диплом - копия
.pdfТепловые потери в окружающую среду от поверхности определяются из следующего уравнения:
n |
|
Fi |
|
to.с , |
(4.15) |
Nпот |
|
|
tпов |
|
|
|
|
|
|||
i |
1 Ri |
|
i |
|
|
|
|
|
где Ri – термическое сопротивление отдельных элементов теплопередающей поверхности;
Fi – наружная поверхность отдельных элементов;
tповi – температура внутренней поверхности отдельных элементов, которая принимается равной температуре охлаждающейся среды.
Термическое сопротивление цилиндрической поверхности с отношением
диаметров |
dнар |
1,8 |
для КО |
2680 |
|
1,12 |
определяется |
из уравнения для плоской |
|||||
dвн |
2400 |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
стенки: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Rп.с. |
|
из |
|
|
ал |
1 |
. |
(4.16) |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
ал |
|
н |
|
||||
|
|
|
|
|
|
из |
|
|
|
|
|
Термическое сопротивление цилиндрической поверхности определяется из следующего уравнения:
R ц.п. |
|
1 |
ln |
dизвн |
|
|
1 |
ln |
dалвн |
|
1 |
|
. |
(4.17) |
2 |
из |
dизн |
2 |
ал |
dалн |
|
dалн |
|
|
|||||
|
|
|
|
н |
|
Коэффициент теплоотдачи от поверхности теплоизоляции к окружающей среде определяется в общем случае из уравнения:
н |
к |
л . |
(4.18) |
|
|
|
|
|
|
Лист |
|
|
|
|
|
ДР-2068191-140404.65-02-14 |
30 |
Ли |
Изм. |
№ докум. |
Подп. |
Дат |
|
|
|
|
Конвективный коэффициент теплоотдачи определяется из следующих уравнений:
– для плоских стенок
|
|
|
tо.с. |
0,8 |
|
|
|
|
5,95 1,5 |
|
|
wо.с. |
; |
(4.19) |
|
к |
|
|
|
||||
|
|
100 |
|
l0,2 |
|
– для цилиндрических стенок
|
0,8 |
|
|
|
|
3,9 |
wо.с. |
; |
(4.20) |
к |
|
|||
|
d0,4 |
|
||
|
|
|
где wо.с. – скорость окружающей среды (воздуха) принята равной 2 м/с.
Коэффициент теплоотдачи излучением определяется из уравнения:
|
|
4 |
|
То.с |
4 |
|
|
|
с |
Tпов |
|
|
|
|
|
|
100 |
|
100 |
(4.21) |
|||
|
|
|
|||||
л |
|
|
|
|
|
|
, |
|
tпов |
tо.с. |
|
||||
|
|
|
|||||
|
|
|
|
где с – коэффициент излучения принимаем равным 0,35 Вт/(м2 К4) .
Ожидаемая температура поверхности изоляции не должна превышать
100 С, при этом величина л не будет превышать 0.5 Вт/(м2 К) и ей можно пренебречь.
Мощность электронагревателей, необходимая для поддержания номинальных параметров КО при постоянном впрыске, определяется из следующего уравнения:
N э.н. Nпот. G п.впр. i' iвх , |
(4.22) |
|
|
|
|
|
|
|
Лист |
|
|
|
|
|
ДР-2068191-140404.65-02-14 |
31 |
Ли |
Изм. |
№ докум. |
Подп. |
Дат |
|
|
|
|
где i и iвх – соответственно энтальпия насыщения воды в КО и энтальпия теплоносителя постоянного впрыска на входе в КО.
В режимах пуска и останова реактора концентрация борной кислоты в теплоносителе первого контура и КО, соответственно, уменьшается до пусковой и увеличивается до стояночной.
Зависимость изменения концентрации борной кислоты в КО при изменении концентрации борной кислоты в первом контуре определяется из системы уравнений:
|
|
mт ко |
dcко |
|
c1 |
cко Gвпр , |
(4.23) |
|
|
|
|
d |
|
||||
mт1 |
dc1 |
cко |
c1 |
Gвпр |
сподп c1 Gподп , |
(4.24) |
||
d |
|
где сподп.- концентрация борной кислоты в подпиточной воде, кг/кг;
Gвпр., Gподп. – расходы впрыска в КО и подпитки первого контура , кг/с. Масса теплоносителя в первом контуре m\т1=162,6 т;
Масса теплоносителя в КО mтко=14,3 т.
При пуске блока происходит вывод борной кислоты, т.е. сподп=0 г/кг и система уравнений приобретает вид:
|
mт ко |
dcко |
c1 |
cко Gвпр , |
(4.25') |
||
|
d |
|
|
||||
mт1 |
dc1 |
cко G впр |
c1 |
G впр G под , |
(4.26') |
||
d |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
Система уравнений (4.20) - (4.21) является системой дифференциальных уравнений второй степени с постоянными коэффициентами. Решение этой
|
|
|
|
|
|
Лист |
|
|
|
|
|
ДР-2068191-140404.65-02-14 |
32 |
Ли |
Изм. |
№ докум. |
Подп. |
Дат |
|
|
|
|
системы для случая создания стояночной концентрации Н3ВО4 в первом контуре имеет вид [3]:
c1 40 |
0, 296 e |
1,075 |
39, 703 e |
0,066 |
(4.27) |
|
|
|
|
||||
c2 |
40 2, 6 e |
1,075 |
42, 6 e |
0,066 |
(4.28) |
|
|
||||||
|
|
|
|
Для случая создания пусковой концентрации Н3ВО4 решение имеет вид:
c1 0, 097 e
c2 0,84 e
1,075 |
11, 903 e 0,066 |
1,075 |
12,84 e 0,066 |
4.1.3.4. Результаты теплогидравлического расчета системы впрыска в КО Результаты расчета расхода впрыска в КО по линии расхолаживания при
открытии регулирующего клапана на 20, 50, 80, 100% полного открытия (при отключенных двух линиях впрыска) при шести работающих ГЦН и номинальных параметрах РУ приведены в таблице 4.5. КГС регулирующего клапана приведен к скорости в трубопроводе диаметром 90мм.
Таблица 4.5. Результаты расчета расхода впрыска в КО по линии расхолаживания
Наименование параметра |
Значение |
|
|
|
|
|
|
|
|
Степень открытия регулирующего клапана, % |
20 |
50 |
80 |
100 |
|
|
|
|
|
Ход плунжера клапана, мм |
4,8 |
12,0 |
19,2 |
24 |
|
|
|
|
|
КГС регулирующего клапана |
114,1 |
24,0 |
8,4 |
7,2 |
|
|
|
|
|
Расход впрыска, т/ч |
30,1 |
39,4 |
42,1 |
42,4 |
|
|
|
|
|
В таблице 4.6. приведены зависимости суммарного расхода впрыска в КО по линии расхолаживания и линии впрыска (при полностью открытом клапане впрыска и отключенной второй линии) при шести работающих ГЦН и номинальных параметрах РУ.
|
|
|
|
|
|
Лист |
|
|
|
|
|
ДР-2068191-140404.65-02-14 |
33 |
Ли |
Изм. |
№ докум. |
Подп. |
Дат |
|
|
|
|
Таблица 4.6. Результаты расчета суммарного расхода впрыска в КО по линии
расхолаживания и линии впрыска.
Наименование параметра |
Значение |
|
|
|
|
|
|
|
|
Степень открытия регулирующего клапана, % |
20 |
50 |
80 |
100 |
|
|
|
|
|
Расход впрыска, т/ч |
43,9 |
45,4 |
46,2 |
46,5 |
|
|
|
|
|
Результаты расчетов расхода впрыска в зависимости от степени открытия регулирующего клапана приведены на рис. П1.7. в приложении 1.
Из таблицы 4.5, 4.6. рис. П1.7 видно, что расход впрыска при изменении открытия регулирующего клапана от 50% до 100% изменяется всего на 7,1% при работе одной линии расхолаживания и на 2,4% при совместной работе линии расхолаживания и линии впрыска. При рассмотрении функционирования модернизированной системы впрыска, для оптимизации ее работы, ограничим степень открытия регулирующего клапана 50%, так как дальнейшее его открытие не эффективно.
В таблице 4.7. представлены результаты гидравлического расчета трубопровода впрыска и «дыхательных» трубопроводов. Все КГС приведены к скорости в трубопроводе диаметром 90 мм. Также в таблице 4.7. представлены результаты гидравлического расчета определения КГС дроссельной шайбы на байпасах Ду15 клапанов впрыска и приведены значения расхода постоянного впрыска в КО при различном количестве работающих ГЦН. Все КГС, за исключением оговоренных в таблице, приведены к скорости в трубопроводе диаметром 90 мм.
Результаты, представленные в таблице 4.7. также показаны на рис. П1.8. (приложение 1).
Из таблицы 4.7. и рис. П1.8. следует, что по одной линии впрыска обеспечивается расход впрыска теплоносителя в КО равный 43,9 т/ч. Указанные значения не превышают значения 80 т/ч (ограничение по расходу впрыска).
КГС дроссельной шайбы, установленный на байпасах клапанов впрыска для обеспечения постоянного расхода впрыска 0,4 – 0,5 т/ч при работе РУ на
|
|
|
|
|
|
Лист |
|
|
|
|
|
ДР-2068191-140404.65-02-14 |
34 |
Ли |
Изм. |
№ докум. |
Подп. |
Дат |
|
|
|
|
номинальных параметрах и шести работающих ГЦН (клапаны впрыска на основных ветвях «гребенки» и регулирующий клапан на линии расхолаживания закрыты).
Из гидравлического расчета следует, что для обеспечения постоянного расхода впрыска теплоносителя 0,4 – 0,5 т/ч, КГС дроссельной шайбы,
приведенный к скорости в трубопроводе диаметром 13мм, равен 1740.
Таблица 4.7. Результаты гидравлического расчета трубопровода
впрыска и «дыхательных» трубопроводов.
Наименование параметра |
Значение |
|
|
|
|
Давление теплоносителя на выходе из реактора, МПа |
12,26 |
|
|
|
|
Длина участков трубопровода впрыска от «холодной» нитки ГЦТ до |
47,99 |
|
КО, исключая часть системы впрыска в границах модернизации, м |
||
|
||
|
|
|
КГС участков трубопровода впрыска от «холодной» нитки ГЦТ до |
|
|
части системы впрыска в границах модернизации: |
|
|
- вход в трубопровод впрыска (включая ограничительную вставку); |
|
|
- все повороты; |
|
|
- трение. |
71,3 |
|
- разбрызгивающее устройство в КО. |
1,02 |
|
|
5,91 |
|
|
9,72 |
|
|
|
|
КГС линии впрыска №1 |
11,09 |
|
|
||
|
|
|
КГС линии впрыска №2 |
11,36 |
|
|
|
|
Эквивалентный КГС «дыхательных» трубопроводов |
2,41 |
|
|
|
|
Перепад давления на трассе впрыска (от входа в трубопровод |
|
|
впрыска из «холодной» нитки ГЦТ до входа в «горячую» нитку ГЦТ |
|
|
из «дыхательных» трубопроводов), Мпа |
|
|
|
0,238 |
|
|
|
|
Расход теплоносителя по одной линии впрыска (регулирующий |
|
|
клапан закрыт), т/ч: |
|
|
- при работе шести ГЦН |
43,9 |
|
- при работе пяти ГЦН |
39,1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Лист |
|
|
|
|
|
ДР-2068191-140404.65-02-14 |
35 |
Ли |
Изм. |
№ докум. |
Подп. |
Дат |
|
|
|
|
Продолжение таблицы 4.7.
Наименование параметра |
Значение |
|
- при работе четырех ГЦН |
33,2 |
|
- при работе трех ГЦН |
26,4 |
|
|
|
|
Расход теплоносителя при полностью открытом регулирующем |
|
|
клапане (клапаны впрыска закрыты), т/ч: |
|
|
- при работе шести ГЦН |
42,4 |
|
- при работе пяти ГЦН |
37,8 |
|
- при работе четырех ГЦН |
32,3 |
|
- при работе трех ГЦН |
26,0 |
|
|
|
|
Расход теплоносителя при полностью открытом регулирующем |
|
|
клапане и одном клапане впрыска, т/ч: |
|
|
- при работе шести ГЦН |
46,5 |
|
- при работе пяти ГЦН |
41,5 |
|
- при работе четырех ГЦН |
35,4 |
|
- при работе трех ГЦН |
28,5 |
|
|
|
|
КГС дроссельной шайбы на байпасе клапанов впрыска (приведен к |
1740 |
|
скорости в трубопроводе диаметром 13 мм) |
||
|
||
|
|
|
Расход постоянного впрыска по трубопроводам Ду 15, т/ч: |
|
|
- при шести работающих ГЦН: |
0,40 |
|
- при пяти работающих ГЦН; |
0,36 |
|
- при четырех работающих ГЦН: |
0,31 |
|
- при трех работающих ГЦН. |
0,25 |
|
|
|
В режиме работы постоянного впрыска теплоносителя первого контура в КО при шести работающих ГЦН определялась мощность электронагревателей КО, необходимая для компенсации тепловых потерь в окружающую среду от трубопроводов впрыска и от КО, подогрева впрыскиваемого теплоносителя до температуры насыщения. Данные расчета приведены в Таблица 4.8.
|
|
|
|
|
|
Лист |
|
|
|
|
|
ДР-2068191-140404.65-02-14 |
36 |
Ли |
Изм. |
№ докум. |
Подп. |
Дат |
|
|
|
|
Таблица 4.8. Расчет теплоизоляции системы впрыска
Наименование параметра |
|
Значение |
|
трубопровода |
28,65 |
|
впрыска |
|
|
|
|
Площадь поверхности теплообмена, м2 |
КО |
89,5 |
|
дыхательных |
74,8 |
|
трубопроводов |
|
|
|
|
Плотность теплового потока, Вт/м2 |
для трубопровода |
253,5 |
|
впрыска |
|
|
|
|
|
для КО |
168,2 |
|
для |
|
|
дыхательных |
892,9 |
|
трубопроводов |
|
|
|
|
|
|
|
Тепловые потери, кВт |
для |
|
|
трубопровода |
7,3 |
|
впрыска |
|
|
для КО |
14,3 |
|
для |
|
|
дыхательных |
66,8 |
|
трубопроводов |
|
Мощность, необходимая для поддержания номинальных |
37,1 |
|
параметров в КО, кВт |
|
|
|
|
|
Необходимая мощность ТЭН, кВт |
|
88,4 |
Указанная мощность составляет 88,4 кВт и не превышает допустимую,
которая не должна превышать суммарную мощность рабочих ТЭНов (180 кВт)
На рис. П1.9. (приложение 1) представлены зависимости концентрации борной кислоты в первом контуре и КО от времени при создании стояночной концентрации борной кислоты в плановом режиме расхолаживания блока. Расход впрыска равен 16,65 т/ч. Указанный расход определен из условия поддержания параметров «горячего» состояния (температура теплоносителя в первом контуре
265 С, давление теплоносителя в первом контуре 12,26 МПа) за счет работы всех групп электронагревателей КО.
Из зависимостей, представленных на рис. П1.9, видно, что через 5,4 часа с момента подачи в первый контур воды с концентрацией 40г/кг прекращается ее подача в первый контур, при этом концентрация борной кислоты равна:
впервом контуре – 12,16 г/кг;
вКО – 10,33 г/кг.
|
|
|
|
|
|
Лист |
|
|
|
|
|
ДР-2068191-140404.65-02-14 |
37 |
Ли |
Изм. |
№ докум. |
Подп. |
Дат |
|
|
|
|
Дальнейшее выравнивание концентрации борной кислоты в первом контуре и КО производится за счет впрыска в КО теплоносителя из первого контура и через 3,2 часа концентрации борной кислоты в КО и первом контуре практически равны – 12 г/кг.
На рис П1.10. (приложение 1) представлены зависимости концентрации борной кислоты от времени в теплоносителе первого контура и КО при создании пусковой концентрации борной кислоты в плановом режиме разогрева. Расход впрыска равен 15,55 т/ч. Указанный расход определен из условия поддержания параметров РУ перед пуском (температура теплоносителя в первом контуре
260 С, давление теплоносителя в первом контуре 12,26 МПа) за счет работы всех групп электронагревателей КО.
Из зависимостей, представленных на рис П1.10. (приложение 1), видно, что через 4,4 часа с момента подачи в первый контур воды с нулевой концентрацией борной кислоты, концентрация борной кислоты равна:
втеплоносителе первого контура 8,94 г/кг;
вКО 9,56 г/кг.
Дальнейшее выравнивание концентрации борной кислоты в первом контуре и КО производится за счет впрыска и через 3,0 ч концентрация борной кислоты в первом контуре и КО практически равны – 9 г/кг.
Зависимость давления в КО от времени при работе системы впрыска в КО в течение 60с при параметрах «горячего» состояния РУ (температура теплоносителя в первом контуре 265 С, давление теплоносителя в первом контуре
12,26 МПа) и различном количестве работающих ГЦН (6,5,4 и 3) представлена на рис. П1.11. (приложение 1)
Изменение параметров теплоносителя в КО и скорости расхолаживания в КО в плановом режиме расхолаживания РУ (скорость расхолаживания первого контура 30 С/ч) от времени приведена на рис. П1.12- П1.14. (приложение 1)
|
|
|
|
|
|
Лист |
|
|
|
|
|
ДР-2068191-140404.65-02-14 |
38 |
Ли |
Изм. |
№ докум. |
Подп. |
Дат |
|
|
|
|
При параметрах «горячего» состояния концентрация борной кислоты в теплоносителе первого контура и КО доводится до 12 г/кг в течение 8,5 часов (в
работе шесть ГЦН). При этом расход впрыска в КО по линии расхолаживания определятся из условия поддержания этих параметров посредством подключения всех групп электронагревателей КО и составляет 16,65 т/ч. При расхолаживании до температуры теплоносителя в первом контуре (при работе шести ГЦН) 200 С
расход впрыска также составляет 16,65 т/ч. После достижения температуры теплоносителя в первом контуре 200 С отключается один ГЦН (работа на пяти ГЦН). При этом скорость расхолаживания в КО не превышает 30 С/ч при расходе впрыска по линии расхолаживания 18,4 т/ч. После достижения температуры теплоносителя в первом контуре 150 С отключается еще один ГЦН (работа на четырех ГЦН) и производится подготовка к водо-водяному режиму расхолаживания в течение 3,5 часов, при этом температура теплоносителя в первом контуре постоянна и равна 150 С. Скорость расхолаживания в КО не превышает 30 С/ч при расходе впрыска по линии расхолаживания 19,1 т/ч. Через
0,3 часа с момента начала подготовки к водо-водяному режиму расхолаживания температура теплоносителя в КО достигает 210 С и производится замена в КО паровой подушки на азотную при давлении 2 МПа. После окончания подготовки к водо-водяному режиму расхолаживания открывается КВ1 на линии впрыска, при этом расход впрыска составляет 33,2 т/ч. После достижения температуры теплоносителя 100 С отключается еще один ГЦН (работа на трех ГЦН), расход впрыска составляет 26,4 – 28,1 т/ч (таблица 4.7.). Таким образом, для обеспечения скорости расхолаживания до 30 С/ч при работе трех ГЦН необходимо использовать линии впрыска (таблица 4.7.).
4.1.4. Оценка влияния выполненной модернизации на надежность
системы впрыска в компенсатор объема
ОПБ–88/97 определяет набор основных функций безопасности:
|
|
|
|
|
|
Лист |
|
|
|
|
|
ДР-2068191-140404.65-02-14 |
39 |
Ли |
Изм. |
№ докум. |
Подп. |
Дат |
|
|
|
|