蒸汽发生器设计说明书二师兄.docx

哈尔滨工程大学本科生课程设计（三） 蒸汽发生器设计说明书 姓 名： 李金珂 学 号： 2010151928 院系名称： 核科学与技术学院 专业名称： 核工程与核技术 指导教师： 谷海峰 2013年11月 前 言 在压水堆核电机组中，蒸汽发生器作为反应堆冷却剂系统（一回路系统）和蒸汽与动力转换系统（二回路系统）的枢纽，是核电机组运行的关键设备之一。一方面，二回路系统中的水在蒸汽发生器中通过换热分离得到的干燥蒸汽，是推动汽轮机组发电的直接动力，因此蒸汽发生器产生蒸汽的品质是影响核电站功率与效率的主要因素。另一方面，蒸汽发生器也是阻隔一回路系统中放射性换热介质的重要屏障，对核电设施的安全运转起着决定性作用。然而，蒸汽发生器体积庞大，结构复杂，制造要求严格，技术密集程度高，从设计和制造两方面都堪称当代热交换器技术的最高水平。 从设计的角度来看，蒸汽发生器的结构和参数，必须在安全的前提下，保证提供给核电机组在任何运行工况下所需要的符合规定品质要求的蒸汽量，并适当地改善各个环节的技术经济指标。首先，蒸汽发生器的设计选材和结构尺寸必须以绝对安全为目标，排除任何可能加速老化、腐蚀的因素，保证一回路系统和二回路系统在运行过程中的完全隔离。另外，蒸汽发生器的容量应最大限度地满足功率负荷的需要，并确保产生蒸汽的纯度。同时，蒸汽发生器的设计应该简单紧凑，应以便于制造、便于安装、便于发现并排除故障、便于清洁维护为着眼点，提高蒸汽发生器在制造和运行过程中的经济性。 因此，蒸汽发生器的设计对压水堆来说是非常具有挑战性的课题。 本次课程设计针对立式U型管自然循环蒸汽发生器进行一系列的设计，包括热力设计计算、水动力设计计算、结构设计和强度设计，并绘制蒸汽发生器总图及部件图。 依据本次课程设计的目标、设计过程及设计结果，编制此说明书以对此次课程设计进行较为详尽的说明。在课程设计过程中，曾得到孙中宁老师的详细讲解、得到谷海峰老师、丁铭老师的耐心指导，在此深表感谢。 由于时间紧迫以及蒸汽发生器设计的复杂性，加上本身能力所限，本设计中不足之处在所难免，希望各位读者批评指正。 李金珂 2013.11  PAGE 15 目 录 目 录…………………………………………………………………………...1 绪 论 蒸汽发生器概述…………………………………………………..2 蒸汽发生器的基本设计技术要求………………………………..4 蒸汽发生器的基本结构和主要零部件…………………………..5 设计任务…………………………………………………………..6 课程设计内容 给定条件…………………………………………………………..7 蒸汽发生器的热力计算…………………………………………..7 蒸汽发生器的管束结构设计及强度计算………………………10 蒸汽发生器的水力计算…………………………………………13 蒸汽发生器循环倍率及循环速度确定………………………21 结论与评价……………………………………………………………..23 参考文献…………………………………………………………………………...26 附录1 蒸汽发生器热力计算表……27 附录2 蒸汽发生器水动力计算表………………………………………….31 附录3 蒸汽发生器强度计算表……………………………………………..39 绪 论 蒸汽发生器概述 本次课程设计蒸汽发生器为立式U型管自然循环蒸汽发生器。其作用是将反应堆产生的热量通过冷却剂传递给二次侧的水并使水变成蒸汽，蒸汽经汽水分离和干燥后去驱动汽轮机发电。所以，在核蒸汽供应系统中，蒸汽发生器有着非常重要的作用，它又是一、二回路的交汇点，其功能主要为以下三点： 要保证为核电厂提供性能参数合格的蒸汽； 必须为核电厂提供可靠的第二道安全屏障； 要为反应堆冷却剂系统提供有效的自然循环冷却能力。 压水堆核电厂从美国1957年投运的第一座商用核电站为止，已经有五十多年的历史。在此过程中，西方国家的蒸汽发生器也经历了多次改型，但不管是哪种类型的蒸汽发生器，截止目前，就其功能、主要参数、总体结构而言基本一致。区别在于：管材、格架形式、分离器结构、是否带预热器等等。由于蒸汽发生器在核蒸汽供应系统中的地位，以及它所处的工作环境，它对核电厂的运行业绩和运行效率带来很大的影响。由核电厂负荷因子表达式： 负荷因子 可知，当电厂满功率运行时，负荷因子高低代表了实际电能的生产时间。保证运行时间，就是保证电能连续有效生产。造成电厂停用而不能连续生产的因素很多，除换料和例行检查带来的停堆外，设备大修造成的停用率占被迫停用率的50%以上。而其中，蒸汽发生器传热管损坏是使电站负荷因子下降的主要原因。据报道，20世纪70年代初期，运行中的蒸汽发生器，有1/3发