Человечество активно использует энергию атома, чтобы получить электроэнергию для всех отраслей своей занятости. Атомная энергия одна из самых экономически выгодных на сегодняшний день.
В данной статье рассмотрим один из основных компонентов ядерных паропроизводящих установок (ЯППУ) — парогенератор (в нашем примере змеевиковый) и проведём исследование влияния гидравлического сопротивления 2 контура на трубную систему парогенератора. Исследования выполнялись расчетным путем с помощью программы «Тритон-М». Парогенератор (ПГ) представляет собой теплообменный аппарат, в котором осуществляется перенос теплоты от теплоносителя первого контура к рабочему телу второго контура. В нашем случае ЯППУ имеет блочную компоновку.
Конструкция трубной системы
Трубная система состоит из 20 цилиндрических змеевиков с шагом 22 мм и навита на внутреннюю цилиндрическую обечайку 
мм. Обечайка выполнена из сплава 08Х18Н10Т (С — 0,018 %, Cr — 18 %, Ni — 10 %, Ti — 1 %). Между змеевиками установлены дистанционирующие полосы. Трубки змеевика 
мм выполнены из сплава ПТ-7М (Ti — основа, С — 0,1 %, Zr — 3 %). Высота трубной системы составляет 1982 мм. На рисунке 1 представлен разрез трубной системы.
Рис. 1. Разрез трубной системы: 1-трубка змеевика, 2 — наружный диаметр трубной системы, 3 — диаметр обечайки.
Дроссельные трубки
Для подавления пульсаций перед трубками установлены дроссельные устройства (рисунок 2), которые в данном случае выполнены виде трубок 
мм, количеством 152 шт. Дроссельные трубки проходят от секционного коллектора по гексагональной решетке в нижнюю часть ПГ по внутренней обечайке. Трубки выполняют из сплава ПТ-7М.
Рис. 2. Расположение дроссельных устройств в центральной обечайке: 1 — дроссельные трубки, 2 — внутренняя обечайка.
Коллекторы
Коллекторы расположены на крышке ПГ. Паровой коллектор предназначен для сбора пара из трубок змеевика. В коллекторах предусмотрена возможность глушения трубок в случае потери герметичности. Водяной коллектор предназначен для подачи питательной воды на дроссельные трубки и далее на трубки змеевика.
Исследования влияния гидравлического сопротивления 2 контура на конструктивные параметры
В расчетных теоретических исследованиях были приняты следующие исходные данные:
– мощность 50 МВт;
– давление 16 МПа;
– температура теплоносителя на входе 337
;
– температура теплоносителя на выходе 287 
;
– давление пара 4,2 МПа;
– температура пара 317
– температура питательной воды 105
Изменение гидравлического сопротивления 2 контура оказывает влияние на трубную систему ПГ. Поэтому было выполнено теоретическое исследование влияния гидравлического сопротивления на конструкцию и теплофизические параметры трубной системы. При увеличении гидравлического сопротивления мощность на экономайзерном и пароперегревательных участках не изменяется, так как энтальпии iʹ и iʺ не зависят от него. На испарительном участке наблюдается падение мощность, из-за изменения массовой скорости (рисунок 3).
Рис. 3. Зависимость мощностей от гидравлического сопротивления.
Физический смысл изменения мощности и участков иллюстрирует (рисунок 4).
Рис. 4. t-Q диаграмма.
От потерь на гидравлическое сопротивление падает разность характерных температур среды и стенки, что представлено на рисунке 5.
Рис. 5. Зависимость температурного напора от гидравлического сопротивления.
На рисунке 6 представлен рост коэффициентов теплопередачи
Рис. 6. Зависимость коэффициентов теплопередачи от гидравлического сопротивления.
На рисунке 3 была представлена зависимость мощности от гидравлического сопротивления, где наблюдался четкий рост мощности кризисного участка. Это оказало влияние и на высоты участков, что отображено на рисунке 7, в свою очередь из-за роста кризисного участка произошло увеличение общей высоты ПГ, что отображено на рисунке 8.
Рис. 7. Зависимость высоты участков от гидравлического сопротивления.
Рис. 8. Зависимость высоты и диаметра ПГ от гидравлического сопротивления
Заключение
Спроектирован змеевиковый парогенератор для ядерной паропроизводящей установки мощностью 50 мВт.
Выполнен конструктивный расчет и конструктивная проработка, в результате конструктивной проработки были получены габариты ПГ высота 3365мм, диаметр 1550мм.
Так же выполнены теоретические исследования влияния гидравлического сопротивления 2 контура на трубную систему. Было установлено, что с увеличением гидравлического сопротивления растут габариты трубной системы, что приводит к увеличению габаритов парогенератора.
Литература:
- Шаманов Н. П., Пейч Н. Н., Дядик А. Н., Судовые ядерные паропроизводящие установки: Учебник — Л.: Судостроение, 1990.
- Кожемякин В. В., Кожемякин В. О., Курс лекций по проектированию ПГ. СПбГМТУ 2016.
- Характеристика материала ПТ-7М Марочник стали и сплавов http://splav-kharkov.com/mat_start.php?name_id=1295
- Характеристика материала 08Х18Н10Т Марочник стали и сплавов http://splav-kharkov.com/mat_start.php?name_id=330
