Оптимизация конструкции парогенератора ПГВ-1000 для АЭС с ВВЭР-1000

Ведомость бакалаврской работы 6
Введение 7
1 Описание тепловой схемы АЭС и конструкции парогенератора
ПГВ-1000 для реакторной установки ВВЭР-1000 13
1.1 Описание тепловой схемы АЭС 13
1.2 Описание конструкции парогенератора 17
2 Исходные данные и расчет основных параметров
парогенератора ПГВ-1000 28
2.1 Исходные данные 28
2.2 Тепловая мощность парогенератора, расход теплоносителя,
t,Q – диаграмма парогенератора 29
3 Расчет геометрических характеристик парогенератора 31
3.1 Выбор материала и диаметра труб теплопередающей поверхности
и коллектора теплоносителя, материала корпуса 31
3.2 Расчет толщины стенок труб теплопередающей поверхности,
входной и выходной камер коллектора теплоносителя 32
3.3 Определение числа труб теплопередающей поверхности 35
4 Тепловой расчет парогенератора 36
4.1 Расчет площади теплопередающей поверхности испарительного
участка парогенератора 36
4.2 Определение коэффициента теплопередачи, площади теплопере-
дающей поверхности, длины труб испарительного участка ПГ 42
4.3 Расчет площади теплопередающей поверхности экономайзерного
участка парогенератора 43
4.4 Расчет площади теплопередающей поверхности, длины и массы
труб парогенератора 45
5 Конструкционный расчет парогенератора 46
5.1 Конструкционные характеристики пучка труб теплопередающей поверхности парогенератора 46
6 Гидродинамический расчет парогенератора 58
6.1 Гидравлическое сопротивление первого контура парогенератора 58
6.2 Гидравлическое сопротивление второго контура парогенератора 62
7 Расчет стоимости изготовления парогенератора 64
7.1 Выбор оптимальной скорости теплоносителя 67
Заключение 72
Список использованных источников 73

Весь текст будет доступен после покупки

Атомная энергетика – это важнейшая подотрасль энергетической отрасли, занимающаяся производством электрической и тепловой энергии путём пре образования ядерной энергии.
Атомная энергетика занимает существенную долю (около 10 %) в мировом объеме производства электроэнергии. Она включает в себя более 443 атомных реакторов, которые расположены в 32 странах мира, и суммарно производят 393,3 ГВт электрической мощности (по данным на конец 2020 г.) [1]. Лидером по количеству АЭС на территории страны являются США (более 100 энергоблоков), а также атомная энергетика играет огромную роль в электроэнергетике Франции (59 энергоблоков, производящих 75 % электроэнергии в стране). В Японии действуют 55 ядерных энергоблоков, вырабатывающих 40 % от общего объема производства электроэнергии в стране [2].
Российская атомная отрасль является одной из передовых в мире по уровню научно-технических разработок в области проектирования реакторов, ядерного топлива, опыту эксплуатации атомных станций, квалификации персонала АЭС. В общей сложности на АЭС России в эксплуатации находятся 37 энергоблоков (включая два реактора плавучей атомной теплоэлектростанции) суммарной установленной мощностью свыше 29,6 ГВт. Доля атомной генерации составляет около 20 % от всего объема выработки электроэнергии в стране. В связи с этим Россия входит в пятерку стран-лидеров по распределению общемировой мощности АЭС по странам (США – 26,8 %; Франция – 16,7 %; Япония – 12,5 %; Россия – 6,1 %, Корея – 5,4 %, другие страны – 32,5 %) [2].

Весь текст будет доступен после покупки

Принципиальная тепловая схема АЭС объединяет технологические схемы установок, входящих в систему АЭС. Она включает в себя только основные установки ? реакторную, парогенераторную, паротурбинную, конденсационную и конденсатно-питательный тракт, на принципиальную схему наносят основные трубопроводы, соединяющие установки в единую технологическую систему, на линиях стрелками указывают направление потоков пара и конденсата.
Независимо от числа основных и вспомогательных агрегатов на принципиальной тепловой схеме однотипное оборудование изображается только один раз, но со всеми последовательно включенными элементами: например, при установке на АЭС нескольких турбин на принципиальной схеме изображают только одну; трубопроводы указывают только одной линией по направлению основного потока независимо от числа параллельных потоков, без поперечных связей между трубопроводами к отдельным агрегатам, если таковые существуют, и без трубопроводов вспомогательного назначения, например, дренажных с дренажными баками, системы технической воды и др. Многочисленную арматуру, входящую в состав трубопроводов или установленную на самих агрегатах, также не наносят, исключение составляет только арматура, имеющая принципиальное значение.
Принципиальная тепловая схема является основой для теплового расчета АЭС, для решения различных задач, например, выдачи турбостроительному заводу технического задания на проектирование новой машины, выбора мощности и параметров основных агрегатов, установления тепловой экономичности АЭС в условиях иного в сравнении с заводским расчетом вакуума в конденсаторе и др. Составленная для каждого из этих вариантов принципиальная схема подлежит предварительному расчету, на основе которого можно уточнить основные характеристики оборудования: наиболее экономичное распределение регенеративного подогрева по ступеням, число ступеней подогрева, давление в деаэраторе и др. Из перечисленных выше задач следует, что в основном расчет тепловой схемы и различные ее варианты относятся практически только к турбинной установке. Поэтому принципиальные схемы АЭС рассматриваются как тепловые схемы паротурбинной части станции.
АЭС называют двухконтурной, если контур теплоносителя отделен от контура рабочего тела. Соответственно контур теплоносителя называют первым, контур рабочего тела – вторым. В таких системах теплоноситель прокачивается главным циркуляционным насосом через ядерный реактор (охлаждая его активную зону), парогенератор и компенсатор объема. Пар из парогенератора двухконтурной АЭС направляется в турбину, далее поступает в конденсатор, из которого конденсат возвращается в парогенератор. Оборудование второго контура работает в отсутствие радиоактивности, что упрощает эксплуатацию АЭС. В двухконтурной системе парогенератор разделяет первый контур от второго, он в равной степени принадлежит им обоим. Передача теплоты через поверхность нагрева парогенератора требует наличия перепада температур между теплоносителем первого контура и кипящей водой второго контура. С этой целью в первом контуре водного теплоносителя поддерживается более высокое давление, чем давление пара второго контура, подаваемого на турбину. Высокое давление воды первого контура должно исключать возможность ее закипания, и оно значительно превосходит давление во втором контуре. Максимально возможное давление теплоносителя первого контура определяется возможностью изготовления мощных корпусов и составляет 16 МПа. Условия однофазности теплоносителя на выходе из реактора определяют его температуру, она составляет 325 °С. Необходимый перепад температур в парогенераторе между теплоносителем и пароводяной смесью определяет температуру парообразования, равную 278 °С, что соответствует давлению 6,4 МПа. Начальные параметры пара перед турбиной – 6 МПа и 274 °С.

Весь текст будет доступен после покупки

1 Кайгородцев А.А. Проблемы и перспективы развития атомной энергетики в глобализованном мире // Научное обозрение. Экономические науки. – 2021. – № 1. – С. 20-24; URL: https://science-economy.ru/ru/article/view?id=1068 (дата обращения: 08.04.2022).
2 Рассохин, Н.Г. Парогенераторные установки атомных электростанций: Учебник для вузов. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатоиздат, 1987. – 384 с.
3 Парогенератор ПГВ-1000М с опорами. Определение с учетом фактических условий нагружения причин повреждения сварного соединения No 111, 320-Пр-647, ФГУП ОКБ «ГИДРОПРЕСС», 2006.
4 Нигматулин И.Н., Нигматулин Б.И. Ядерные энергетические установки: Учебник для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 168 с.
5 Маргулова Т. Х., Атомные электрические станции. [Учеб. для вузов по спец. "Атом. электростанции и установки", "Пр-во и монтаж оборуд. АЭС", "Автоматизация теплоэнерг. процессов"] – М.: Высш. шк.,1984. – 304 с.
6 Парогенератор ПГВ-1000М. Обоснование прочности зоны ремонта сварного соединения No 111. 320-Пр-691, ЗАО «НПО Гидропресс», 2006
7 Александров А., Григорьев Б. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара. - М.: Издательство МЭИ, 1999. - 168 с.
8 Озеров А.Н. Конструирование парогенераторов АЭС : метод. указ. к курсовому проекту - Новочеркасск : НПИ, 1988. - 22 с.

Весь текст будет доступен после покупки