Гидродинамические процессы в ПГ. Потери давления при движении однофазного теплоносителя

1. Парогенераторы АЭС

Тема. Гидродинамические
процессы в ПГ.
Потери давления при движении однофазного
теплоносителя
1

2. Основные вопросы

1.
2.
3.
4.
Задачи гидродинамики ПГ АЭС
Определяющие факторы
Общая схема расчета потерь давления
Потери давления при движении однофазной среды
2

3. Задачи и вопросы гидродинамики ПГ АЭС

Эксплуатационная надежность ПГ АЭС во многом
связана с гидродинамическими процессами теплоносителей
и рабочих тел.
Нет таких ПГ, где не использовалось бы движение
жидкостей или газов для транспортировки и передачи
тепловой энергии от теплоносителя к рабочему телу.
Гидродинамические процессы определяют уровень и
стабильность температурного поля в узлах и деталях ПГ.
Этими же процессами обусловлено появление
вибраций, эрозионных разрушений, кавитационных явлений,
силовых воздействий на элементы конструкций ПГ и т.д.
.
3

4. Задачи и вопросы гидродинамики ПГ АЭС

Основная
задача
–
определение
потерь
давления при движении среды (при заданном
расходе, с учетом параметров, при выбранных
конструктивных размерах).
Дополнительные вопросы:
•расчет распределения расходов и скоростей среды;
•обеспечение
теплогидравлической
устойчивости
течения и др.
4

5. Главный определяющий фактор

Структура потока (режим движения):
для однофазной среды - турбулентное и
ламинарное
течение
(аналитические
и
эмпирические зависимости;
для двухфазной среды – режимы (не менее 5-8)
течения (эмпирические зависимости)
5

6. Общая схема расчета потерь давления

Полное сопротивление по отдельным
участкам каждого тракта ПГ (теплоноситель,
раб. тело) определяется по схеме
pтракт pвх pтп, i pвых
(1)
6

7. Общая схема расчета потерь давления

Любое слагаемое
представить как
формулы
(1)
можно
p j pгидр , j pнив , j p уск , j
7

8. Гидравлическое Сопротивление поверхности теплообмена (труб, каналов, продольно омываемых пучков труб)

pгидр ,i pтр ,i p м,i
8

9. Сопротивление поверхности теплообмена (при поперечном омывании пучков труб)

pгидр ,i pпоп ,i
9

10. Потери давления в однофазном потоке

10

11. Алгоритм выбора формулы для расчета потерь давления в однофазном потоке

Потери давления
при
движении
однофазного потока
Сопротивление
ускорению
Гидравлические
сопротивления
при течении
в каналах
Нивелирные
сопротивления
при обтекании
пучков труб
Потери на трение
Потери при
прод.обтекании
Потери на
местн.сопрот.
Потери при
поп.обтекании
11

12. Выбор оптимальной скорости

Факторы, ограничивающие максимальную скорость:
- увеличение гидравлических потерь (рост затрат
энергии на обеспечение циркуляции);
- эрозионный износ;
- возникновения вибрации
Факторы, ограничивающие минимальную скорость:
- ухудшение теплоотдачи;
- опасность появление застойных зон;
- нарушение ЕЦ
12

13. Выбор оптимальной скорости

Рекомендуемая скорость пара:
-высокого (выше 9 МПа) давления 10…20 м/с;
-среднего (до 9 МПа) давления 20…30 м/с
Рекомендуемая скорость теплоносителя:
-водяного 2…5 м/с ;
- ЖМТ 1..3 м/с
Рекомендуемая скорость рабочего тела (воды):
-при вынужденном движении 2…5 м/с;
-при естественной циркуляции 0,5…1,2
13

14. Потери на трение

Общее выражение
L w
L
G
pтр
dг 2
d г 2 F 2
2
2
14

15. Коэффициенты (сопротивления) трения

Круглые трубы, турбулентный режим. Ф-ла Альтшуля
0 0,11 d Г 68 Re
0,25
;
Данные о эквивалентной шероховатости ∆:
нержавеющая сталь…1∙10-5 м;
углеродистая сталь….8∙10-5 м, (новые трубы);
углеродистая сталь….2∙10-4 м , (трубы с незнач. коррозией);
15

16. Коэффициенты трения

Пучки круглых стержней
треугольная упаковка
0 ,210
0.32
0.25 1 x 1 ;
Re
2 3 2
d Г d
x 1 d 1,103 x 2 1 ;
квадратная упаковка
0.59 0.19 x 1 0.52 1 exp 10 x 1 ;
0
4
d Г d x 2 1 d 1,27 x 2 1 ;
x S d ;
16

17. Потери на местных сопротивлениях

Общее выражение
pМ М
w 2
2
17

18. Коэффициенты местных сопротивлений

Вид сопротивления
Формула
М = 0,5· [ 1 – fМ/fБ]
Резкое сужение сечения
М = 1,1· [ 1 – (fМ/fБ)2]
Резкое расширение сечения
Решетка внутри трубы
Поворот на угол 900
на угол 1800
2
М 1 0 ,707 / 1 f М / f Б f Б / f М 1
0,2 ÷ 0,41
0,26 ÷ 0,6
Вход или выход из МТП
1,5
Вход в трубы из коллектора
0,5
Выход из труб в коллектор
1,0
18

19. Потери давления в поперечно омываемых пучках труб

Общее выражение
w 2
pПОП ПОП
2
Для шахматных пучков
4 6 ,6 Z 2 Re 0 ,28 при S1 S 2
ПОП
5 ,4 3 ,4 Z 2 Re 0 ,28 при S1 S 2
Для коридорных пучков
ПОП 6 9 Z 2 Re 0 ,26 S1 d Н 0 ,23
ПРИМЕЧАНИЕ.
В поперечно омываемых пучках находят
суммарное гидравлическое сопротивление.
19

20. Потери давления на ускорение потока

p уск 2
2
2
2
1
Пример.
Pпв=13 МПа; tпв=200 oC; ρпв=690 кг/м3
Pп=13 МПа; tп=500 oC; ρп=40,8 кг/м3
2
p уск п п2 пв пв
40,8 502 690 33 0,96 бар
20

21. Нивелирный перепад давления

pнив g i hi
pнив , j h j g ср , j
21

22. Мощность нагнетателя

Pтракт
Pтракт
Pтракт
N V
G
G
22

23. Спасибо за внимание

23