压水堆蒸汽发生器设计说明书

1、“蒸汽发生器”课 程 设 计 说 明 书 前   言 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，使其产生一定的压力、温度和干度的蒸汽。此蒸汽再进入汽轮机中做功，转化为电能或者机械能。在压水堆核电站中，蒸汽发生器是一回路系统中的一个主要设备，具有尺寸大，重量重，设计、制造复杂，作用大的特点，再设计和制造方面被称为当代热交换器技术的最高水平。实际运行经验表明，蒸汽发生器能否安全、可靠的运行，对整个核动力装置的经济性和安全可靠性有着十分重要的影响。长期以来国际上压水堆核电站蒸汽发生器经常

2、发生传热管腐蚀破损，在可靠性上存在严重问题，是核蒸汽供应系统的致命弱点，保证蒸汽发生器的制造质量有助于提高其安全可靠性。由于蒸汽发生器制造相当复杂，技术密集程度高，要求制造质量符合设计说明书上的要求，因此，设计说明书在蒸汽发生器的制造过程中就尤为重要。 本设计说明书是针对压水堆设计的立式 U 型管自然循环蒸汽发生器。作者在参考了孙中宁老师编写的“蒸汽发生器”课程设计指导书和核动力设备，在阅读了大量文献后，提出了蒸汽发生器的一种新的方案设计，并进行了论证。通过强度计算和结构设计，确定了蒸汽发生器的结构尺寸，然后分别进行了蒸汽发生器的热力计算、水动力计算，希望能获得更

3、佳的设计方案。 目 录第一章 绪论1一、蒸汽发生器概述1二、蒸汽发生器的基本技术要求1三、蒸汽发生器的设计与计算2四、目的和要求3五、任务3第二章 课程设计的具体内容4一、给定条件4二、蒸汽发生器的热力计算4三、蒸汽发生器的水动力计算5四、蒸汽发生器的强度计算8五、蒸汽发生器的结构设计9六、蒸汽发生器的总图绘制和部件图绘制9第三章 课程设计计算过程10一、根据热平衡确定换热量10二、管径的选取以及传热管数目的确定10三、换热面积的计算11四、管束结构的计算12五、强度计算13六、主要管道内径的计算14七、一回路水阻力的计算15八、二回路水循环阻力的计算17九、运动压头的计算23十、循

4、环倍率的确定24第四章 结论与评价25附录26一、附录1 蒸汽发生器热力计算表26二、附录2 蒸汽发生器水动力计算表30三、附录3 蒸汽发生器强度计算表40附图 见零号图纸参考文献 42第一章  绪 论 一、蒸汽发生器概述  蒸汽发生器是核电动力设备中的一个主要部件，产生汽轮机所需蒸汽的换热设备。在核能反应堆中，核能产生的热量由冷却剂带出，通过蒸汽发生器传给二回路的给水，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中做功，转换为电能或机械能。在这个能量转换过程中，蒸汽发生器既是一回路设备，又是二回路设备，所以被称为一、二回路的枢纽。

5、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具有十分重要的影响。 国外压水堆核电站的运行经验表明，蒸汽发生器的性能（无论是静态性能还是动态性能）均能满足使用要求，但在可靠性方面却难以令人满意。在运行中发生蒸汽发生器传热管破损事故的装置数目，接近压水堆动力装置总数的四分之一。各国都把研究和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的热工水利分析；腐蚀理论和传热管材料的研制；无损探伤计数；振动、磨损、疲劳研究；改进结构设计，减少腐蚀化学物的浓缩；改进水质控制等。二、蒸汽发生器的基本技术要求 在

6、核动力装置中，由于一回路为带有放射性回路，而二回路为无放射性回路，因此在研制蒸汽发生器时对结构、强度、材料抗腐蚀性、密封性等都提出了很高的要求，其中最基本的技术要求为： (1) 蒸汽发生器及其部件的设计，必须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。只有满足这个要求才能保证电站在任何负荷下经济运行。 (2) 蒸汽发生器的容量应该最大限度地满足功率负荷的需要，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) 蒸汽发生器的所有部件应该绝对地安全可靠。 (4) 蒸汽发生器单个零、部件的装配必

7、须保证在密封面上排除一回路工质漏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。在设计蒸汽发生器时，要考虑一、二回路两种工质的种类和参数，正确地选择结构方案、材料、传热管尺寸、传热系数以及冷却剂等。另外，必须采取减少向外散热损

8、失的措施。三、蒸汽发生器的设计与计算蒸汽发生器的设计计算包括热力计算、水动力计算、强度计算、结构设计等。热力学计算主要通过传热学知识计算传热管传热面积，然后与管束结构设计相结合可以得到传热管长度、管束直径等结构参数。强度计算通过压力校验等用于选取蒸汽发生器结构材料、确定结构尺寸等。蒸汽发生器中要通过强度计算得出的参数有传热管、上下筒体、球形下封头管板等的壁厚。在强度计算得出参数后要留取一定余量，以满足变工况下出现超压情况的需求。水动力计算是最后一步，因为只有结构尺寸确定，运动状态已知的情况下水力情况才得以确定。水力计算包括一回路水阻力计算、二回路水循环阻力计算、运动压头计算等。其中一回路水阻力

9、计算相对简单主要包括单相水U型管管内摩擦阻力和局部阻力两项；二回路水循环阻力计算及运动压头计算比较复杂。因为蒸汽发生器内二回路侧流体的水力特性取决于流体工质的性质和状态、流道的结构和几何形态，以及工质的流动形式。而且计算过程误差较大，往往需要在试验中进一步修正。二回路水循环阻力包括下降空间阻力、上升空间阻力、汽水分离器阻力等。而上升空间阻力又包括摩擦阻力、局部阻力、弯管区阻力、加速阻力、流量分配孔阻力五项。设计中常用图解法来确定循环倍率，即先假设几个不同的循环倍率分别计算其运动压头和总阻力，在直角坐标系作出相应曲线，两根曲线交点即为稳定工况的循环倍率值。循环倍率值一般取25为宜，其值过小会导致

10、传热恶化，腐蚀加剧等；而过大则会增大汽水分离器负荷，使蒸汽干度降低，危机汽轮机安全。计算过程中水力计算是在结构选型和热力计算之后进行，但是结构设计和热力计算又需要水力计算数据，因此三者往往要反复交替进行，以使设计逐步完善。四、目的和要求： 1、运用“核动力设备”课中所学的知识，并加以巩固、充实和提高。 2、掌握蒸汽发生器设计计算的标准方法。 3、具有初步综合考虑蒸汽发生器结构设计的能力。 4、培养学生查阅资料，合理选择和分析数据的能力，提高学生的运算、绘图等基本技能。 5、培养学生对工程技术问题的严肃认真和负责态度。五、任务：1、完成蒸汽发生器的方案设计与论证 2、完成蒸汽发生器的热力计算 3

11、、完成蒸汽发生器的水动力计算 4、完成蒸汽发生器的强度计算 5、完成蒸汽发生器的结构设计 6、绘制蒸汽发生器的总图 7、编写设计说明书。第二章 课程设计的具体内容一、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：；4、 一回路侧额定工作压力：MPa；5、 一回路侧设计压力：6、 一回路侧冷却剂入口温度；7、 一回路侧冷却剂出口温度；8、 二回路侧给水温度：9、 二回路侧额定工作压力：MPa；10、二回路侧设计压力：11、传热管壁导热系数： W/m12、传热管壁许用应力： kg/mm2；13、下筒体许用应力： kg/mm2；14、上筒体许用应

12、力： kg/mm2；15、球形下封头许用应力： kg/mm2；16、管板许用应力： kg/mm2；17、传热管最小节距：，一般取为1.351.45；18、上筒体内径3200 mm，高度4000 mm。19、下降空间： (1)入口阻力系数=1；(2)出口阻力系数=1；(3)定位装置阻力系数=1；(4)绝对粗糙度=0.15 mm。20、流量分配管板：(1) 单元面积=533 mm2; (2)单元开孔面积=216 mm2。二、蒸汽发生器的热力计算 1、完成一回路冷却剂对传热管内壁的强迫对流放热计算，确定值： 2、完成传热管壁的导热计算，确定管壁热阻值： 3、确定污垢热阻值： 对于不锈钢：/W 对于镍

13、基合金：/W 一般污垢层厚度为0.05mm。 4、完成传热管外壁对二回路工质的沸腾换热计算，确定值 式中：pPa；q w/m2 5、完成传热系数k值的计算： 6、确定传热面积F值： 式中：Q传热量；传热温差。设计传热面积 式中：C设计储备系数，一般取C=1.1。图1一回路侧水 力计算简图三、蒸汽发生器的水动力计算： 主要包括：1、一回路侧水动力计算； 2、二回路侧循环倍率的计算：1、一回路侧水动力计算：计算的具体步骤：（1） 传热管内的摩擦阻力（） 式中：摩擦阻力系数，按有关公式或图表求取； H管子长度，m； di管子内直径，（m）； 一回侧路冷却剂的平均密度，kg/m3； 一回侧路冷却剂的平

14、均流速，m/s； （2）、局部阻力：（） 式中：局部阻力系数。值主要取决于通道的结构型式，通过实验求得，属于经验数据。 一回路侧总的局部阻力：其中：由进口管至进口水室，通道截然突然扩大的局部阻力 在进口水室内转弯的局部阻力 由进口水室至传热管束，通道截面突然缩少的局部阻力 在U型管弯头内转弯180°的局部阻力 由传热管束至出口水室，通道截面突然扩大的局部阻力 在出口水室内转弯的局部阻力 由出口水室至出口接管，通道截面突然缩小的局部阻力 一回路侧的水阻力：考虑贮备系数。其值为计算阻力的10% 因此：2、 二回路侧循环倍率的计算：在设计中，常用图解法来确定循环倍率值和循环速度值。即先假定

15、几个不同的循环倍率、值。分别计算其运动压头和总阻力，在直角坐标系里做出相应的曲线，二根曲线的交点即为稳定工况时的值，同时也可求出值。PmPCRPmPCR1CR2CR3····· 图2 用图解法计算循环倍率的曲线（1）运动压头Pm的计算： 式中：上升空间含汽段高度。分别表示饱和水和饱和汽的密度；表示上升空间平均截面含汽率。（2）水循环总阻力的计算： 总阻力 其中：和分别表示下降空间、上升空间和分离器的阻力。 一般10%由实验确定 而式中：和分别表示摩擦阻力、局部阻力、弯头区阻力和加速度阻力，可按相应的公式进行计算。四、蒸汽发生器的强度计算： 主要

16、内容有：1、传热管的强度计算；2、筒体的强度计算；3、封头的强度计算；4、管板的强度计算。1、 传热管的强度计算：计算管壁厚度 （mm）式中：P设设计压力 （kg/cm2） do管子外径 （mm） 许用应力。 负公差修正系数，一般取=1.102 弯曲减薄系数 式中：R弯曲半径，取最小节圆半径。2筒体的强度计算：计算筒体厚度 （mm）式中：Di筒体内径（mm）3、球型封头的强度计算：计算壁厚 （mm）式中：Do球型封头外径（mm）4、 管板的强度计算：计算壁厚 （mm）式中：F系数，查TEMA标准F=1.04 D水压部分直径（mm）五、蒸汽发生器的结构设计： 主要完成下列工作： 1、管束组件的结

17、构设计：确定流程数，完成传热管的排列，确定管束直径及高度，最佳高-径比一般取为3；确定管子的固定支撑，确定隔板的数目和结构。 2、衬筒的结构设计：确定衬筒的几何形状和尺寸。衬筒内径：式中：为装配间隙，约1020 mm。衬筒外径：式中：为衬筒壁厚，取为12 mm。3、下筒体结构设计：下筒体内径式中：B为下降流道宽度，取为88 mm。 4、管板：确定开孔数及有关几何尺寸，确定堆焊层与筒体的连接。 5、分离器组件：采用三级汽水分离方式，但不做详细设计，其相应于循环倍率为3、4、5时的流动阻力人为设定为12600Pa、14900Pa、17090Pa。 6、给水管装置：确定给水管的结构，布置及有关几何尺

18、寸。 7、排污装置：确定排污管的结构、布置及有关几何尺寸。六、绘制蒸汽发生器的总图和主要部件图： 按着国家标准和制图要求绘制蒸发器总图一张和部件图12张。第三章 课程设计计算过程一、根据热平衡确定换热量一回路进口焓值：=1394.21 kJ/kg (15.0MPa，310）；一回路出口焓值：=1284.45 kJ/kg （15.0MPa，290）；二回路给水焓：if =944.38 kJ/kg (5.0MPa，220）；二回路饱和水温：=264 （5.0MPa）；二回路饱和水焓：=1154.50kj/kg （5.0MPa）；二回路饱和蒸汽焓值：=2793.6 kj/kg（5.0MPa）；二回路

19、汽化潜热： r=-=2793.6-1154.2=1639.73kj/kg （5.0MPa）；排污量：；干度：x=0.99；换热量：；一回路水流量： 。二、管径的选取以及传热管数目的确定选取传热管的外径为：d。=22mm；节距选取为：t=30mm（在1.351.45d。之间）；则最小节圆半径为：错误！未找到引用源。 ；负公差修正系数：=1.102；弯曲减薄系数：1.092；一回路侧设计压：191.3kg/cm2传热管壁厚： ，此处取；传热管内径：；单管流通面积：选取一回路侧水流速度为：一回路水平均比容：（15.0MPa，300，饱和水）则一回路侧流通面积为：U型管数目为：2069，根据排管最后确

20、定U型管数目为： n=2092。三、换热面积的计算一回路侧水导热系数： （15.0MPa，300，饱和水）一回路侧水普朗特数： （15.0MPa，300，饱和水）一回路侧水动力粘度：·s （15.0MPa，300，饱和水）一回路侧雷诺数：一回路侧换热系数：33129W/m2·传热管导热系数： （给定）传热管壁热阻：污垢热阻： （按I-600选定）传热温差： 先假设一个传热系数k，然后进行迭代，最后得5295W/m2·此时热负荷：q=k·tln=185960 W/m2二回路侧放热系数：2=.0557ps0.15q0.7=284851269.1m2 W/m2

21、·传热裕度系数：C=1.11368 m2四、管束结构的计算19794m传热管排列方式：按正方形排列实际布管数：n=2070根=2.28m平均直径：+2.28）=1.2m弯管总长：3902m直管总长：15892m管束直段高：3.84m4m管束总高：4.96m五、强度的计算2.31m，其中t是装配间隙，约1020mm，取15mm；2.334m，其中是衬筒壁厚，给定为12mm。2.51m，其中B为下降流道宽度，取为88mm。下筒体许用应力：=18kg/mm2下筒体计算壁厚：45.43mm2602mm（3）上筒体许用应力：=18kg/mm2 （给定）设计壁厚取为：（4）球形下封头许用应力：

22、2602mm66.3mm设计壁厚取为：S=67mm（5）管板许用应力：2510mm425.5mm设计壁厚选取为：堆焊层厚度： 管板厚=10.412m管板厚=12.111m2管板厚=8.906m六、主要管道内径的计算主管道计算流速： （选取，812m/s)蒸汽管计算流速： （选取，3040m/s）蒸汽管设计内径：33.89m/s二回路给水比容：kg给水管计算流速： （选取，25m/s）给水管设计内径：3.34m/s七、一回路水阻力的计算(1)U型管内摩擦阻力计算考虑堵管后流速819334摩擦阻力系数： 0.01052平均壁温：在此壁温下的动力粘度：温度修正系数：42953Pa(2)局部阻力计算下

23、封头内径：2.468m 2.392m2进口管内径： （与主管道相同）进口管截面积：突扩阻力系数： 0.7776一回路侧水入口处比容： （15.0MPa，310） 25647Pa水室转弯45°阻力系数： （查表，线性插值）34683Pa考虑堵管后截面积：0.5590m2系数：4查图得传热管入口阻力系数：5传热管入口阻力：4364PaU型管转180°阻力系数：U型管转180°阻力：4992Pa传热管出口阻力系数：0.587出口处水比容（15.0MPa，290）：传热管出口阻力： 6035Pa出口管内流速：水室转弯45°阻力系数： （查表，线性插值）水室转弯阻

24、力：34811Pa出口管突缩阻力系数：出口管突缩阻力：7406Pa总阻力：=175207Pa设计阻力：192728Pa八、二回路水循环的阻力计算 (1)下降空间阻力下降空间水比容：入口阻力系数：； 出口阻力系数：；定位装置阻力系数：下降空间高度：H0=5.78m衬筒外径：Dw0=2.334m下筒体内径：2.51m下降空间当量直径：绝对粗糙度：摩擦系数：（176/0.3）2=0.018885下降空间截面积：70m2下降空间水流速：0.726,0.968,1.21下降空间阻力：742,1319,2061(2)上升空间阻力a) 摩擦阻力饱和水比容：饱和水密度：=1/v=771.60kg/m3饱和蒸汽

25、比容：饱和蒸汽密度：支撑板定位拉杆数量： 18上升空间流通面积：.61m2上升空间当量直径： 03544m循环速度：0.120,0.266,0.310m/s出口水相折算速度：0.124,0.186,0.248m/s液相平均折算速度：.162,0.226,0.279m/s出口汽相折算速度：886m/s汽相平均折算速度：943m/s液相动力粘度：汽相动力粘度：液相雷诺数：44834,62643,77337汽相雷诺数：46729判别流型：都为紊流管束直段高：4m液相摩阻系数：l0 =0.3164Rel0-0.25=0.02174,0.02000,0.01897汽相摩阻系数：02152按折算速度计算的

26、液相摩擦阻力：=20.95,40.91,62.35Pa按折算速度计算的汽相摩擦阻力：84Pa参量X：5,2.66：14.4,10.5,8.7：4.2,48.7,61.2液相摩擦阻力：2, 430,541Pa汽相摩擦阻力：2,430,541摩擦阻力：2, 430,541b）局部阻力：支撑板数目：N=5上升流道单元面积：.9mm2支撑板单元开孔面积：=1/4*pi*122)=113.1m2面积比：au/Au=0.218局部阻力系数： 41按折算速度计算的液相局部阻力： 2090,4080,6219Pa按折算速度计算的汽相局部阻力：777.4Pa参量X：9 , 2.83二回路工作压力：临界压力：参数

27、参数K：5,2.46,2.15 8.46,12.92,17.24液相局部阻力：6580,10045,13400Pa汽相局部阻力： 6580,10045,13400局部阻力： 6580,10045,13400Pac）弯管区阻力管束弯头最大节圆直径：.28m弯管区重心至圆心距离： 0.4838m计算冲刷排数：系数：系数：259液相雷诺数： 34372,51558,68744汽相雷诺数： 93459液相摩擦阻力：汽相摩擦阻力：液相阻力：32.5,68.9,117.3Pa汽相阻力： 70.9Pa参量X：32.7,22.3,17.215.0,21.7,28.4液相阻力： 1064,1538,2013Pa

28、汽相阻力： 1064,1538,2013Pa弯管区阻力： 1064,1538,2013Pad）加速阻力管束出口质量含汽率：管束出口体积含汽率：系数：管束出口截面含汽率：质量流速：55.3,207.1,241.3kg/m2·s加速阻力：88,255,286Pae）流量分配孔板阻力：阻力系数：孔板局部阻力：21, 215,292Pa上升空间阻力：8255,12483,16532Paf）汽水分离器阻力：g）循环总阻力：1597,28701,35683Pa九、运动压头的计算（1）预热段高度计算：二回路给水焓：二回路饱和水焓：4500J/kg液面高度：78m下降空间下端压力：4087Pa压力下

29、的饱和水焓：50J/kg；预热段高度：15,0.520,0.526m(2) 运动压头计算:蒸发段高： 4.46,4.46,4.45m管束上方区段高度：蒸发段平均质量含汽率：蒸发段平均体积含汽率：蒸发段平均截面含汽率：784,0.742,0.705管束上方区段平均截面含汽率：.857,0.831,0.807蒸发段运动压头： 802,24392,23126Pa管束上方区段压头：3,4902,4759Pa运动压头：0855,29293,27855Pa十、循环倍率的确定将循环倍率、循环运动压头和循环运动压头对应数值列出表并做曲线：项 目符号单 位数 值循环倍率CR345运动压头PmPa30855292

30、9327885循环总阻力P总Pa215972870135683结论：由上图可近似确定循环倍率为4.1，满足2到5之间的要求。再由该结果计算循环速度，满足不低于0.1并最好大于0.2m/s的要求。第四章 结论与评价本设计说明书主要对立式 U 型管自然循环蒸汽发生器的设计计算进行说明解释。完成了蒸汽发生器的方案设计与论证，基本完成了课程设计要求的对蒸汽发生器热力、水动力、强度和结构设计等项目的计算任务，绘制了蒸汽发生器的总图。巩固、充实和提高了“核动力设备”课中所学的知识，掌握了蒸汽发生器设计计算的标准方法，培养了自己查阅资料，合理选择和分析数据的能力，提高了自己的运算、绘图等

31、基本技能。通过本次设计，我对蒸汽发生器的结构、原理有了进一步理解。同时也对立式 U 型管自然循环蒸汽发生器“设计”的大体步骤与过程初步了解。通过上述的计算过程和结果可以得到，本蒸汽发生器的循环倍率大约是4.1，循环速度大约是0.255m/s。循环倍率的合理能够较为有效的避免循环倍率过小产生蒸汽膜而有可能引起传热管的腐蚀破裂的情况；也避免了循环倍率过大导致汽水分离器的负荷过大，引发汽轮机安全的问题。循环速度的合理也有效的避免了形成滞留，减缓了应力腐蚀的情况。本次立式 U 型管自然循环蒸汽发生器的课程设计有如下不足，仍需要加以改进和验证：在计算两相流的压降等

32、时选用的分相流模型是否能够较为有效的满足实际情况未知，需要加以大量合理的试验验证。在自己设计支撑板单元开孔的时候，如何开孔的情况没有进行合理性的验证，结构强度以及实际是否能够精确的加工出该种形状有待验证。结构强度设计的时候在理论计算的基础上选定实际加工的尺寸的时候选取厚度不够保守，实际情况需要根据工程经验验证。在管束直径和弯管计算以及传热管排布等环节做了较大简化处理；其次，“高径比”比较小，大约是2.2左右，与最优值3偏离较大，使得汽水的重力分离不能很好的起到不用。另外，由于对机械加工、材料等方面知识了解不够，结构设计也存在诸多不不严谨的设计，而且阅读的文献资料不足，一些经验值的选定不够合理；

33、在有限的时间里做出较为复杂的A0图纸，作图有许多欠妥之处，有许多未按国标进行设计，有些零件图比例掌握的不是很好，精细度不是很好，该图只是为了掌握部分绘图基础知识，没有实际加工的意义。 附 录附录1：蒸汽发生器热力计算表一、热平衡序 号项 目符号单 位公式及来源数 值1一回路工作压力p1Pa给定15*1062一回路水进口温度给定3103一回路水出口温度给定2904一回路水平均温度ta3005一回路水进口焓kJ/Kg查表1394.216一回路水出口焓kJ/Kg查表1284.457蒸发器热效率给定0.998二回路工作压力psPa给定5*1069二回路饱和温度ts查表263.9410二回路水饱和焓kJ

34、/kg查表1154.5011二回路给水温度tf给定22012二回路给水焓ifKJ/Kg查表944.3813汽化潜热rkJ/Kg查表1639.7314蒸汽干度x给定0.9915排放系数Cs给定0.0116二回路蒸汽产量Dkg/s给定12617二回路排污量Dbdkg/sCs D1.2618一回路放热量QkWDrx+1.01(-if)231.28*10319一回路水流量G1kg/sQ/（i1-i1）2128.4 二、传热计算序号项 目符号单 位公式及来源数 值20传热管外径dom选 定22*10-321传热管内径dim选 定19*10-322单管流通面积am22.835*10-423一回路水流速u1

35、m/s选定524一回路水平均比容m3/Kg查 表0.001378325一回路流通面积Am20.586726U型管数目n A/a206927一回路水导热系数W/m·查 表561.44*10-328一回路水动力粘度kg/m·s查 表88.33*10-629一回路水普朗特数Prf查 表0.861630一回路水雷诺数Refu1di/7.8*10531一回路侧放热系数W/m2·0.0233313032传热管导热系数W/m2·给定17.433传热管壁热阻Rwm2·/W9.268*10-534污垢热阻Rfm2·/W按Inconel600选定0.26

36、*10-435二回路侧放热系数W/m2·2848.9636传热系数kW/m2·529537大端温差46.0638小端温差26.0639对数平均温差35.12序号项 目符号单 位公式与来源数 值40热负荷W/ m2 18596041计算传热面积Fm21243.742传热裕度系数选 定1.143设计传热面积m21368.08三、管束结构1传热管总长m1979.42排列方式正方形正方形3节 距tm选 定1.4d00.034最小U型管节园直径 m4t0.125实际布管数n根结构设计定20706管束直径Dtbm结构设计定2.287弯管总长L弯m结构设计定3901.868直管总长L直m

37、L总L弯1589.149管束直段高H直mL直/3.8410管束弯段高H弯mRmax1.1411管束总高HtbmH直+H弯4.9612传热管实际平均长度m（L总/n）+2管板厚10.4113最长管子长lmaxm+2H直+2管板厚12.1114最短管子长lminm+2H直+2管板厚8.72四、主要管道内径序号项 目符号单 位公式与来源数 值1冷却剂平均比容m3/Kg查 表1.37810-32主管道计算流速m/s选取：812 m/s10.53主管道计算内径m0.58274主管道设计内径m选 取0.65主管道设计流速u10m/s10.476新蒸汽比容m3/Kg0.0.39067蒸汽管计算流速m/s选取

38、：3040 m/s348蒸汽管计算内径m0.42939蒸汽管设计内径m选 取0.4310蒸汽管设计流速m/s33.8911二回路给水比容m3/Kg查 表0.00118712给水管计算流速m/s选取：25 m/s3.413给水管计算内径m0.237814给水管设计内径m选 取0.2415给水管设计流速m/s3.34 附录2：蒸汽发生器水力计算表序 号项 目符号单 位公式及来源数 值一回路水阻力计算一、U型管内摩擦阻力计算1传热管实际平均长度m结构设计10.412当量直径m结构设计19*10-33一回路水流量G1kg/s热工计算定2128.44一回路水平均比容m3/kg查 表0.00137835一

39、回路水流速m/s热工计算定56考虑堵管后流速m/s1.05u15.257一回路水雷诺数Re热工计算定8.193*1058摩擦阻力系数0.3164Re-0.250.010529平均温度下动力粘度kg/m查 表88.33*10-610壁温下动力粘度kg/m按查表95.45*10-611温度修正系数0.989212摩擦阻力Pa42953二、局部阻力计算13下封头内径D1m结构设计定2.46814水室截面积Fcm22.39215进口管内径d1im选定0.616进口管截面积A1m20.283序号项 目符号单 位公式及来源数 值17比 值0.11818突扩阻力系数查 表0.777619一回路水入口处比容m

40、3/kg查 表0.001421220一回路水入口处密度kg/m3703.6321入口管内流速u1im/s热工计算定10.4722从入口管至水室阻力Pa2996423水室转弯45°阻力系数查 表0.924水室转弯45°阻力Pa3468225传热管流道截面Am2热工计算定0.586926考虑有堵管后截面Am2A/1.050.559027系 数0.233728传热管入口阻力系数查 表0.4529传热管入口阻力Pa4343.630U型管转180°阻力系数查 表0.531U型管转180°阻力Pa4992.332传热管出口阻力系数查 表0.557233出口处水比容m

41、3/kg查 表0.00134134出口处水密度kg/m3745.6835传热管出口阻力Pa6034.7序号项目符号单位公式及来源数值36出口管内流速u2m/s10.1237水室转弯阻力系数6查 表0.938水室转弯阻力Pa634811.139出口管突缩阻力系数7查 表0.4540出口管突缩阻力Pa7174.5.5三、总阻力41总阻力Pa17520742设计阻力设Pa192728二回路水循环阻力计算一、下降空间阻力1循环倍率CR假定3452给水温度tf给定2203二回路饱和温度tS查表263.94下降空间水比容vdm3/kg近似取饱和比容0.0012865下降空间水密度kg/m3771.606入

42、口阻力系数in选取17出口阻力系数选取18定位装置阻力系数f选取1序号项 目符号单位公式及来源数 值9下降空间高度H0m结构设计定5.7810套筒外径Dw0m结构设计定2.33411下筒体内径Dsim结构设计定2.5112下降空间当量直径DemDsiDwo0.17613绝对粗糙度m选 定1.5*10-414摩擦系数0.0188915下降空间截面积Fdm20.669616下降空间水流速udm/s0.7260.9681.2117下降空间阻力Pa74213192061二、上升空间阻力1、摩擦阻力1饱和水比容m3/kg查 表0.0012862饱和水密度kg/m3771.603饱和蒸汽比容m3/kg查

43、表0.039064饱和蒸汽密度kg/m325.605套筒内径Dw1m结构设计定2.316传热管外径d0m热工计算定22*10-37支撑板定位拉杆数量根结构设计定188上升空间流通面积 Fum22.61序号项 目符号单位公式及来源数 值9上升空间当量直径dem0.0354410循环速度m/s0.1200.2660.31011出口水相折算速度m/s0.1240.1860.24812水相平均折算速度m/s0.1620.2260.27913出口汽相折算速度m/s1.88614汽相平均折算速度0.94315水相运动粘度m2/s查 表1.28*10-716汽相运动粘度m2/s查 表7.15*10-717水

44、相雷诺数44834626437733718汽相雷诺数4672919判别流态临界值:1000紊流20管束直段高Hsm结构设计定3.8421水相摩阻系数0.021740.020000.0189722汽相摩阻系数0.0215223按折算速度计算的水相摩擦阻力Pa20.9540.9162.3524按折算速度计算的汽相摩擦阻力Pa8.8425参 量 X1.542.152.6626查图或计算14.410.58.727查图或计算34.248.761.228水相摩擦阻力Pa302430541序号项 目符号单位公式及来源数 值29汽相摩擦阻力Pa302.1430.1540.730摩擦阻力Pa302.1430.1540.72、局 部 阻 力1支撑板数目N个结构设计定52上升流道单元面积Aumm2结构设计定519.93支撑板单元开孔面积aumm2结构设计定113.14面 积 比au/Au0.2185局部阻力系数查 图416按折算速度计算的水相局部阻力Pa2090408062197按折算速度计算的汽相局部阻力Pa777.48参 量 X1.642.292.839二回路工作