РД 24.035.05-89

Группа Е02

РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ТЕПЛОВОЙ И ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТЕПЛООБМЕННОГО ОБОРУДОВАНИЯ АЭС

ОКСТУ 3103

Дата введения 1990-07-01

     

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

1. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ указанием Министерства тяжелого, энергетического и транспортного машиностроения СССР от 27.09.89 N ВА-002-1/8374

2. ИСПОЛНИТЕЛИ

Е.Д.Федорович, докт. техн. наук (руководитель темы); Б.С.Фокин, канд. техн. наук (руководитель темы); Э.В.Фирсова, докт. техн. наук (руководитель темы); М.М.Арефьева; М.Я.Беленький, канд. техн. наук; М.А.Готовский, канд. техн. наук; Н.И.Иващенко, канд. техн. наук; М.А.Кветный; О.П.Кректунов, канд. техн. наук; М.Е.Лебедев, канд. техн. наук; А.М.Маринич, канд. техн. наук; А.С.Солодовников, канд. техн. наук; А.В.Судаков, канд. техн. наук; В.Н.Фромзель, канд. техн. наук; В.А.Шлейфер, канд. техн. наук; В.К.Арефьев; Б.Ф.Балунов, канд. техн. наук; И.И.Беляков, канд. техн. наук; В.И.Бреус, канд. техн. наук; Е.Н.Гольдберг, канд. техн. наук; В.Г.Генделев; A.А.Зубков; Э.М.Зюбина; Ю.Н.Илюхин, канд. техн. наук; Ю.В.Красноухов, канд. техн. наук; Д.А.Логинов; В.К.Мигай, докт. техн. наук; А.В.Михайлов, канд. техн. наук; Б.Л.Паскарь, канд. техн. наук; Р.А.Рыбин, канд. техн. наук; Ю.Л.Сорокин, докт. техн. наук; Е.В.Штукина; В.Ф.Юдин, докт. техн. наук; Н.М.Фишман, канд. техн. наук; А.А.Андреевский, докт. техн. наук; Г.М.Аносова; В.П.Бобков, докт. техн. наук; В.М.Будов, докт. техн. наук; В.К.Бурков, канд. техн. наук; А.В.Буткус; Ю.В.Вилемас, докт. техн. наук; Д.И.Волков, канд. техн. наук; Н.С.Галецкий, канд. техн. наук; И.Б.Годик, канд. техн. наук; Г.И.Гимбутис, канд. техн. наук; В.Н.Гребенников, докт. техн. наук; B.Ф.Десятун, канд. техн. наук; С.М.Дмитриев, канд. техн. наук; Е.Д.Домашев, канд. техн. наук; Р.А.Дулевский, канд. техн. наук; А.Д.Ефанов, канд. техн. наук; О.П.Иванов, докт. техн. наук; В.А.Илгарубис, канд. техн. наук; A.В.Колбасников; А.С.Корсун, канд. техн. наук; Б.Л.Крейдин, канд. техн. наук; И.Л.Крейдин, канд. техн. наук; Ю.Н.Кузнецов, докт. техн. наук; Г.С.Левин; Л.Л.Левитан, канд. техн. наук; В.А.Малкис, канд. техн. наук; B.О.Мамченко, канд. техн. наук; З.Л.Миропольский, докт. техн. наук; О.В.Митрофанова, канд. техн. наук; Н.И.Мишустин; В.М.Поволоцкий, канд. техн. наук; А.Ю.Постников; П.С.Пошкас, канд. техн. наук; П.Н.Пустыльник; Е.Л.Смирнов, канд. техн. наук; С.В.Словцов; В.В.Стеклов; Р.В.Улинскас, докт. техн. наук; О.И.Чабан, канд. техн. наук; А.Л.Шварц, докт. техн. наук; В.М.Шимонис, канд. техн. наук; В.П.Щукис

3. ВЗАМЕН РТМ 108.031.05-84

4. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

Настоящие методические указания распространяются на парогенераторы, теплообменники, конденсаторы, сепараторы-пароперегреватели и другие теплообменные аппараты второго и третьего контуров АЭС с жидким, газообразным или жидкометаллическим теплоносителем. Методические указания устанавливают методы теплового и гидравлического расчета теллообменного оборудования АЭС.

1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Тепловые и гидравлические (теплогидравлические) расчеты при проектировании теплообменных аппаратов выполняются как с целью определения характеристик поверхности теплообмена (конструктивный расчет), так и для определения параметров теплоносителей в различных эксплуатационных режимах - стационарных и динамических (поверочный расчет).

1.2. Основная цель конструктивного расчета теплообменного оборудования заключается в поиске оптимальной (по размерам, конфигурации и стоимости) поверхности теплообмена, которая необходима для получения расчетной тепловой мощности аппарата при заданных конечных температурах и давлениях, а также при заданных расходах греющего и нагреваемого теплоносителей и минимальных затратах мощности на прокачку.

1.3. Цель поверочного расчета определяется требованиями соответствующего эксплуатационного режима теплообменного аппарата (базовый или пиковый режим, необходимость работы при естественной циркуляции теплоносителей, обеспечение неповреждаемости в аварийных режимах).

1.4. Для определения размеров теплообменного аппарата и мощности, затрачиваемой на прокачку теплоносителей, в соответствии с выбранной конструктивной схемой необходимо:

рассчитать тепловой и материальный балансы теплоносителей;

выделить в проектируемом теплообменном аппарате области поверхности нагрева, где происходят одинаковые термодинамические процессы (экономайзерная, испарительная, пароперегревательная и т.п.);

определить теплофизические свойства теплоносителей;

рассчитать коэффициенты теплоотдачи и теплопередачи, а также коэффициенты гидравлического сопротивления для выделенных областей;

рассчитать температурные напоры на границах областей;

рассчитать распределение температуры теплоносителей и рабочих тел вдоль теплообменного тракта и определить средние температурные напоры в пределах каждой области;

рассчитать распределение температуры в элементах конструкции;

обеспечить допустимые развертки расходов и устойчивость движения рабочей среды;

определить поверхность теплообмена;

определить гидравлическое сопротивление теплообменного аппарата.

1.5. По окончании всех этапов расчета при необходимости следует изменить геометрические характеристики теплопередающей поверхности и повторить расчет.

1.6. В качестве дополнительных материалов для расчета сепараторов-пароперегревателей следует использовать РТМ 108.020.107-84*.

______________

* Вероятно ошибка оригинала. Следует читать: РТМ 108.020.107-76. Документ в информационных продуктах не содержится. За информацией о документе Вы можете обратиться в Службу поддержки пользователей. - Примечание изготовителя базы данных.

1.7. В качестве дополнительных материалов для расчета прямоточных парогенераторов с трубами в виде винтовых змеевиков следует использовать РТМ 108.300.01-81*.

________________

* Документ в информационных продуктах не содержится. За информацией о документе Вы можете обратиться в Службу поддержки пользователей. - Примечание изготовителя базы данных.

1.8. Условные обозначения, применяемые в РД, приведены в справочном приложении 1. Типы теплообменных аппаратов, основные теплоносители, используемые в них, рабочие тела, а также варианты схем АЭС приведены в справочном приложении 2. Основные положения теории теплообмена, размерные и безразмерные параметры, характеризующие работу теплообменных аппаратов, задачи конструктивного и поверочного тепловых расчетов, а также гидравлического расчета даны в справочных приложениях 3 и 4. В справочном приложении 5 рассмотрены принципы оптимизации конструкции парогенераторов.

2. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ТЕПЛООБМЕННИКОВ В ОДНОМЕРНОЙ ПОСТАНОВКЕ

     2.1. Задачи и особенности теплового расчета теплообменников в одномерной постановке

2.1.1. Тепловой расчет теплообменников в одномерной постановке основан на решении одномерных уравнений теплового баланса и не учитывает особенности гидродинамики и теплообмена, отличающие работу реального теплообменника от его идеализированной тепловой схемы. К таким особенностям относятся, например, гидравлические неравномерности раздачи теплоносителей по сечению теплообменника (справочное приложение 6). Варианты течения теплоносителей в проточной части теплообменников приведены на черт.1.

Коэффициент для различных вариантов схем течения теплоносителей в проточной части теплообменных аппаратов

а - перекрестный ток; б - параллельно-смешанный ток; ;

     
Черт.1

При конструктивном расчете заданными считаются тепловая мощность теплообменника, расходы теплоносителей и их входные температуры. При поверочном расчете задается величина теплопередающей поверхности, определенная в конструктивном расчете.

     2.2. Расчет теплового баланса и тепловой мощности, переданной в теплообменнике

2.2.1. Тепловой баланс устанавливает равенство тепловой мощности, подведенной к теплообменнику, и тепловой мощности, отведенной от него с учетом потерь в окружающую среду:

,

где - тепловая мощность, подведенная в теплообменник греющим теплоносителем, Вт;

и - тепловая мощность, генерируемая в теплообменнике в результате преодоления гидравлического сопротивления соответствующих трактов греющим и нагреваемым теплоносителем, Вт;

- тепловая мощность, отведенная из теплообменника нагреваемым теплоносителем, Вт;

- тепловая мощность, теряемая теплообменником в окружающую среду, Вт.

2.2.2. Величина суммарной мощности составляет доли процента от суммарной мощности теплообменников, работающих на жидких теплоносителях, и 1-2% для теплообменников с газообразными средами. Потери в окружающую среду для современных крупных теплообменников составляют доли процента.

Так как указанные величины малы и частично компенсируют друг друга, то можно считать коэффициент полезного действия крупных теплообменников на номинальном режиме близким к единице, откуда

,

где - тепловая мощность теплообменника на номинальном режиме работы, Вт.

Эта величина в зависимости от выбранной методики расчета определяется по одной из формул:

,

где ; ;

,

где ;

.

     2.3. Расчет эффективности теплообменника

2.3.1. Эффективность теплообменника в общем случае является функцией режимных параметров, схемы взаимного движения теплоносителей и особенностей гидродинамики и теплообмена реальных теплообменников. Для идеализированных тепловых моделей применительно к различным схемам взаимного движения эффективность определяется по зависимости вида

,

где - параметр теплопередачи; - отношение водяных эквивалентов (см. справочное приложение 4).

Конкретный вид этих зависимостей для некоторых схем движения теплоносителей представлен в табл.1 и на черт.2.

Таблица 1

     
Соотношения между параметрами теплообменников