Методика та результати гідравлічного розрахунку теплообмінної поверхні прямоточного парогенератора.
DOI:
https://doi.org/10.15276/opu.1.63.2021.07Ключові слова:
прямоточний парогенератор, гідравлічний опір, коефіцієнт опору тертя, оптимізація конструктивних параметрівАнотація
У світі росте інтерес до малих модульних реакторів, як перспективного джерела енергії. Україна з її розвиненим машинобудівним потенціалом може зайняти гідне місце у виробництві цих установок. Одним з основних елементів устаткування малих модульних реакторів є парогенератор. Серед різних типів гідне місце займають прямоточні парогенератори. Прикладом малих модульних реакторів можуть служити транспортні ядерні енергетичні установки, наприклад КЛТ-40С. При проектуванні парогенератора проводиться розрахунок гідравлічного опору, що необхідно для вибору насосу і оптимізації конструктивних параметрів. У представленій статті розглядається методика гідравлічного розрахунку прямоточного парогенератора зі змієподібною поверхнею нагріву. В результаті аналізу літератури були відібрані формули для розрахунку гідравлічного опору для чотирьох режимів течії: поперечного обтікання теплоносієм горизонтальних змійовиків, руху усередині зігнутих труб однофазного робочого тіла, киплячої води і перегрітої пари. Приведені результати розрахунку парогенератора потужністю 45 МВт з різними конструктивними параметрами: діаметру змійовиків, горизонтального і вертикального кроків розташування змійовиків в пучку, швидкості живильної води і теплоносія. Отримані результати були верифіковані порівнянням з даними розрахунку за кодом ASPEN-TECH. В результаті дослідження було з’ясовано, що збільшення діаметру змійовиків, як і збільшення кроку розташування змійовиків в пучку не знижує гідравлічний опір, як очікувалося, а збільшує його в результаті погіршення теплообміну і, відповідно, збільшення теплообмінної поверхні. Збільшення швидкості теплоносія призводить до зростання опору по стороні теплоносія і не впливає на опір робочого тіла. Збільшення швидкості живильної води збільшує опір по стороні робочого тіла і не впливає на опір теплоносія.
Завантаження
Посилання
Deployment Indicators for Small Modular Reactors. IAEA-TECDOC-1854. IAEA. 2018. Vienna. URL: https://www.iaea.org/search/google/IAEA-TECDOC-1854.
Kessides I., Kuznetsov V. Small Modular Reactors for Enhancing Energy Security in Developing Countries. Sustainability. 2012. 4(8). P. 1806–1832. DOI: https://doi.org/10.3390/su4081806.
Small modular reactors. IAEA. URL:https://www.iaea.org/ru/temy/malye-modulnye-reaktory.
Rosner R., Goldberg S., Hezir J. Small modular reactors—key to future nuclear power generation. Technical Paper-1, University of Chicago and Energy Policy Institute at Chicago (EPIC). 54 Chicago (2011). URL: https://energy.gov/sites/prod/files/2015/12/f27/ECON-SMRKeytoNuclearPower Dec2011.pdf.
Lee K.H., Kim M.G., Lee J.I., Lee P.S. Recent Advances in Ocean Nuclear Power Plants. Energies. 2015. 8(10), P. 11470–11492. DOI: https://doi.org/10.3390/en81011470.
Kuznetsov V. Options for small and medium sized reactors (SMRs) to overcome loss of economies of scale and incorporate increased proliferation resistance and energy security. Progress in Nuclear Energy. 2008. 50, 2-6. P. 242–250. DOI: https://doi.org/10.1016/j.pnucene.2007.11.006.
Rowinskia M.K., Whitea T.J., Zhao J. Small and medium sized reactors (SMR): A review of technology. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2015. 44. P. 643–656. DOI: https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.01.006.
Carelli M.D., Ingersoll D.T. Handbook of Small Modular Nuclear Reactors; Elsevier Ltd.: 2015. Cambridge, UK. P. 27–60. URL: http://www.aben.com.br/Arquivos/350/350.pdf.
Innovative Small and Medium Sized Reactors: Design Features. Safety Approaches and R&D Trends., Final report of a technical meeting held in Vienna, 7–11 June 2004. IAEA-TECDOC-1451. IAEA. 2005. Vienna. URL: https://www-pub.iaea.org/MTCD/Publications/PDF/TE_1451_web.pdf.
Introduction to Small and Medium Reactors in Developing Countries. IAEA-TECDOC-999. IAEA. 1997. Vienna. URL: https://www-pub.iaea.org/MTCD/Publications/PDF/te_999_web.pdf.
Advances in Small Modular Reactor Technology Developments. Printed by the IAEA in Austria. IAEA. 2020. URL: https://aris.iaea.org/Publications/SMR_Book_2020.pdf.
Kravchenko V.P., Zhou X.L. Methodology and results of thermal calculation of one-through steam generators for NPP of small power. Problems of Atomic Science and Technology. 2020. №2 (126). P. 85– 88. URL: https://vant.kipt.kharkov.ua/TABFRAME.html.
Kravchenko V.P., Sereda R.M., Zhou X.L., Visotskii Y.I.., Rybakov А.Н. Choice of basic construction parameters of steam generators for NPP of low power. Problems of Atomic Science and Technology. 2019. №5 (125). P. 62–68. URL: https://vant.kipt.kharkov.ua/TABFRAME.html.
Rassohin N.G. Steam generating units of nuclear power plants. 1987, 384 p.
Deev V.I., Shchukin N.V., Tcherezov A.L. Basics of calculating ship NPPs. Textbooks / Edited by prof. V.I. Deev. M. : National Research Nuclear University MEPhI, 2012. 256 p.
Kirillov P.L., Yuriev Y.S., Bobkov V.P. Handbook on thermohydraulic calculations (nuclear reactors, heat exchangers, steam generators). M. : Energoatomizdat, 1990. 360 p.
РД 24.035.05-89. Methodical instructions. Thermal and hydraulic calculation of NPP heat exchange equipment. URL: http://docs.cntd.ru/document/1200085786.
Mikheev M.A., Mikheeva I.M. Heat Transfer Short Course. M.-L. : Gosenergoizdat, 1960. 208 p.
Ship nuclear steam generating installations / D.F. Romanov, M.A. Lebedev, S.S. Savarensky et al. L. : Shipbuilding, 1967. 404 p.
Shamanov N.P., Peich N.N., Dyadik A.N. Ship nuclear steam generating installations: Textbook. L. : Shipbuilding, 1990. 368 p.
