Введение
Одним из основных элементов атомной электрической стан-
ции (АЭС) является парогенератор - теплообменный аппарат для
производства пара за счет теплоты первичного (охлаждаемого)
теплоносителя. Расчет и проектирование такого теплообменника
представляет собой достаточно сложную многоцелевую задачу.
В рамках курсового проектирования определение параметров
парогенераторов АЭС производится на основе разработанных
методик, приведенных в лекционном курсе и специальной
литературе [3, 6, 9].
Выбор конструкции парогенератора определяется типом реак-
тора, указанным в задании на курсовое проектирование, а также
выбранными на первом этап^ курсового проектирования термо-
динамическим циклом и принципиальной схемой станции АЭС
[2-4].
Параметры парогенератора, которые не приведены в задании
на курсовое проектирование и расчет которых на основе
изложенного в лекционном курсе материала представляет
значительные трудности, должны выбираться обоснованно и
соответствовать оптимальному режиму работы АЭС. Данные о
теплофизических свойствах теплоносителей и основных
характеристиках типовых парогенераторов, используемых в
атомной энергетике, приведены в литературе [1, 7] и
приложениях к данному пособию.
В результате выполнения курсового проекта необходимо
определить основные параметры парогенератора и представить
на защиту достаточно подробные сборочные и узловые чертежи
аппарата, несмотря на то, что значения величин, приведенных в
задании, могут несколько отличаться от реальных. При оформле-
нии проекта (проведении поверочных расчетов, подготовке поя-
снительной записки, вычерчивании конструкции парогенератора)
необходимо обратить внимание на соответствие рассчитанной
конструкции требованиям ЕСКД и Госстандартов, неформально
учитывая реальные особенности рассматриваемых типов пароге-
нераторов и станции в целом.
Глава 1. ТЕПЛООБМЕННЫЕ АППАРАТЫ
АТОМНЫХ СТАНЦИЙ
1.1.	Классификация теплообменных аппаратов
Теплообменным аппаратом называется устройство, предна-
значенное для передачи теплоты от одного тела (теплоносителя)
к другому для осуществления различных технологических
процессов - нагревания, охлаждения, кипения, конденсации.
Теплоноситель с более высокой температурой будем называть
горячим, а теплоноситель с более- низкой температурой
(воспринимающий теплоту) - холодным.
Теплообменные аппараты по способу передачи теплоты Могут
быть разделены на две группы: смешивающие и поверхностные.
В смешивающих теплообменниках теплота передается непо-
средственно от одного теплоносителя к другому в результате их
смешивания.
Поверхностные теплообменники подразделяются на
регенеративные и рекуперативные. В регенеративных
теплообменниках горячий и холодный теплоносители поочередно
контактируют с твердой стенкой, которая аккумулирует теплоту
горячего теплоносителя и отдает ее при контакте с холодным
теплоносителем. В рекуперативных теплообменниках
теплоносители разделены не во времени, а в пространстве, т. е.
оба теплоносителя одновременно омывают стенку с обеих
сторон, и теплопередача осуществляется непрерывно через
стенку. В атомной энергетике используются в основном
рекуперативные теплообменники. Обычно теплота передается
через стенки труб. Теплоноситель с более высоким давлением,
как правило, занимает внутритрубное пространство. При этом
могут иметь место три различные схемы движения теп-
лоносителей, отличающиеся направлением их движения один от-
носительно другого (рис. 1.1): прямоток, противоток или пере-
крестный ток.
Ф ! I ’ Ф Ф
Рис. 1.1. Схемы движения теплоносителей: а - прямоток; б - противоток; « -
перекрестный однократный ток; г -'перекрестный многократный ток
5
Теплообменники на АЭС подразделяются на основные и
вспомогательные. Большая часть теплоты передается основными
теплообменниками и именно их характеристики оказывают
существенное влияние на коэффициент полезного действия и
экономическую эффективность станции в целом основными теп-
лообменниками на АЭС являются парогенератор, промежуточ-
ный теплообменник (в случае реализации на станции трехкон-
турной схемы) и конденсатор.
1.2.	Основные типы парогенераторов
В двухконтурных и трехконтурных схемах АЭС для произ-
водства пара используется парогенератор - рекуперативный теп-
лообменный аппарат, передающий тепловую энергию от тепло-
носителя к рабочему телу через поверхность теплообмена.
Парогенератор может включать в себя водяной экономайзер,
испаритель, пароперегреватель и промежуточный пароперегрева-
тель. Промежуточный перегрев пара может осуществляться
также и в специальных теплообменниках, нс входящих в состав
парогенератора.
Парогенераторы можно классифицировать:
1)	по роду теплоносителя - с водным, жидкометаллическим,
газовым, а также другими теплоносителями;
2)	по способу организации движения рабочего зела в испари-
теле - парогенераторы с многократной естественной циркуля-
цией, с многократной принудительной циркуляцией, прямоточ-
ные парогенераторы;
3)	по наличию или отсутствию общего корпуса (кожуха), в ко-
тором расположены трубчатые поверхности теплообмена - кор-
пусные (кожухо-трубные) и теплообменники типа “труба в
трубе";
4)	по количеству корпусов (корпусные парогенераторы):
однокорпусные - все элементы парогенератора расположены в
одном корпусе;
многокорпусные - отдельные элементы имеют самостоятель-
ные корпуса;
секционные - парогенератор состоит из нескольких секций,
имеющих общие системы регулирования расхода теплоносителя
и рабочего тела;
секционно-модульные - секции парогенератора состоят из от-
дельных модулей, в которых располагаются его элементы.
6
Парогенераторы также можно подразделять на вертикальные
и горизонтальные в зависимости от соотношения вертикального
и горизонтального габаритных размеров и особенностей компо-
новки.
Рассмотрим более подробно прямоточные парогенераторы и
парогенераторы с многократной циркуляцией рабочего тела. На
рис. 1.2, а приведена принципиальная схема прямоточного паро-
генератора.
Рабочее тело движется внутри труб, последовательно проходя
три основных участка, на границах которых изменяется агрегат-
ное состояние рабочего тела. Питательная вода сначала проходит
через экономайзерный участок, где подогревается до
температуры насыщения Г„ затем постепенно испаряется на
испарительном участке до получения сухого насыщенного пара,
который перегреваете^ на пароперегревательном участке. В этом
случае
G„=G^G~=G^G„,	(1.1)
где Gn - расход питательной воды; - расход через экономай-
зерный участок; Gm - расход через испарительный участок;
G^ - расход через пароперегревательный участок; 6„ - расход
пара на выходе из парогенератора, т. е. его
паропроизводительность.
Схема парогенератора с многократной циркуляцией (МЦ)
приведена на рис. 1.2,б, на котором показаны три зоны
теплообмена (экономайзерная, испарительная и паро-
перегревательная). В случае работы турбины на насыщенном
паре 3-я зона (пароперегревательная) отсутствует. Сущест-
венным элементом парогенератора с многократной циркуляцией
является барабан-сепаратор 5. Барабан-сепаратор, насос б,
экономайзерный 2 и испарительный 3 участки, а также опускной
участок 7 составляют отдельный циркуляционный контур.
В барабан-сепаратор поступают, с одной стороны, паро-
водяная смесь из испарительного участка, с другой - питательная
вода. Пароводяная смесь при температуре насыщения разделя-
ется на сухой насыщенный пар, который поступает в паропере-
Рис. 1.2. Типы парогенераторов с различными способами образования пара а -
прямоточный; 6 - с многократной циркулцией. где / - коллектор; 2 - экономай-
зерный участок; 3 - испарительный участок; 4 - тиронсрегрсвательный участок;
5 - барабан-сепаратор; 6 - циркуляционный насос; 7 - опускной участок
циркуляционного контура
грсвательный участок (или непосредственно на паровую турбину,
если применяется цикл насыщенного пара), и воду, которая
смешивается с питательной водой и поступает в опускной
участок циркуляционного контура, татем, последовательно, - в
экономайзерный и испарительный участки. Температура воды на
входе в экономайзерный учас/Ьк, очевидно, больше температуры
питательной воды, но меньше температуры насыщения. На
Испарительном участке часть расхода циркулирующей воды,
равная расходу питательной воды, превращается в пар.
Таким образом, расход рабочего тела на экономайзерном и
испарительном участках превышает расход питательной воды и
паропроизволитслыюсть парогенераторов, т-.е.
G, =G„C„ =Ga =KVG„ =KUG,„.	(1-2)
где G„ - расход рабочего тела в контуре "барабан-сепаратор - ис-
нар|пелы1ый участок", а А'„>1 - коэффициент кратности циркуля-
ции. Принудительная многократная циркуляция в контуре обес-
печивается насосом, а естественная - за счет различия в плотно-
сти рабочего тела на опускном и подъемном участках циркуля-
ционного контура.
В первом случае коэффициент кратности циркуляции зависит
от расходно-напорной характеристики выбранного насоса (обыч-
но выбирают /Св=4ч-10), а во втором - от высоты подъемного
участка, причем величину коэффициента Кц определяют в резуль-
тате гидродинамических расчетов (обычно получается Ка=6+8).
Рассмотрим недостатки и достоинства обоих типов парогене-
раторов.
Начнем с прямоточного парогенератора. При вынужденном
движении в вертикальном обогреваемом канале в условиях
<?=const (q - плотность теплового потока) состояние потока
непрерывно изменяется по длине канала. На рис. 1.3 показана
диаграмма режимов течения и соответствующих им областей
теплообмена в трубе, на вход которой подается нсдогретая до
температуры насыщения жидкость с таким расходом, что
жидкость полностью испаряется к выходу из трубы, т. е. данная
труба представляет собой аналог прямоточного парогенератора.
9
Рис. 1.3. Режимы течения и области теплообмена при течении теплоносителя в
вертикальной обогреваемой трубе
10
Если на входе в канал жидкость подогрета до температуры
насыщения Ts при заданном давлении р, а плотность теплового
потока и условия теплообмена таковы, что на некотором рас-
стоянии, начиная от входа в канал, температура стенки Т„ также
ниже Ts, то всегда имеется участок, где кипение отсутствует
(область I). В зависимости от скорости движения потока, физи-
ческих свойств жидкости и диаметра трубы течение однофазной
жидкости может осуществляться в ламинарном или турбу-
лентном режимах. 11ри постоянном тепловом потоке на участке
теплообмена в однофазной среде температура стенки непрерывно
увеличивается по мере удаления от входа вследствие повышения
температуры жидкости, пока не будет достигнута величина пере-
грева стенки, необходимая для начала парообразования. Начиная
с этого момента, кипение жидкости в пристенном слое может
происходить в условиях, когда основная масса жидкости
подогрета до температуры насыщения (область II). Кипение во
всей массе жидкости (область III - зона развитого кипения)
начинается после того, как вся жидкость достигнет состояния
насыщения. При дальнейшем увеличении энтальпии потока
можно наблюдать последовательное развитие режимов течения
двухфазной среды, которые имеют различную структуру. В
качестве основных режимов течения в вертикальных каналах
обычно выделяют пузырьковый, снарядный, дисперснокольцевой
и дисперсный режимы. Па рис. 1.3 эти режимы соответствуют
областям III, IV, V и VI. За дисперсным режимом следует область
VII течения однофазного пара.
Различные режимы течения, показанные на рис. 1.3, характе-
ризуются различными значениями коэффициентов теплоотдачи
а. Особенно большие различия наблюдаются на границах между
режимами IV-V и V-VI, вследствие чего в стенке трубы возника-
ют большие температурные перепады вблизи этих границ (и, сле-
довательно, температурные напряжения). Границы режимов цик-
лически дрейфуют по длине трубы, что в конечном счете приво-
дит к возникновению циклических температурных напряжений,
вызывающих усталость металла труб. Поэтому для труб пароге-
нераторов прямоточного типа необходимо использовать марки
сталей, обладающие повышенными прочностными характеристи-
ками. Последнее повышает стоимость конструкции парогенера-
тора (капитальные затраты) и является одним из недостатков ап-
паратов этого типа.
Второй существенный недостаток прямоточных парогенера-
торов - отложение солей на внутренней поверхности парогенери-
рующих труб на границе перехода потока к дисперсному режиму
течения, ухудшающее теплоотдачу и увеличивающее гидравли-
ческое сопротивление. Для уменьшения отложения солей прихо-
дится ужесточать нормы солесодержания питательной воды для
прямоточных парогенераторов, что приводит к увеличению экс-
плуатационных затрат.
Еще одним недостатком прямоточного парогенератора
является невозможность быстрого изменения его
паропроизводительности, т. е. Невозможность согласования
паропроизводительности парогенератора с мощностью турбины,
если последняя быстро изменяется вследствие изменения
нагрузки потребителей на электрический генератор. Таким
образом, применение прямоточных парогенераторов возможно
только в области базовой нагрузки [3, 9], где потребление
электроэнергии постоянно во времени.
Следует тем нс менее отметить, что простота конструкции,
отсутствие дополнительных насосов и барабана-сепаратора (см.
рис.1.2), которые повышают стоимость аппарата, позволяют счи-
тать прямоточные парогенераторы достаточно перспективными
для использования на атомных электрических станциях.
Парогенераторы с многократной циркуляцией (МЦ), как
видно из схемы на рис. 1.2, имеют более сложную конструкцию,
так как парогенерирующий комплекс содержит барабан-сепара-
тор и циркуляционные насосы (в случае организации принуди-
тельной циркуляции). Это - основной недостаток парогенерато-
ров с МЦ, зато у них отсутствуют недостатки прямоточных паро-
генераторов. Следует отмстить, что барабан-сепаратор, в нижней
части которого содержится большое количество воды при темпе-
ратуре насыщения, является своеобразным тепловым
аккумулятором, позволяющим в некоторых пределах
синхронизировать паропроизводительность парогенератора с
мощностью турбоагрегата. Рассмотрим, например, случай
увеличения потребительской нагрузки на турбоагрегат. При этом
система регулирования числа оборотов ротора турбины
автоматически увеличивает открытие парораспределительных
клапанов, через которые поступает пар в турбину, растет расход
пара из барабана-сепаратора. Это вызывает уменьшение давления
в барабане-сепараторе, вследствие чего происходит вскипание
находящейся в нем воды, что и компенсирует увеличившийся
расход пара. Возможности синхронизации
паропроизводительности парогенератора с МЦ и мощности тур-
12
бины подобным образом ограничиваются предельными
значениями высоты уровня воды в барабане-сепараторе.
Необходимо также иметь в виду, что для осуществления
никла насыщенного пара парогенератор без барабана-сепаратора
(т. е. прямоточный) не применим из-за описанных выше
особенностей дрейфа границ режимов течения в прямоточных
трубах.
Глава 2. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЁТ ПАРОГЕНЕРАТОРА
2.1.	Этаны теплового расчета
Целью теплового расчета парогенератора является
опрсдесние размеров теплопередающей поверхности,
обеспечивающих передачу необходимого количества теплоты от
горячего теплоносителя к холодному. Тепловой расчет обычно
включает в себя две основные части: в первой части
определяются тепловая мощность парогенератора, количества
теплоты, передаваемые на различных участках парогенератора, и
температурные напоры на участках; во второй - производится
расчет конструктивных параметров и коэффициентов
теплопередачи.
В настоящем пособии рассматриваются вопросы,
относящиеся к 1-й части теплового расчета парогенератора.
Как уже указывалась, парогенератор является основным теп-
лообменником АЭС и в этой связи должен вносить минимальный
вклад в себестоимость электроэнергии, вырабатываемой станци-
ей. Себестоимость киловатт-часа электроэнергии можно предста-
вить как
(2.1)
где С„ - себестоимость электроэнергии, вырабатываемой станци-
ей; С„п - капитальная составляющая, учитывающая затраты на
изготовление оборудования и строительство АЭС; - топлив-
ная составляющая, учитывающая затраты на топливо; С„сгъ) - экс-
плуатационная составляющая, учитывающая затраты на обеспе-
чение нормальной эксплуатации станции.
Определим влияние параметров теплообмена, теплофизичес-
ких свойств и различных геометрических величин на себесто-
имость электроэнергии. Как известно, необходимая площадь по-
верхности парогенератора F зависит от его мощности Q„ коэф-
фициента теплопередачи К и температурного напора А Г
13
' (2-2)
D	Г
в первом приближении (плоская стенка, рис.2.1) коэффици-
ент теплопередачи можно представить в виде
к -	1
1	3	1 •	<2.3)
----------1---------Н - •
“г---------------,
В данной формуле а, - коэффициент теплоотдачи к горячему
теплоносителю; а, - коэффициен т теплоотдачи к холодному теп-
лоносителю; 8 - толщина теплопсредающей стенки; 1 - коэф-
фициент теплопроводности материала стенки.
Проведем качественный анализ влияния коэффициента тепло-
передачи и темперазурного напора энергии на себестоимость
электроэнергии.
Как видно из формулы (2.2), увеличение коэффициента тепло-
передачи проводит к уменьшению размеров тсплопередающей
поверхности и, соответственно, к уменьшению капитальных за-
трат С„„, другой стороны, увеличение К обычно достигается за
счет повышения скорости теплоносителя, что увеличивает экс-
плуатационную составляющую Сл„. Из формулы (2.2) видно
также, что увеличение температурного напора Д Т приводит к
уменьшению капитальных затрат.
Однако в случае низкотемпературного реактора, когда темпе-
ратура горячего теплоносителя ограничена сверху (например.
ВВЭР), увеличения Д Т можно достичь, уменьшая температуру
холодного теплоносителя. При этом уменьшается средняя темпе-
ратура рабочего тела термодинамического цикла при подводе
тепла, т. е. уменьшается КПД брутто АЭС, что приводит к
увеличению топливной составляющей себестоимости электро-
энергии. Сложная зависимость себестоимости электроэнергии от
коэффициента теплопередачи и температурного напора
указывает на необходимость проведения оптимизационных
расчетов, целью которых является получение оптимального
значения площади теплопередающей поверхности F.
14
Рис.2.1. Распределение температуры при передаче теплоты в теплообменнике:
Гг, Wr - температура и скорость горячего теплоносителя соответственно; 7Х ,
Л'х - температура и скорость .холодного теплоносителя; 5 - толщина стенки
2.2.	Уравнения материально-теплового баланса
Как известно из теории теплообмена [5], коэффициент тепло-
отдачи существенно зависит от агрегатного состояния теплоноси-
теля, вследствие чего коэффициент теплопередачи резко изменя-
ется при переходе от одного участка парогенератора к другому. В
связи с этим формула (2.2) для непосредственного расчета тепло-
передающей поверхности всего парогенератора неприменима.
Однако она может быть применена к отдельным участкам
парогенератора (экономайзерному, испарительному и паропере-
гревательному), в пределах каждого из которых коэффициент
теплопередачи изменяется незначительно:
15
где/ - индекс, определяющий участок, а полное значение поверх-
ности теплообмена парогенератора:
F =	(2.5)
В соотношении (2.4) неизвестны вес величины - Fj, Qj, Kj, &Tj.
В 1-й части теплового расчета необходимо определить значения
Qj и Д7). Запишем уравнения теплового баланса для всего пароге-
нератора и его отдельных элементов. Так как теплопередача не
может осуществляться без потерь теплоты, введем коэффициент
ее использования rjm, принимая во внимание, что количество теп-
лоты Q,, полученное холодным теплоносителем, определяется как
где Q,- количество зеплоты, отбираемое у горячего теплоносите-
ля, 01ЮТ - потери теплоты в окружающую среду в процессе тепло-
передачи.
Тогда коэффициент использования теплоты
(2.6)
Так как QX=Q,(.1-Q„„/Qr), то иначе
&=£П.т	(27)
для всего парогенератора и
ЙГЙА»	(28)
для его отдельных j-x элементов (участков).
Учитывая, что в оптимальном режиме работы парогенератора
падение давления теплоносителей (т. с. гидравлическое
сопротивление) должно быть небольшим по сравнению с
абсолютным давлением в парогенераторе, можно считать
процесс передачи теплоты изобарным и. следовательно,
количество переданной теплоты равно изменению энтальпии
теплоносителя. Таким образом, для всего парогенератора
тепловой баланс определяется уравнением
е.=с,(Г-<;“)п„,	<2.’)
а для отдельного /-го участка парогенератора
(2-Ю)
16
В формулах (2.9) и (2.10) i" (/” ) - энтальпия горячего тепло-
носителя на входе в парогенератор (ву'-й участок парогенератор),
(j'T) _ энтальпия горячего теплоносителя на выходе из паро-
генератора (/-го участка парогенератора), G(Gj) - расход
теплоносителя через парогенератор (через у-й участок
парогенератора).
Для практических расчетов уравнения теплового баланса за-
писываются для каждого теплоносителя отдельно на участках,
где теплоносители не изменяют свое агрегатное состояние:
= G, , (i” -	) = G , < с\ ' > (Т“ - Tr7 ); 1
Г (2.11)
е., =G./C	) = G.>	>(Т~‘ -Г“). J
В соотношениях (2.1 !•) <с / > и < с’7 > - средняя теплоемкость
горячего и холодного теплоносителей на у-м участке парогенера-
тора соответственно; Т** и Гж“ - температуры теплоносителей
на входе в участок, 7/“' и Т*** - температуры теплоносителей
на выходе изу-го участка.
На испарительном участке с* = оо, поэтому правая часть
уравнения (2.11) становится неопределенной. Вместо (2.11) для
испарительного участка следует записать:
e.„=G.	р-12>
где гх(риг)- теплота парообразования на испарительном участке
при заданном давлении в парогенераторе р„.
2.3.	T-Q - диаграмма парогенератора
Выбор уровня температур в парогенераторе и температурных
напоров производится с помощью 7-£?-диаграммы.
T-Q-диаграммой парогенератора (теплообменника вообще)
называется график зависимости температур горячего и холодного
теплоносителей от количества переданной теплоты. Так как при
относительном движении теплоносителей по схеме "прямоток"
уровень температуры холодного теплоносителя на выходе из теп-
лообменника ниже (т. е. значение КПД меньше), чем при движе-
нии по схеме "противоток", в атомной энергетике, как правило,
используют "противоток". Рассмотрим 7-0-диаграмму для
17
участка теплообменника, в пределах которого теплоносители не
изменяют своего агрегатного состояния (рис.2.2).
Рис.2.2. Т-б-диаграмма теплообменника типа "противоток"
Проведем анализ случая, когда прямые, описывающие изме-
нение температуры теплоносителей параллельны друг другу, т.е.
температурный напор ДТ не изменяется по длине участка. В этих
условиях, как видно из соотношений (2.6)-(2.11),
(2.13)
с, <с; >
Оптимальное значение температурного напора ДГ опреде-
ляется из условия минимума себестоимости электроэнергии. Ре-
комендуемые диапазоны температурного напора, в которых дол-
жны находиться оптимальные значения, приведены в табл. 2.1.
18
Таблица 2.1
Оптимальные температурные напоры в теплообменниках
N п/п	Агрегатное состояние горячего и холодного теплоносителей	Значение оптимального температурного напора, °C
1	Жидкость - жидкость	10-20
2	Жидкость - газ	25-35
3	Газ-газ	35-45
Если AT^cdnst, то прямые, описывающие уровни температур
теплоносителей не параллельны, а комплекс (2.13) не равен еди-
нице (именно этот случай приведен на рис.2.1).
При этом рекомендуемые диапазоны, приведенные в табл.2.1,
применяются для выбора величины ДТ^, а в формулу (2.3) необ-
ходимо подставлять величину расчетного температурного напора
ДТ^,, определяемую по формуле:
=	(2.14)
1п--^
ДГ^п
2.3.1.	T-g-диаграмма прямоточного парогенератора
На Т-2-диаграмме прямоточного парогенератора
присутствуют все, отмеченные в предыдущих разделах, участки,
отличающиеся значениями теплофизических величин и
параметров теплообмена: экономайзерный, испарительный и
пароперегревательный. Этот тип диаграммы приведен на рис.2.3.
Рассмотрим методику ее построения. При выполнении преды-
дущих разделов курсового проекта были выбраны термодинами-
ческий цикл АЭС, тип турбоагрегата, рассчитаны КПД брутто
станции и мощность одного парогенератора. Параметры турби-
ны, ввиду сложности ее конструкции, оптимизируются в процес-
се проектирования, поэтому значения температуры питательной
воды Т„, и давления пара на входе в турбину р0 определяются ее
паспортными данными. Температура пара на входе в турбину Го
Рис.2.3. Типовая Г-0-диаграмма прямоточного парогенератора
принимается по паспорту турбины только при условии, что мак-
симальная температура горячего теплоносителя, т. е. Т*' доста-
точна для обеспечения величины температурного напора на
конце пароперегреватель!юго участка (т. е. ДТ^" = Т” -Го), не
меньше, чем рекомендуется в табл. 2.1. В противном случае
значение То определяется в результате оптимизации
температурного напора ДГ^ :
Г0 = Г“-ДС"-	<215)
При этом, очевидно, величина Го получается меньше, чем
указано в паспорте турбины.
Построение Т-р-диаграммы начинают с того, что по оси абс-
цисс откладывают величину тепловой мощности парогенератора
Линия, характеризующая изменение температуры
горячего теплоносителя строится, в случае высокотемпе-
20,
ратурных реакторов, непосредственно по заданным значениям
температуры на входе Т'' и выходе Тгшх.
Если же температура Гг“‘х не задана, то она может быть опре-
делена в результате оптимизации: при фиксированных значениях
7'г’х и р0 уменьшение Т*ык приводит, с одной стороны, к умень-
шению необходимого для передачи заданной тепловой мощности
расхода теплоносителя, т. е. к уменьшению эксплуатационной
составляющей себестоимости электроэнергии, а с другой сто-
роны - к уменьшению температурного напора на всех участках,
вследствие чего в соответствии с формулой (2.4) увеличивается
необходимая площадь поверхности теплообмена, т. е. растет ка-
питальная составляющая. Если на АЭС установлен низкотемпе-
ратурный реактор, то задается обычно величина Тг“, соответ-
ствующая допустимой температуре теплоносителя для данного
типа реактора. Вторая температура горячего теплоносителя 7’г'“х
определяется после построения линии холодного теплоносителя в
результате оптимизации минимального значения температурного
напора на экономайзерном участке (см. рис.2.2) в соответствии с
рекомендациями, приведенными в табл. 2.1. Давление пара в па-
рогенераторе должно быть на 5% выше паспортного начального
давления турбины для компенсации падения давления в потоке
пара при его транспортировке по трубопроводу от парогенерато-
ра к турбине. Зная давление в парогенераторе />„=!,Обд» можно
определить температуру насыщения которая является тем-
пературой холодного теплоносителя Г1ЖП на испарительном
участке.
Таким образом, имеем значения температуры холодного теп-
лоносителя на концах участков:
Г “ = Г“ = Т .
=r,“ =r„
(2.16)
7,"“=Т0.
Тепловые мощности различных участков определяются из
уравнений теплового баланса (с учетом равенства (1.1.)):
G„=G.=-%
(2.17)
21
a>G„<c->(T,-T„), -I
(Г^.ФЛ	) P'S)
a"'=G™<^>«-7;). J
где Ga=Ga=G, - расход холодного теплоносителя, i0 и i„ - соот-
ветственно энтальпии свежего пара и питательной воды.
Равенства (2.16) и (2.18) находят координаты точек линии хо-
лодного теплоносителя на Г-0-диаграмме, определяющие гра-
ницы участков парогенератора. Соединив прямыми линиями точ-
ки, соответствующие входу и выходу холодного теплоносителя
для каждого участка, получим всю линию холодного теплоноси-
теля.
Для того, чтобы убедиться в правильности определенных ко-
личеств теплоты на различных участках, необходимо сравнить
значение Qm и сумму 07 +Q™" + 0Г- Расхождение не должно
превышать 2%.
Расход горячего теплоносителя G, определяется из (Соотноше-
ния
G =---------—----------.	(219)
где <ср> - среднее значение теплоемкости горячего теплоноси-
теля Т^{Т*М) - температура горячего теплоносителя на входе в
парогенератор (выходе из парогенератора).
2.3.2.	Г-0-диаграмма парогенератора с многократной
циркуляцией
Схема парогенератора с многократной циркуляцией предста-
влена на рис. 1.2,6. Для парогенераторов этого типа, как видно из
схемы и соотношения (1.2), расход холодного теплоносителя на
экономайзерном и испарительном участках больше, чем расход
питательной воды и расход пара на выходе из парогенератора,
определяемые из уравнения (2.17).
В этом случае температура холодного теплоносителя на входе
в экономайзерный участок не равна температуре питатель-
22
ной воды Т„, Температура определяется из баланса теплоты,
передаваемой в барабан-сепараторе при смешении питательной
воды с отсепарированной от пароводной смеси водой, находя-
щейся на линии насыщения:
G.X. +(G.	=	(2.20)
Соотношение (2.20) позволяет рассчитать /”ж и затем с по-
мощью таблиц определить Т^. Значение энтальпии рассчи-
тывается по формуле, полученной из равенства (2.20) после эле-
ментарных преобразований:
(2.21)
где p„r=l,O5po, - энтальпия воды на линии насыщения при
давлении в парогенераторе, Ки - кратность циркуляции.
Таким образом, Г-0-диаграмма в данном случае будет иметь
вид, представленный на рис 2.4.
Как показывает этот рисунок, Т-(2-диаграмма парогенератора
с МЦ имеет вертикальный участок по Т перед входом в
экономайзерный участок. На вертикальном участке повышение
температуры питательной воды происходит за счет смещения
двух потоков холодного теплоносителя, имеющих различную
температуру - потока воды в основном контуре (Gn,=GJ и потока
воды (G=G„) в контуре циркуляции. Расчетная система
уравнений для данного типа парогенераторов, в отличие от
(2.18), имеет следующий вид:	«
Рис.2.4. T-Q-
диаграмма па-
рогенератора
с МЦ
23
H/M ~ &W <cpr*
Q^=G.r,(p,t, I (222)
a.™=G„<c>K-r,).j
Обозначения в соотношениях (2.22) те же самые, что и в
формулах (2.18).
Для расхода холодного теплоносителя на различных участках
парогенератора с МЦ справедливы соотношения (2.17) и (1.2),
для расхода горячего теплоносителя - соотношение (2.19).
2.4.	Г-0-днаграммы парогенераторов некоторых
действующих АЭС
Исторически сложилось, что вследствие перекосов со стои-
мостью топлива для тепловых электростанций (топливная соста-
вляющая себестоимости электроэнергии С,„,„ была очень низка)
основным фактором конкурентоспособности АЭС были опти-
мальные проектные решения всех элементов атомных станций, в
том числе и парогенераторов. Конструкция парогенератора дол-
жна была максимально соответствовать типу реактора, который
служил источником теплоты для парогенератора. По этой причи-
не на первом этапе развития атомной энергетики для каждого
отдельного реактора проектировался парогенератор, характерис-
тики которого наиболее оптимально дополняли бы параметры ре-
актора. В 60-76-х гг. были предприняты попытки несколько уни-
фицировать действующие в стране и реакторы, и
парогенераторы.
В настоящее время в России используются два типа энергети-
ческих реакторов, для которых необходимы парогенераторы - ре-
акторы с водой под давлением ВВЭР и быстрые реакторы БИ, ох-
лаждаемые жидким натрием. Рассмотрим более подробно T-Q-
диаграммы некоторых парогенераторов, используемых на АЭС с
реакторами типа ВВЭР и БН.
2.4.1.	Т-£7-днаграммы парогенераторов АЭС
с реакторами типа ВВЭР
Парогенераторы блоков АЭС с реакторами типа ВВЭР могут
иметь как горизонтальную, так и вертикальную компоновку.
Подробные конструктивные схемы таких парогенераторов можно
найти в (3, 6]. Парогенераторы действующих АЭС с реакторами
ВВЭР-440 и ВВЭР-1000 - горизонтально расположенные тепло-
24
обменные аппараты корпусного типа. Их основные теплогидрав-
лические характеристики приведены в табл. П.2.1 приложения 2.
Горизонтальные парогенераторы технологичны в изготовле-
нии и, как показал длительный период их использования в энер-
гетике, надежны в эксплуатации. Основными недостатками паро-
генераторов являются ограничения единичной мощности аппара-
та ввиду невозможности транспортировать достаточно крупные
корпуса парогенераторов по железной дороге и трудности с раз-
мещением большого количества труб в одном корпусе.
Компоновку оборудования первого контура АЭС улучшает
вертикальная компоновка парогенератора. Вертикальный
парогенератор- функционирует в НИИ атомных реакторов.
Основные теплогидравлические характеристики одного из
вариантов вертикального парогенератора приведены в табл. П.2.2
приложения 2.
2.4.1.1.	Парогенераторы с горизонтальной компоновкой
(прототип - парогенератор НВАЭС)
На НВАЭС применяется горизонтальный парогенератор с
многократной естественной циркуляцией рабочего тела (холод-
ного теплоносителя). Особенностью его конструкции является то,
что корпус парогенератора одновременно выполняет функции
барабана-сепаратора, причем опускной участок контура много-
кратной циркуляции конструктивно не выделен, а питательная
вода из коллектора по раздающим трубам поступает в межтруб-
ное пространство [3, 6], т. е. подается непосредственно в парово-
дяную смесь, образующуюся в результате испарения воды (рабо-
чего тела) на наружных поверхностях труб. При этом недогретая
до температуры насыщения Г, питательная вода вызывает час-
тичную конденсацию пара, а сама нагревается за счет теплоты
конденсации до температуры насыщения. Эти особенности
приводят к тому, что питательная вода начинает омывать трубы с
горячим теплоносителем лишь после того, как ее температура
достигает значения Ts, т. е. экономайзерный участок вообще
отсутствует, и все поверхности теплообмена парогенератора типа
НВАЭС следует рассчитывать как испарительный участок.
Соответствующий вид T-0-диаграммы предстаглен на
рис.2.5.
25
В данном случае все количество теплоты, передаваемой в
парогенераторе, можно представить как сумму двух частей:
основной и дополнительной Q™, причем
а“"=С.г(Лг),	(2.23)
а дополнительное количество теплоты на производство дополни-
тельного пара, конденсирующегося затем вследствие отдачи того
же количества теплоты для подогрева питательной воды до
температуры насыщения, определяется как
а"п>«-?;.),	(2.24)
а„=а™+е™-
Расход дополнительного количества пара на подогрев пита-
тельной воды будет соответственно равен
ЛАОП
Слол = . Vhcr,	(2.26)
В соотношениях (2.23) - (2.26) все обозначения соответ-
ствуют обозначениям, описанным в предыдущих формулах.
26
2.4.1.2.	Парогенераторы с вертикальной компоновкой
(прототип - парогенератор НИИАР)
В данном типе парогенератора применена кожухотрубная
конструкция с дугообразными трубами [6]. Имеются два
параллельных пучка труб, по которым циркулирует горячий
теплоноситель, каждый пучок заключен в свой кожух. В верхней
части оба кожуха непосредственно соединены с корпусом
барабана-сепаратора, имеющего вертикальную компоновку.
Пароводяная смесь, образующаяся при омывании пучков труб
рабочим телом, -поступает в барабан-сепаратор, где пар
барботирует через толщу воды. Над уровнем воды ("зеркалом
испарения") в барабане образуется паровое пространство.
По способу организации движения рабочего тела в испа-
рителе это - парогенератор с многократной естественной цирку-
ляцией, причем, в отличие от парогенератора типа НВАЭС,
опускной участок циркуляционного контура выделен конструк-
тивно при помощи цилиндрических обечаек, отделяющих пря-
мые участки пучков труб от стенок кожухов.
В кольцевом зазоре между обечайкой и стенкой кожуха
рабочее тело опускается вниз до трубной доски, затем попадает в
межтрубное пространство и поднимается с обоих концов каждого
трубного пучка. При этом, очевидно, в одной половине пучка
относительное движение теплоносителей происходит по схеме
"противоток", а в другой половине - "прямоток".
В этой связи на Г-0-диаграмме парогенератора имеют место
два симметрично расположенных экономайзерных участка, на
которых в первом приближении передаются одинаковые
количества теплоты. Т-(2-Диаграмма такого парогенератора
приведена на рис.2.6.
Питательная вода поступает из разделяющих труб в нижнюю
часть барабана-сепаратора, где смешивается с водой, находящей-
ся в барабане при температуре насыщения, после чего смесь по-
ступает в опускной участок, а затем на вход экономайзерного
участка, имея температуру выше, чем Гп,-(см. рис.2.5). Основные
расчетные соотношения в данном случае имеют вид
27
Q.=
е."2й>+е„
(221)
диаграмма
верти-
кального
парогенсрато
ра типа
НИИЛР
ГДС Qx ~ половина всего количества теплоты, передаваемой на
обоих экономайзерных участках; величину можно опреде-
лить при помощи выражения (2.21) и таблиц термодинамических
свойств воды. Для парогенераторов типа НИИАР температурный
напор подлежит оптимизации, очевидно, только на конце того
экономайзерного участка, на котором теплопередача осуществля-
ется при противоточном движении теплоносителей (левый учас-
ток на рис.2.5).
28
2.4.2.	Т-0-днаграммы парогенераторов блоков АЭС
с реакторами типа БН
Теплосъем в реакторах на быстрых нейтронах осуществляется
жидким Na, который как теплоноситель выдвигает ряд специфи-
ческих требований к оборудованию атомной станции. Основным
из них является применение трехконтурной тепловой схемы
АЭС. В качестве теплоносителя второго контура (давление во
втором контуре обычно выше, чем в первом) также используется
жидкий натрий. Данный теплоноситель позволяет иметь высокий
уровень температуры в паротурбинном цикле, что дает
возможность использовать на АЭС циклы перегретого пара при
оптимальных параметрах пара.
Рассмотрим Т-^-диаграммы парогенераторов АЭС с блоками
реакторов БН-350 и БН-600, основные теплогидравлические ха-
рактеристики которых приведены в табл. П.2.3 приложения 2, а
конструктивные схемы - в (6).
2.4.2.1.	Г-0-диаграмма парогенератора блока
Шевченковской АЭС с реактором БН-350
Парогенератор, установленный на АЭС с реактором БН-3$0,
по своей компоновке является двухкорпусным и состоит из
вертикального испарителя и пароперегревателя (промежуточный
пароперегреватель отсутствует). Испаритель имеет кожухо-
трубную конструкцию с трубами Фильда, пароперегреватель -
кожухотрубную дугообразную [6] Испаритель - с многократной
естественной циркуляцией рабочего тела: опускным участком
циркуляционного контура служит внутренняя труба Фильда,
подъемным (паропроизводящим) - кольцевой канал между внут-
ренней и наружной трубами. Пароводяная смесь из кольцевых
каналов поступает непосредственно в барабан-сепаратор,
который скомпонован вертикально над трубной доской.
Питательная вода из раздающих труб поступает в нижнюю
часть барабана-сепаратора, где смешивается с водой, находящей-
ся в барабане при температуре насыщения, в результате чего
смесь имеет температуру выше, чем питательная вода, и при этой
температуре поступает в опускные (внутренние) трубы Фильда.
29
Рис.2.7. T-Q-
диаграмма па-
рогенератора
Шевченков-
ской АЭС
•Отличтельной особенностью такой конструкции испарителя
является то, что вода во внутренней трубе Фильда получает теп-
лоту не непосредственно от горячего теплоносителя, а от рабоче-
го тела, движущегося в кольцевом канале между внутренней и
наружной трубами и получающего теплоту от горячего
теплоносителя через стенку наружной трубы. Таким образом,
часть теплоты, отдаваемой горячим теплоносителем, идет на
подогрев воды до температуры насыщения и парообразование в
кольцевом канале, другая часть - на предварительный подогрев
воды во внутренней трубе. В связи с этим /"-(^-диаграмма
рассматриваемого парогенератора имеет несколько необычный
вид (рис.2.7). На ней экономайзерный и испарительный участки
оказываются совмещенными пр оси абсцисс.
Как видно из рис.2.7, часть теплопередающей поверхности
наружной трубы Фильда (участок АВ на Г-g-диаграмме) работает
в экономайзерном режиме, передавая теплоту однофазному рабо-
чему телу. Остальная часть поверхности (участок ВС) работает в
испарительном режиме, передавая теплоту двухфазному рабоче-
му телу. При этом легко вычисляется полное количество теплоты
Qabc, передаваемой через стенку наружной трубы: оно равно сум-
30	,
ме Q-*+Qm- Однако теплоотдача к однофазному и двухфазному
рабочему телу рассчитывается по различным методикам, поэтому
необходимо знать количество теплоты, передаваемой на участках
АВ и ВС по отдельности. В свою очередь, это разделение зависит
от характера всего сложного процесса теплопередачи через стен-
ки обеих труб Фильда.
Таким образом, точное определение количеств теплоты по
участкам и соответствующих площадей теплопередающей по-
верхности возможно в результате комплексных (довольно гро-
моздких) расчетов сложной теплопередачи в трубе Фильда. Зада-
ча существенно упрощается, если допустить, что в конце опуск-
ной трубы Фильда (точка А на рис.2.7) рабочее тело достигает
температуры насыщения. В этом случае теплоотдача от стенки
наружной трубы происходит только к’ двухфазному рабочему
телу и рассчитывается по единой методике (как для
испарительного участка) для всей теплопере^ающей поверхности
наружной трубы.	z
Основные расчетные соотношения: |
СЖ = ВД^,-Н); 1
Q_=G.A/?nr);	I	(2.28)
Слвс=0м+Ск„,	J
где QaK - полное количество теплоты, передаваемой горячим
теплоносителем через стенки наружных труб испарителя;
величину Т*\ можно определить при помощи выражения (2.21)
и таблиц термодинамических свойств воды.
Участок пароперегревателя на Г-£2-диаграмме имеет обычный
вид. Надо только иметь в виду, что на вход в пароперегреватель-
ные трубы (точка D на рис.2.7) поступает сухой насыщенный пар
из барабана-сепаратора испарителя.
Горячим теплоносителем является натрий второго контура, ко-
торый сначала подается в пароперегреватель, затем в испаритель.
31
2.4.2.2. T-g-диаграмма парогенератора блока Белоярской
АЭС с реактором БН-600
Парогенератор реактора БН-600 является секционно-модуль-
ным прямоточным теплообменным аппаратом, состоящим из ис-
парителя, перегревателя и промежуточного перегревателя [6].
Основной и промежуточный перегреватели соединены по тепло-
носителю второго контура (Na) параллельно. Из обоих перегрева-
телей потоки натрия поступают в испаритель. Питательная вода
подается во входной коллектор испарителя, распределяется по
трубам, нагревается до температуры насыщения, полностью
испаряется, а затем, чтобы не допустить попадание капель воды в
основной перегреватель, немного перегревается.
В данном пособии излагается упрощенная методика расчета и
построения Т-2-диаграм.мы, в которой не учитывается неболь-
шой перегрев пара в испарителе, а соотношение между
расходами пара через основной и промежуточный перегреватели
выбирается равным значению этой величины в действующем
парогенераторе реактора БН-600:
Gv=0,85Gm,	(2.29)
где Gnpn - расход пара через модуль промежуточного перегре-
вателя, G,m - расход пара через модули испарителя и основного
перегревателя.
Их различие обусловлено наличием регенеративных отборов
пара из турбины перед промежуточным перегревателем. С
учетом формулы (2.29) запишем систему уравнений
Ga^QM + Q^, + QB
'о - ,п»
0Л5О, °
(2.30)
£г=2м+0исп
где (?ж, Qxn, Qm, Qvr - количества теплоты, передаваемой тепло-
носителю III контура на экономайзерном и испарительном
участках испарителя, в основном и промежуточном перегре-
вателях соответственно; т, - энтальпия свежего пара; энталь-
пия питательной воды; - энтальпия пара на выходе из про-
межуточного перегревателя; - энтальпия пара на входе в
32
промежуточный перегреватель; Q„ - тепловая мощность секции
парогенератора.
Решая систему (2.30), получаем
&
в.
(2.31)
0,85(>;
G =--------
0.85(С-_.
Значения количеств теплоты, передаваемой на различных
участках парогенератора, рассчитываются с помощью соотноше-
ний:
(2.32)
(2.33)
(234)
Й.=б„('(а.)
2™ = G..r(p.,);
й„, =g.„(‘o-'’(р«,));
е„.=сФ,(С
Вид Г-0-диаграммы показан на рис.2.8.
Распределение температуры теплоносителя второго контура
(т.е. горячего) определяется по формуле:
т-=т-___________01_____
"	" Ge<erJ»z„
где Тг*ы* - температура теплоносителя II контура на выходе /-го
участка парогенератора (экономайзерного, испарительного, паро-
перегревательного, промежуточного перегрева); Т*' - температу-
ра теплоносителя II контура на входе /-го участка; GfJ - расход
теплоносителя II кон тура на входе /-го участка; Q/ - тепловая
мощность, передаваемая на у-м участке; <Ср,у> - средняя
теплоемкость горячего теплоносителя на участке; г]„ -
коэффициент использования теплоты.
33
Расход горячего теплоносителя через испаритель парогенера-
тора рассчитывается по уравнению теплового баланса:
С =-------————,	(2.35)
' <сгХГ-Гг“)’7„
а расходы горячего теплоносителя через основной и промежуточ-
ный пароперегреватели, а также температуры горячего теплоно-
сителя после перегревателей определяются из решения системы
уравнений:
G, = G"n + G"₽n;
а. = сг<с;>(т».-т“');	[
У читывал, что Г," = Тг“ „ и Т" =	, получим
(2.36)
34
£ПП _ Grgnn
' Спп+Спрп
^упрп _ fignp п
(237)
2..n + Qip п
В выражениях (2.36) и (2.37) G"" и G"1*" - расходы тепло-
носителя II контура через основной и промежуточный перегрева-
тели, Q„„ и С„рп - количества теплоты, переданной в основном и
промежуточном перегревателях.
35
ЛИТЕРАТУРА
1.	Кириллов П.Л., Юрьев Ю.С., Бобков В.П. Справочник по
теплогидравлическим расчетам. М.: Энергоатомиздат, 1984.
2.	Киселев Н.П., Радовский И.С. Термический КПД паротур-
бинных установок: Учебное пособие. М.: МИФИ, 1992.
3.	Маргулова Т.Х. Атомные электрические станции. М.:
Высш, школа, 1984.
4.	Новиков В.II., Радовский И.С. Тепловые схемы и циклы
атомных электростанций. М.: МИФИ, 1994.
5.	Петухов Б.С., Генин Л.Г., Ковалев С.А. Теплообмен в
ядерных энергетических установках: Учебное пособие для вузов.
М.: Атомиздат, 1974.
6.	Рассохин Н.Т. Парогенерирующие установки атомных
электростанций. М.: Высш, школа, 1984.
7.	Ривкин С.Л., Александров А.А. Термодинамические
свойства воды и водяного пара. М.: Энергоатомиздат, 1984.
8.	Справочник по теплообменникам: В 2 т. T.l/Пер. с англ.;
Подрод. Б.С.Петухова, В.К.Шикова. М.: Энергоатомиздат, 1987.
9.	Тепловые и атомные электрические станции: Справоч-
ник/Под общ. ред. В.А.Григорьева и В.П.Зорина. М.:
Энергоатомиздат, 1989.
36
Приложение 1
СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ
Таблица П.1.1
Термодинамические свойства воды и водяного пара
в состоянии насыщения
р- МПа	т, °C			кДж	кДж	s', кДж кг К	s", кДж кг К	г, кДж
0,0030	24,1	0,00100	45,7	101	2545	0,354	8,58	2444
0.0035	26,7	0,00100	39,5	112	2550	0,391	8,52	2438
0.0040	29,0	0,00100	34,8	121	2554	0,422	8,47	2433
0.0045	31,0	0.001 Об	31,1	130	2558	0,451	8,43	2428
0,0050	32,9	0,00100	28,2	138	2561	0,476	8,39	2423
0,0055	34,6	0,00101	25,8	145	2564	0,500	8,36	2419
0,0060	36,2	0,00101	23,7	151	2567	0,521	8,33	2416
0,0065	37,6	0,00101	22,0	158	2570	0,540	8,30	2412
0,0070	39,0	0,00101	20,5	163	2572	0,559	8,28	2409
0,0080	41,5	0,00101	18,1	174	2577	0,593	8,23	2403
0,0090	43,8	0,00101	16,2	183	2581	0,622	8,19	2397
0,010	45.8	0,00101	14,7	192	2584	0,649	8,15	2393
0,012	49,4	0,00101	12,4	207	2591	0,696	8,09	2384
0,014	52,6	0,00101	10,7	220	2596	0,737	8,03	2376
0.016	55.3	0.00101	9,43	232	2601	0,772	7,99	2370
0,018	57.8	0.00102	8,45	242	2606	0,804	7,95	2364
0.020	60,1	0,00102	7.65	251	2610	0,832	7,91	2358
0,025	65,0	0,00102	6,21	272	2618	0,893	7,83	2346
0,030	69.1	0,00102	5,23	289	2625	0,944	7,77	2336
0,04	75,9	0.00103	3,39	318	2637	1,03	7,67	2319
0,05	81.3	0,00103	3,24	341	2646	1,09	7,60	2305.
0,06	85.9	0,00103	2,73	360	2654	1,15	7,53	2294
0,07	90.0	0,00104	2,37	377	2660	1,19	7,48	2283
0,08 	93,5	0.00104	2,09	392	2666	1,23	7,44	2274
0,09	96,7	0,00104	1,87	405	2671	1,27	7,40	2266
0,1	100	0,00104	1,69	417	2676	1,30	7.36	2258
37
Окончание табл. П. 1.1
р> МПа	т, °C	1",	И", ”	кДж	кДж	s', кДж кг-К	s", кДж кг К	г, кДж
0,2	120	0,00106	0,886	505	2707	1,53	7,13	2202
0,3	133	0,00107	0,606	561	2725	1,67	6,99	2164
0,4	143,	0,00108	0,462	605	2738	1,78	6,90	2134
0,5	151	0,00109	0.375	640	2748	1,86	6,82	2108
0,6	158	0,00110	0,315	670	2756	1,93	6,76	2086
0,7	165	0,00111	0,273	697	2763	1.99	6,70	2066
0,8	170	0,00111	0.240	721	2768	2,05	6,66	2047
1.0	180	0,00112	0,194	763	2777	2.14	6,58	2014
1,5	198	0,00115	0,132	845	2790	2,31	6,44	1946
2,0	212	0,00118	0,099	909	2797	2.45	6,34	1SS9
	224	0,00120	0,080	962	2801	2.55	6,25	1839
3,0	234	0,00122	0,0666	1008	2802	2,64	6,18	1793
3.5	242	0,00123	0,0570	1050	2801	2,72	6,12	1751
4.0	250	0,00125	0,0497	1087	2799	2,80	6.07	1712
4,5	257	0,00127	0,0440	1122	2796	2,86	6,01	1674
5,0	264	0,00129	0,0394	1155	2793	2,92	5,97	1638
5,5	270	0,00130	0,0356	1185	2788	2,98	5,93	1603
6.0	276	0,00132	0,0324	1214	2783	3,03	5,89	1569
6,5	281	0,00133	0,0297	1241	2778	3,08	5,85	1536
7.0	286	0,00135	0,0273	1268	2771	3,12	5,81	1504
8,0	295	0,00138	0.0235	1317	2757	3,21	5,74	1440
9.0	303	0,00142	0.0205	1364	2742	3,29	5,68	1378
10,5	311	Д06145	0,0180	1409	2724	3,36	5.61	1316
11.0	318	0,00149	0,0160	1451	2705	3.43	5,55	1254
12.0	325	0,00153	0,0143	1493	2685	3.50	5,49	1192
13.0	331	0.00157	0,0128	1533	2662	3,56	5.43	1129
14,5	337	0,00161	0,0115	1573	2638	3,63	5,37	1065
15,0	342	0.00166	0.0104	1612	2612	3,69	5,31	999
16,0	347	0,00171	0,00933	1651	2583	3,75	5,25	931
17,5	35Т	0,00177	0,00840	1692	2531	2,81	5.18	859
38
Таблица П.1.2
Термодинамические свойства перегретого пара
т.	Г,	к	5.	СР'	К	/,	$,	СР'
с	М3	кДж	кДж	кДж	м	кДж	кДж	кДж
	кг	кг	кг-К '	кг-К	кг	кг	кг-К	кг-К
		/>=0,2 Мпа				р=0,3 МПа		
160	0,984	2789	7,33		0,651	2782	7,13	
170	1,01	2810	- 7,37		0,667	2803	7,18	
180	1.03	2830	7,42		0,684	2824	7,22	
190	1.06	2850	7,46		0,700	2845	7,27	
200	1,08	2870	7,51		0,7.16	2866	7,31	
210	1.10	2791	7,55		0,732	2886	7,35	
220	1,13	2911	7,59		0,749 •	2906	7,40	
230	1,15	2930	7,63		0,764	2927	7,44	
240	1.17	2951	7,67		0,780	2947	7,18	
250	1,20	2971	7,71		0,796	2967	7,52	
260	1.22	2991	7,75		0,812	2988	7,55	
270	1.25	ЗОН	7,78		0,828	3008	7,59	
280	1,27	3031	7,82		0,844	3028	7,63	
290	1,30	3051	7,86		0,860	3048	7,67	
300	1,32	3072	7,90		0,875	3069	7,70	
400	1,55	3276	8,22		1,03	3275	8,03	
500	1,78	3487	8,52		1.19	3486	8,32	
510	1,80	3508	8,54		1,20	3507	8,35	
520	1,83	3530	8,57		1.21	3529	8,38	
530	1,85	3551	8,60		1.23	3550	8,41	
540	1,87	3573	8,62		1,25	3572	8,43	
550	1,90	3594	8,65		1.26	3594	8,46	
560	1,92	3616	8,67		1,28	3615	8,49	
570	1,94	3638	8,70		1,29	3637	8,51	
39
Продолжение 1 табл. П. 1.2
Г,	к	i.	$,	Ср.	к	1,	5,	Ср,
	м	кДж	кДж	кДж		кДж	КЛ<	кДж
	КГ	KI	кг К	кг К	кг		кг К	кг К
		/>=0,4 МПа				/>=0,4 МПа		
160	0,484	2775	6,98		0,384	2767	6,86	2,29
170	0,497	2797	7,03		0,394	2790	6.92	2,24
180	0,509	2818	7,08		0,405	2812	6,97	2,20
190	0,522	2839	7,13		0,415	2834	7,01	2.17
200	0,534	2861	7,17		0,425	2855	7,06	2,14
210	0,547	2881	7,21		0,435	2877	7.10	2.12
220	0,559	2902	7,26		0,445	2898	7,15	2,11
230	0,571	2923	7,30		0,455	2919	7,19	2,10
240	0,583	2944	7,34		0,465	2940	7,23	2,09
250	0,595	2964	7,38		0,474	2961	7,27	. 2,08
260	0,607	2985	7,42		0,484	2981	7,31	2,07
270	0,619	3005	7,46		0,494	3002	7,35	2,07
280	0,631	3026	7,49		0,503	3023	7,39	2,07
290	0.643	3046	7,53		0,5-13	3044	7,42	2,07
300	0,655	3067	7,57		0,523	3064	7,46	2,06
400	0,773	3273	7,90		0,617	3272	7,79	2,09
500	0.889	3485	8,19		0,711	3484	8,09	2.15
510	0,900	3506	8,22		0,720	3505	8,11	
520	0,913	3528	8,25		0,729	3527	8,14	2,16
530	0,924	3549	8,27		0,739	3548	8,17	
540	0,936	3571	8,30		0,748	3570	8,20	2,17
550	0,947	3593	8,33		0,757	3592	8,22	
560	0,959	3614	8,35		0,767	3613	8,25	2,18
570	0,971	3636	8,38		0,776	3635	8,27	
		р=1 МПа				/>=1,5 МПа		
180	0.194	2777	6,58	2,61			-	
190	0,200	2803	6,64	2,51	-			
200	0,206	2827	6.69	2,43	0,132	2795	6,45	
40
Продолжение 2 табл. П. 1.2
”С	Т	кДж	5, кДж кг К	кДж кг К	к.	/, кДж	J, кДж кг К	кДж кг К
тпг	0,211	2851	6,74 .	2,37	0.137	2823	6.5	
220	0.217	2875	6,79	2,32	0,141	2849	6,56	
230	0,222	2898	6,84	2,27	0,144	2875	6,61	
240	0,227	2920	6,88	2,24	0,148	2899	6,66	
250	0,233	2843	6.92	2.21	0,152	2923	6,71	
260	0,238	2965	6,97	2,19	0,156	2947	6.75	
270	0,243	2987	7,01	2,18	0,159	2970	6,80	
280	0,248	3008	7,05	2,16	0,163	2993	6,84	
290	0,253	3030	*7,09	2,15	0,166	3016	6,88	
300	0.258	3051	7.12	2.14	0,170	3038	6,92	-	
500	0,354	3478	7.76	2.16	0,235	3473	7,57	
510	0,359	3500	7,79		0,238	3495	7,60	
520	0.363	3522	7,82	2,17	0,241	3517	7.63	-
530	0,368	3543	7,84		0,245	3539	7,65	
540	0,373	3565	7,87	2,18	0,248	3560	7,68	-
550	0.378	3587	7,90		0,251	3582	7,71	
560	0.382	3609	7.92	2,20	0,254	3605	7,73	
570	0,387	3631	7,95 р=2 МПа			0,257	3627	7,76 р=2,5 МПа		
220	0,102	2820	6,38 2,94					
230	0,105	2849	6,44 2,79		0,0816	2820	6,29	3.16
240	0,108	2876	6,50 2,67		0,0844	2851	6,35	2,97
250	0.111	2902	6,55	2.58	0,0870	2880	6,41	2,28
260	0.1,14	2928	6,60	2,50	0,0895	2907	6,46	?,71
270	0,117	2953	6,64	2,45	0,0920	2934	6,51	2,61
280	0,120	2977	6,68	2,39	0.0943	2960	6,56	2,54
290	0.123	3001	6,73	2.36	0,0967	2985	6.60	2,48
300	0,125	3024	6,77	2,32	0,0989	3009	6.64	2.43
400	0.151	3248	7,13	2,20	0,120	3240	7,02	2,23
500	0.176	3467	7.43	2,2	0,140	3462	7,32	2,22
Продолжение 3 табл. П. 1.2
7, С	К,	кДж	S, кДж кг-к	Ср, кДж кг-К	V,	кДж	J. кДж кг-К	кДж кг К
510	0,178	3489	7,46		0,142	3484	7,5$	
520	0,180	3511	7,49	2,21	0,144	3506	7,38	2,23
530	0,183	3534	7,52		0.146	3529	7,41	
540	0.185	3556	7,54	2,22	0,148	3551	7,14	2,23
550	0,188	3578	7.57		0,150	3573	7,46	-
560	0,190	3600	7.60	2,23	0.151	3596	7,49	2,24
570	0,192	3622	7,62 р=3 МПа			0,153	3618 />=3.5	7,52 МПа	
240	0.0682	2823	6,22	3,34				
250	0,0706	2855	6,28	3,16	0,0587	2828	6,17	
260	0,0729	2885	6,34	2,94	0.0609	2862	6,24	
270	0,0750	2914	6,39	2.81	0,0629	2893	6,29	
280	0,0771	2942	6.45	2,70	0,0648	2923	6,35	
290	0,0792	2968	6,49	2,62	0,0666	2951	6,40	
300	0.0812	2994	6,54	2,54	0.0684	2978	6,45	
400	0,0993	3232	6,92	2,28	0,0845	3223	6.84	
500	0.116	3456	7,23	2,24	0,0991	3451	7,16	-
510	0,118	3479	7,26		0,101	3473	7.19	
520	0,119	3501	7.29	2,24	0,102	3496	7,22	
530	0.121	3524	7,32		0,103	3519	7,24	
540	0,123	3546	7,35	2,25	0,104	3541	7,27	
550	0,124	3569	7.37		0,106	3564	7,30	
560	0,126	3591	7.40	2,25	0,108	3587	7,33	
570	0,127	3614 7,43 р=4 МПа			0,109	3609 />=4,5	7,35 МПа	
260	0.0517	2836	6,13	3,58	0,0445	2807	6,04	
270	0.0537	2870	6,20	3,32	0,0464	2845	6,11	
280	0.0555	2902	6,26	3.12	0,0482	2880	6,17	
290	0.0572	2932	6,31	2,96	0,0498	2913	6,23	
42
X
зяг
400
500
510
520
530
540
550
560
570
280
290
300
400
500
510
520
530
540
550
560
570
300
400
500
510
520
Продолжение 4 табл. П.1.2
К мз	кДж	s, кДж кгК	кДж кг'К
0,0589	2Ф61	6,36 .	2,83
0.0734	3214	6,77	2,37
0,0864	3445	7,09	2,28
0,0876	3468	7,12	
0.0889	3591	7,15	2,28
0,0902	3514	7,18	
0,0914	3536	7,20	2,28
0,0926	3559	7,23	
0,0939	3582	'7,26	2,29
0,0951	3605	7,29	
	р=6 МПа		
0,0332	2804	5.92	4,51
0,0347	2846	6,00	4,03
0,0362	2885	6,07	3,68
0,0474	3178	6,54	2,55
0,0566	3422	6,88	2,36
0,0575	3446	6,91	
0,0584	3469	6,94	2,35
0.0592	3493	6,97	
0,0601	3516	7,00	2,35
0,0610	3540	7,03	
0,0618	3563	7,06	2,35
0,0627	3587	7,08	
	р-8 МПа		
0,0243	2785	5,79	5,31
0,0343	3140	6,37	2,79
0.0427	3398	6,72	2,46
0,0424	3423	6,76	
0,0431	3448	6,79	2,44
		5, кДж кг К
0,0513	2944	6,28
0,0647	3206	6,71
0,0765	3439	7,03
0,0776	3462	7,06
0,0787	3485	7,09
0,0800	3508	7,12
0,0810	3531	7,14
0,0821	3554	7,17
0,0823	3577	7,20
0,0843	3600	7,23
0,0280	2793	5,85
0,0295	2839	5,93
0,0399	3159	6,45
0,0481	3410	6,80
0,0489	3435	6,83
0,0496	3458	6,86
0,0504	3482	6,89
0,0512	3506	6,92
0,0519	3530	6,95
0,0527	3554	6,98
0,0534	3577	7,01
р=9 МПа
*8 к £ ‘
4
2
2,41
2,40
2,39
2,38
0,0300	3119	6,29	2,92
0,0367	3386	6,66	2.51
0,0374	3411	6,69	
0,0380	3436	6,72	2,48
43
Окончание табл. П, 1.2
г,	Г,	кДж	s, кДж кг-К	Ср. кДж кг-К	И,	•Г < а	5, кДж кг К	кДж кг-К
530	0.0438	3472	6.85		0.0386	3461	6.75	
540	0,445	3496	6,85	2.42	0,0392	3486	6,78	2,46
550	0,0451	3520	6.88		0.0398	3510	6.81	
560	0,0458	3545	6,91	2,42	0,0404	3535	6,84	2,45
570	0,0464	3569	6,94		0,0410	3559	6,87	
		р=13 МПа				р=17МПА		
400	0,0190	3029	6,01	3,65	0,0130	2920	5,75	4,82
500	0.0245	3336	6,44	2.74	0,0180	3283	6,26	3.02
510	0,0250	3363	6,47		0.0184	3312	6,30	
520	0,0254	3390	6,51	2,68	0,0188	3390	6.34	2,91
530	0.0260	3417	6,54		0,0192	3417	6.37	
540	0.0264	3443	6,57	2.63	0,0195	3443	6,41	2.83
550	0.0268	3469	6.61		0,0200	3469	6,44	
560	0,0273	3496	6.64	2,60	0,0203	3496	6,48	2,77
570	0.0277	3522	6,67		0,0207	3522	6,51	
44
Таблица П. 1.3
Теплофизические свойства жидкого натрия
~тг	р., кг/м	а. 10’ м:/с	Мж  *г К	X, Вт/(мК)	10* Пас	ю7 м7с	Го’’	а. 10 s Н/м
зоб	880,5	661,1	1304	76.04	339,6	3,857	5,857	177“
310	878,1	659,9	1301	75.56	332,2	3,783	5.732	176
'320	875.8	658,8	1298	75,07'	325,2	3.713	5,636“	175
330	873,5	657,5	|»5	?4,М	318,5	3,647	5,546	174
340	871,1	656,3	1292	74,И	312,2	3.5S4	5,461	173“
350	-868,8	654,9	1290	73,62	306,2	3.525	5,382	172“
360	866,4	653,6	.1287	' 73,14	360.5	3,468	5,307	171
370	864,0	652.1			о<. s п	3,415	5,236	170
380	861,7	650.6	14S2	72,17	289,8	3,364	'5,170	169“
390	859,3	649,1	1280			3,315	5,107	168
400	857,0	647,5	1278	71,19	280*1	3,269	5.048	167
4Т0	854,6	645/8	1276	70,71	"275/Г	3,225	4,993	166
420	852.2	644,1	1274	7622 “	271,2	3,183	4,941	165
430	849,8	642,4	1272	69,74	267,0	3,143	4,892	164
440	847,4	640,6	"1270“	69,25	263.0	1104	4,846	ТбГ
450	845,1	638,7	1269	‘ 68,77 '	259,2	3,068	4,800	162
460	842,7	636,8	1267	68,28	1553"	3,033	4,762“	161
470	840.3	634,8	1266	67,79	252,0	2,999	4.724	160
4S0	837.9	632.8	1264“	67,31	248,5'	'2,967	4.688	159
490		630,7	1263	66.83	245,3	2,936	4.655	158
500	833,1	628,6	1262	66,34	242.1	2,906	4.624	
5J0	830,7	626.4	12б0	65.85	239.0	2.878	4.594	156
“>20	82S.3	624.1	1259	65,37	23б,1*	2.851	4.567	
J-’O	825,8	621.8	1258	64.88	233.2"	2.825	4.542	154
540	823,4	619,5	1258	64,40	230,5	“2,7'99"	4.519	153
550	821.0	617.1	1257	63.91	227.8	2,775	4.497	132“
560	818.6	614.6	1256	63.43	225.2	“2.752	4,477	151
570	816.2	612.1	1256	62,94	222.8	2,730	4,459	150
1 580	813.7	609.5	!’>!	62,46	220,3	2,708	4.443	149
590	811.3	606.9	1235й	К 61/97 "	218,0	2.687	“4,428	148
[—600	Т(У8.9	604,2	1254	61,49		2.668	4,414	147
45
Окончание табл. П. 1.3
Г, -с	Р. , кг/м'	10’7 м2/с	5 4 *	3, Вт/(м К)	Ц. 10* Пас	10’ м2/с	рг, 101	о, 101 Н/м
610	806,4	601,5	1254	61,00	итг	2,648	4,402	146
620	804,0	598,7	1254	60,52		2,630	4,392	145
630	801,5	595,9	1254	60,03	209.3	2,612	4,383	144
640	799,1	593,0	1254	50,54	W	2,595	4,375	143
650	756.6	590,1	1254	59,06	W	2,578	4,369	142
660	.794,1	587,1	1254	58,57	203,4		4,364	141
670	791,7	584,0	1255	58,09	201.6	2,547	4,360	140
680	789,2	580,9	1255	57,60	199,8	2,532	'4.SSS	139
690	786,7	577,8	1256	57,12	158,0	2.517	4,357	Т38“
700	784,3	574,5	1256	56,63	196,3	2,504	4,357	137
46
Приложение 2
ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПАРОГЕНЕРАТОРОВ
Таблица П.2.1 [9]
Основные теплогидравлические
характеристики горизонтальных парогенераторов
№ п/п	Характеристика	ВВЭР-440	ВВЭР-1000
1	Тепловая мощность, МВт	229,3	750
2	Паронроизводительность, кг/с	126	408
3	Давление пара, МПа	4,6	6,27
4	Температура, “С ' пара питательной воды	260 . 22?	278,5 220
5	Расход теплоносителя, кг/с	1345	4100
6	Давление теплоносителя, МПа	12,3	15,7
7	Температура теплоносителя, °C на входе в парогенератор на выходе из парогенератора	299 269,8	320 289,0
8	Срслнелогарифмичсский температурный напор, °C	. 21,6	23,1
9	Коэффициент теплопередачи, Вт/(м-К)	4300	6370
10	Средняя плотность теплового потока, Вт/м2	92,810’	J47T О’
11	влажность пара на выходе из Парогенератора, %	не более 0,25.	не более 0,25
Таблица П.2.2[9]
Теплогидравлические характеристики
вертикального парогенератора (проект)
№ п/п	Характеристика	Численное значение
1	Тепловая мощность, МВт "	792
2	Паропроизводительность, кг/с	414
3	Параметры пара: давление, МПа температура, °C влажность, %	7.2 286,4 0,2
4	Температура питательной воды, °C	200
5	Расход теплоносителя, кг/с	4070
6	Параметры теплоносителя: давление, МПа	16
	I на входе температура,-С.	| вых0« “	322,3 288,0
7	Удельный запас воды, кг/МВт (Э)	125 .
8	Площадь теплопередающей поверхности, м-	7S3S
Таблица П.2.3[1,9]
Основные теплогидравлические характеристики
парогенераторов блоков АЭС с быстрыми реакторами
№ п/п	Характеристика	БН-350		БЙ-60О секционный		
		испари-	паропе- регре-	рггтель	основной паропере- греватель	промыш- ленный
1	Тип парогенератора по циркуляции рабо- чего тела	Многократная естественная . циркуляция		Прямоточный		
2	1 силовая мощность парогенератора, МВт	162	38		319	99	70
3	11олиый расход теп- лоносителя через па- роперегреватель. кг/с	857	857		1889*	1125	767
4	Полная производи- тельность 1 И ', кг/с	76.7	76,7		177,8	177,8 181,5(9]	153.3(1]
5	Количество единиц оборудования на парогенераторе	2	2		8	8	8
6	Давление теплоносителя, МПа	0,3	0,4(1]		0 3	0.4(1] 0,38(91		
7	Давление пара. МПа	5,1	4,9		14,7	13,7	2.25
8	Скорое1ь теплоноси- теля в межтрубном пространстве, м/с	0,56	2,2		1.5	0,85	0,93
9	Температура теплоносителя. °C на входе с на выходе 1 ✓	273	419 419	453		320 450	450 520	450 520
10	[емиература рабочего тела. °C на входе на выходе	158	265 265	435		241 360	360 505	360 505
49