ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ОТЛОЖЕНИЙ НА КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ И ТЕМПЕРАТУРУ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ НА ВЫХОДЕ ИЗ ПАРОГЕНЕРАТОРА

​АННОТАЦИЯ

Исследование влияния толщины отложений на внешней поверхности теплообменных трубок парогенератора ПГВ-1000МКП на коэффициент теплопередачи и температуру теплоносителя на выходе из парогенератора.

Ключевые слова: ВВЭР, парогенератор, теплообменные трубки, отложения.

Отложения на стенках трубок образуются из-за присутствия в питательной воде парогенераторов примесей, которые появляются из-за процессов коррозии, а также из-за их попадания в парогенератор из конденсатно-питательного тракта. Образование отложений в парогенераторах АЭС всегда было актуальной проблемой, ибо полностью исключить их возникновение во время эксплуатации практически невозможно, однако в то же время их накопление ведёт к ухудшению теплопередачи.

В данной работе проведён анализ влияния толщины отложений на коэффициент теплопередачи, на температуру теплоносителя на выходе из парогенератора, а также на тепловую мощность парогенератора.

Для быстроты вариативных вычислений была разработана программа в среде Delphi, в её основе конструктивный расчёт парогенератора согласно методике [1]. Для определения искомых параметров был дополнительно разработан код, его краткая блок-схема приведена ниже (рис. 1).

Рисунок 1. Упрощенная блок-схема программы

Алгоритм расчёта (рис. 1) составлен согласно методике [2]. Однако с тем допущением, что температура теплоносителя на входе в парогенератор принята неизменной, а также с тем изменением, что программа осуществляет расчёт до тех пор, пока не будет найдена такая тепловая мощность парогенератора, при которой значение площади теплопередающей поверхности не будет отличаться от значения, полученного в ходе конструктивного расчёта больше, чем на 0,1 %.

Расчёт коэффициента теплопередачи и среднелогарифмического температурного напора в программе производился согласно [1].

Оценим влияние отложений на теплообмен для парогенератора ПГВ-1000МКП энергоблока ВВЭР-1200. На основании обобщения имеющихся экспериментальных данных теплопроводность отложений принята равной  [3]. В работе было оценено влияние на исследуемые параметры отложений двух толщин: , а также рассмотрен вариант без отложений.

В результате расчёта для заданных величин отложений были получены значения температуры теплоносителя на выходе из парогенератора, коэффициента теплопередачи, а также тепловой мощности парогенератора. Результаты представлены ниже в графическом виде.

а)                                                                                                       б)

Рисунок 2. Графики зависимости температуры теплоносителя на выходе из парогенератора и коэффициента теплопередачи (а) и тепловой мощности парогенератора (б) от толщины отложений

Анализ рисунка 2а показывает, что при изменении толщины отложений с 0 до 0,02 мм коэффициент теплопередачи уменьшается на 10,5 %, а в диапазоне с 0 до 0,10 мм – на 37,0 %. Одновременно с этим повышается температура теплоносителя на выходе из парогенератора на 0,6 и 2,6 %, соответственно.

Анализ рисунка 2б показывает, что при изменении толщины отложений с 0 до 0,02 мм тепловая мощность парогенератора уменьшается на 5,3 %, а в диапазоне с 0 до 0,10 мм – на 23,0 %.

Выводы:

В результате данной работы был разработан алгоритм расчёта, показывающий влияние отложений на теплообмен в парогенераторе.

В целях удобства вариативных вычислений была составлена программа в среде Delphi.

Расчеты показали, что при изменении толщины отложений с 0 до 0,10 мм коэффициент теплопередачи уменьшается на 37,0 %. Согласно основному уравнению теплопередачи невозможность в полной мере передать теплоту от теплоносителя к рабочему телу ведёт к снижению тепловой мощности парогенератора на 23,0 %, соответственно. Снижение мощности согласно уравнению количества теплоты ведёт к повышению температуры теплоносителя на выходе из парогенератора на 2,6 %.

Таким образом, рост толщины отложений ведёт к существенному ухудшению теплопередачи, значительному падению тепловой мощности парогенератора, небольшому росту температуры теплоносителя на выходе из парогенератора.

Список литературы:

1. Рассохин Н.Г. Парогенераторные установки АЭС: Учеб. Пособие для вузов. – 3-е изд., перераб. И доп. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 384с.: ил.
2. Парогенераторы атомных электрических станций: методические указания по выполнению курсового проекта для студентов специальности 1-43 01 08 "Паротурбинные установки атомных электрических станций" / сост.: В. В. Сорокин, Н. Б. Карницкий. – Минск: БНТУ, 2013. - 72 с.
3. Трунов Н.Б., Логвинов С.А., Драгунов Ю.Г. Гидродинамические и теплохимические процессы в парогенераторах АЭС с ВВЭР.— М.: Энергоатомиздат, 2001.— 316 с.: ил.