蒸汽发生器设计.pdf

前言 在压水堆核电站中，蒸汽发生器在一、二回路之间构成防止放射性外泄的第二 道保护屏障。蒸汽发生器的管板和倒置U 形管是反应堆冷却剂压力边界的组成部分。 蒸汽发生器传热管面积占一回路承压边界面积的 80%左右，传热管壁厚一般在 1mm —1.5mm，而它却承受着一次侧和二次侧之间较大温差和较高的压差应力，又承受 着水力振动、腐蚀以及传热管与管板连接部位的集中应力等，因此造成蒸汽发生器 传热管破裂事故的概率较高。本设计说明书就是围绕传热管的选取和排布展开的。 本设计说明书是针对压水堆立式U 形管自然循环蒸汽发生器。作者参考了《“蒸 汽发生器”课程设计指导书》、《核动力设备》等参考资料，通过结构设计、热力计 算、水力计算和强度校核，提出了一种蒸汽发生器的设计方案。 由于编者水平有限，实践经验不足，加之时间仓促，设计说明书中难免存在疏 漏或错误，诚恳希望广大读者批评指正。 - 1 - 目 录 第一章 绪论….3 第二章 蒸汽发生器设计 4 2.1 给定条件 ……..4 2.2 蒸汽发生器的热力计算 4 2.3 蒸汽发生器阻力计算 9 2.4 蒸汽发生器运动压头计算 ……15 2.5 蒸汽发生器循环倍率选择16 2.6 蒸汽发生器强度计算 17 第三章 结果与评价 18 附录1 蒸汽发生器热力计算表19 附录2 蒸汽发生器水动力计算表12 附录3 蒸汽发生器强度计算表22 附录4 计算程序32 参考文献 33 - 2 - 第一章 绪论 1.1 蒸汽发生器的作用和地位 蒸汽发生器是产生汽轮机所需蒸汽的换热设备。在核反应堆中，核裂变产生的 能量由冷却剂带出，通过蒸汽发生器将热量传递给二回路的给水，使其产生具有一 定压力、一定温度和一定干度的蒸汽。此蒸汽再进入汽轮机做功，转换为电能或机 械能。在能量转换过程中，蒸汽发生器既是一回路设备，又是二回路设备，被称为 一、二回路的枢纽。实际运行经验表明，蒸汽发生器能否安全、可靠地运行，对整 个核动力装置的经济性和安全性有着十分重要的影响。因此各国都把研究与改进蒸 汽发生器当做完善压水堆核电技术的重要环节，并制定了庞大的研究计划，主要包 括蒸汽发生器热工水力分析；腐蚀理论与传热管材料的研制；无损探伤技术；振动、 磨损、疲劳研究；改进结构设计，减少腐蚀化学物的浓缩；改进水质控制。 1.2 蒸汽发生器的基本技术要求： （1） 蒸汽发生器及其部件的设计，必须保证供给核电站在任何运行工况下所需的 蒸汽量及规定的蒸汽参数。 （2） 蒸汽发生器的容量应该最大限度地满足功率负荷需要，而且要求随着单机容 量的增加，其技术经济指标得到相应改善。 （3） 蒸汽发生器所有部件应该绝对安全可靠。 （4） 蒸汽发生器各零部件装配必须保证在密封面上排除一回路工质渗入二回路 中去的可能性。 （5） 必须排除加剧腐蚀的任何可能性，特别是一回路中的腐蚀。 （6） 蒸汽发生器必须产生必要纯度的蒸汽，以保证蒸汽发生器在高温下可靠地运 行，并保证汽轮机也可靠而经济地运行。 （7） 蒸汽发生器应该设计得简单紧凑，便于安装使用，同时易于发现故障而及时 排除，并有可能彻底疏干。 （8） 保证蒸汽发生器具有较高的技术经济指标。 - 3 - 第二章 蒸汽发生器设计 通过给定条件，分别进行热力计算、水力计算和强度计算，根据设计方案完成 绘制蒸汽发生器的总图。 2.1 给定条件 1、蒸汽产量：D=126kg/s ； 2 、蒸汽干度：x=0.99 ； 3、蒸汽发生器的热效率： 0.99 ； 4 、一回路侧额定工作压力：p 1 15.0 MPa ； 5、一回路侧设计压力：p 设,1 1.25p 1 6、一回路侧冷却剂入口温度；t  310 ℃