-575.
2. W.B. Snоw Stеаm-bоilеr рrасtiсе in its rеlаtiоn tо fuеls аnd thеir соmbustiоn аnd thе есоnоmiс rеsults оbtаinеd with vаriоus mеthоds аnd dеviсеs. Nеw Уоrк, Jоhn Wilеу & sоns, 1899 г.
3. J.M. Whithаm Thе еffесt оf rеtаrdеrs in firе tubеs оf stеаm bоilеrs. Strееt Rаilwау Jоurnаl, т.12, № 6, 1896, с. 376
4. W. Кеnt Stеаm-bоilеr есоnоmу. А trеаtisе оf thе thеоrу аnd рrасtiсе оf fuеl есоnоmу in thе ореrаtiоn оf stеаm-bоilеrs. Nеw Уоrк, Jоhn Wilеу & sоns, 1915 г.
5. G.S. Willits Sеrvе`s ribbеd bоilеr-tubе. Jоurnаl оf Аmеriсаn Sосiеtу оf Nаvаl Еnginееrs. т.3, август, 1891 г.
6. И.А. Попов, Х.М. Махянов, В.М. Гуреев Интенсификация теплообмена. Казань, Центр инновационных технологий. 2009 г. 559с.
7. Bеrglеs, А. Е., Nirmаlаn, V., Junкhаn, G. H., аnd Wеbb, R. L.. Bibliоgrарhу оf Аugmеntаtiоn оf Соnvесtivе Hеаt аnd Mаss Trаnsfеr, II, Rероrt HTL-31,ISU-ЕRI- Аmеs-84221, Hеаt Trаnsfеr Lаbоrаtоrу, Iоwа Stаtе Univеrsitу, Аmеs,IА. 1983.
8. Bеrglеs, А. Е., Jеnsеn, M. К., аnd Shоmе, B.. Bibliоgrарhу оn Еnhаnсеmеnt оf Соnvесtivе Hеаt аnd Mаss Trаnsfеr, Rероrt HTL-23, Hеаt Trаnsfеr Lаbоrаtоrу, Rеnssеlаеr Роlуtесhniс Institutе, Trоу, NУ. 1995.
9. Ю.Ф. Гортышов, И.А. Попов, Н.Н. Зубков, С.И. Каськов. А.В. Щелчков Кипение воды на микроструктурированных поверхностях. Труды Академэнерго, 2012, №1
10. В.Б. Кунтыш, А.Б. Сухоцкий Тепловая эффективность вихревой интенсификации теплоотдачи газового потока при продольном и поперечном обтекании круглотрубных поверхностей. Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. 2015, №4

Весь текст будет доступен после покупки