Расчет параметров ядерной паропроизводящей установки (стр. 3 из 12)
Очистка воды контура осуществляется в ИОФ, что позволило разместить часть оборудования вне биологической защиты.
Для непрерывной циркуляции воды в контуре, кроме резервного насоса, установлены перемычки между контурами разных бортов. При необходимости вода подаётся к потребителям по безопасному трубопроводу, минуя ИОФ.
Система четвертого контура предназначена для отвода тепловой энергии от воды третьего контура, а также для охлаждения ряда вспомогательных потребителей. В системе установлено 3 циркуляционных насоса. Два насоса постоянно находятся в работе, причем каждый насос способен обеспечить полный расход воды, третий насос - резервный. Прием и отлив забортной воды производится через клапаны забортной воды - кингстоны. Приемный трубопровод снабжен фильтром, удерживающим механические примеси в забортной воде.
Система подпитки предназначена для компенсации небольших потерь теплоносителя первого контура, происходящих в результате отбора проб или нарушения его герметичности. В состав системы входят два подпиточных электронасоса объемного типа. Насосы расположены в зоне строгого режима и включаются по мере необходимости в соответствии с показаниями уровнемеров в компенсаторах объема. Подпиточная вода размещается в подпиточных баках. Вся арматура на трубопроводах рассматриваемой системы имеет дистанционное управление.
Система компенсации изменения объема теплоносителя и поддержания его давления обеспечивает поддержание заданного давления в первом контуре и компенсацию изменений объема контура и теплоносителя. В процессе разогрева и расхолаживания и в переходных режимах.
Объём теплоносителя во время работы ЯЭУ изменяется в результате изменения его температуры: при повышении температуры избыточный объём воды вытесняется из системы циркуляции, а при снижении - вновь поступает в систему.
Для выполнения своих функций система компенсации объёма теплоносителя должна содержать две группы элементов. Первая группа предназначена для компенсации изменения объёма теплоносителя, вторая - для создания необходимого избыточного давления в первом контуре ППУ и поддержания его в заданных пределах во время работы судовой ЯЭУ.
Для компенсации изменения объёма теплоносителя в ядерных ППУ применяются ёмкости - баллоны, соединённые с основным объёмом первого контура трубопроводами. Баллоны обычно называют компенсаторами объёма.
Давление теплоносителя может быть создано путём заполнения объёма над поверхностью теплоносителя в компенсаторах объёма газом, сжатым до требуемого давления. Такая система называется газовой. Необходимое давление теплоносителя может быть получено также испарением части воды, заполняющей компенсаторы объёма, и доведением давления пара до требуемого. Систему компенсации подобного типа называют паровой.
В состав группы элементов, служащих для создания и поддержания давления теплоносителя, входят баллоны с газом, связанные с компенсаторами объёма трубопроводами. В паровой системе компенсации для этой цели используют электрогрелки, размещаемые в компенсаторах объёма. Электрогрелки снабжаются аппаратурой управления нагревом и испарением теплоносителя.
В состав газовой системы компенсации изменения объёма теплоносителя входят компенсаторы объёма, в которых размещается вытесняемый из системы циркуляции в процессе расширения теплоноситель. Компенсаторы объёма соединены трубопроводом с системой циркуляции теплоносителя. При значительном объёме теплоносителя, вытесняемого в компенсатор объёма при разогреве ППУ, последний может быть разделён на несколько ёмкостей, связанных между собой трубопроводами последовательно или параллельно.
Стремление ограничить отклонение давления в первом контуре ППУ узкими пределами приводит к необходимости иметь значительный объём газа в компенсаторах объёма. Пространство над уровнем жидкости в них становится недостаточным для размещения всего газа, и приходится дополнительно подключать несколько реверсивных баллонов, заполненных газом. Для восполнения потерь газа предусматривают баллоны с запасом газа, при необходимости подключаемые к компенсаторам объёма.
К достоинствам газовой системы компенсации изменения объёма теплоносителя относятся:
постоянная готовность к действию;
отсутствие необходимости в обслуживании в процессе работы ППУ (за исключением контроля параметров, характеризующих работоспособность системы);
отсутствие необходимости в какой-либо энергии в процессе работы ППУ.
Выбор системы компенсации изменения объёма теплоносителя производят исходя из свойств системы и предъявляемых к ней требований.
В установке ледокола использована газовая система компенсации объема и поддержания давления. В состав системы входят компенсаторы объема (КО), в которых размещается вытесняемый из системы циркуляции в процессе расширения теплоноситель. Компенсатор объема - это ёмкость высокого давления. В верхней части КО имеются патрубки для ввода теплоносителя и газа, уровнемер, и предохранитель клапанов. Компенсаторы объема соединены трубопроводом с системой циркуляции теплоносителя. Давление теплоносителя создаётся путем заполнения объема над поверхностью теплоносителя газом, сжатым до требуемого давления. Для этого к системе подключено 2 группы ресиверных баллонов с запасом газа.
Для аварийного охлаждения активной зоны реактора в случае разгерметизации первого контура предусмотрена система аварийной проливки реактора. В состав системы входят 3 проливочных насоса объемного типа, трубопроводы и арматура. По сигналу падения давления в первом контуре в действие вводятся основные проливочные насосы. Они принимают воду из цистерн запаса питательной воды и подают её в первый контур по двум автономным магистралям. В случае отказа одного из основных насосов автоматически включается резервный насос.
Система вентиляции обеспечивает удаление радиоактивных газов и аэрозолей и поддержание необходимой температуры и влажности, а также некоторого разрежения в помещениях реакторного отсека. Система делится на две автономные группы (подсистемы) по обслуживаемым помещениям. Подсистема вентиляции реакторного и аппаратного помещений обеспечивает вентиляцию по открытому и замкнутому циклам. Вторая подсистема обслуживает прочие помещения ядерной ППУ и работает только по открытому циклу. При работе системы по открытому циклу выброс воздуха производится в полую грот-мачту. Воздух, удаляемый из реакторного помещения, перед выбросом в атмосферу при необходимости проходит очистку в противоаэрозольных фильтрах тонкой очистки.
2. Прямоточный парогенератор
2.1 Общие положения
1.1.1 Схема парогенератора
Общая схема парогенератора изображена на рисунке 1.1 Движение теплоносителя (среда первого контура) и рабочего тела (среда второго контура) - принудительное и осуществляется с помощью циркуляционного насоса первого контура (ЦНПК) - по тракту теплоносителя и питательного насоса (ПН) - по тракту рабочего тела.
Рис.1.1. Общая схема парогенератора
Схема движения сред - противоточная. Название “прямоточный ПГ” означает, что у него отсутствует внутренний контур циркуляции. Тракты прямоточного парогенератора приведены на рисунке 1.2 В тракте ТН происходит его охлаждение от
до 
без фазового перехода. Рабочее тело сначала нагревается от температуры питательной воды (tПВ) до температуры насыщения (ts); эта часть ПГ называется экономайзерным участком и имеет поверхность теплообмена НЭК. Затем на испарительном участке (НИСП) имеет место объёмное кипение до полного перехода жидкости в пар, т.е. достижения сухости Х=1. Далее сухой насыщенный пар перегревается на пароперегревательном участке (НПЕ) до температуры tПЕ.Рабочей поверхностью ПГ является поверхность теплообмена, через которую происходит “организованный" теплообмен. Её окружают конструктивные элементы: патрубки, смесительные камеры, коллектора и т.п.
1.1.2 Цель теплового расчёта - определение площади поверхности теплообмена (НПГ) и её габаритов (например, высоты и диаметра, если она цилиндрическая).
1.1.3 Расчётная модель.
В данном расчёте принята упрощённая модель прямоточного ПГ, которая имеет следующие основные характеристики:
1. Охлаждение однофазного ТН (воды) невелико - 40÷60˚С, распределение температуры его вдоль тракта практически линейное. В расчёте принимается линейное распределение температуры вдоль тракта.
2. Границы между участками в тракте РТ - резкие. Распределения температур на экономайзере и перегревателе - линейные.
3. Температура насыщения на испарительном участке принята постоянной, соответствующей среднему давлению на испарительном участке.
4. Распределение давления вдоль тракта РТ - линейное. Изменение давления вдоль тракта ТН не учитывается.
Рис.1.2. Тракты прямоточного ПГ
5. Потери тепла на участках оцениваются в тепловых балансах одинаковыми коэффициентами, т.е.
- const, где Qуч - тепло, воспринятое на участке рабочим телом; Qтуч - тепло, отданное на этом участке теплоносителем.6. Физические параметры сред на участках определены по средним для этих участков температурам и давлениям.
7. При подсчёте коэффициентов теплоотдачи симплекс:
