高溫氣冷堆多頭螺旋管式蒸汽發生器的設計與計算

摘　　要

蒸汽發生器是高溫氣冷反應堆的主要設備之一。高溫反應堆產生的熱量被氦氣冷卻劑吸收，在蒸汽發生器中傳遞給二次回路。氦氣自上而下流過發生器，水在外力作用下進入發生器并產生水蒸汽自下而上流過傳熱面管束。

蒸汽發生器的傳熱面由多頭螺旋管組成。螺旋管束有很多優點：它可以充分利用換熱器的空間；沒有急劇的彎曲，不會增加氣或水側的壓力損耗，同時也簡化了工藝，減少了焊點；對受熱膨脹有很好的適應性；有很高的傳熱系數。

在很多工業領域中，螺旋管式熱交換器都得到廣泛的應用，它可適用于單相流體、蒸汽以及可壓縮流體的流動。螺旋管束可用于化學反應器、儲藏罐和一些核反應發生器。在大規模的能源動力系統中，它還可用作太陽能集電器的接受器。

多頭螺旋管式換熱器在換熱面結構設計、傳熱和壓降計算方面報道的文獻較少。本文從實際工程設計出發，對多頭螺旋管式換熱器的設計進行了研究，提出了多頭螺旋管束受熱面結構的設計方法，推薦了螺旋管內外的傳熱系數和壓降的計算關系式。根據所提出設計方法和螺旋管內外的傳熱系數和壓降的計算關系式對260MW蒸汽發生器進行了設計計算。

關鍵詞　熱交換器，傳熱，壓降，螺旋管

ABSTRACT

...

目    錄

摘   要…………………………………………………………………… Ⅰ

Abstrct …………………………………………………………………… Ⅱ

緒  論…………………………………………………………… 1

1.1課題的研究背景及意義…………………………………………… 1

1.2換熱器的發展和現狀……………………………………………… 3

1.2.1換熱器概述…………………………………………………  3

1.2.2換熱器研究工作進展………………………………………… 4

1.3本課題要完成的工作……………………………………………… 5

第二章  多頭螺旋管式蒸汽發生器的設計方法………………………… 6

  2.1設計原則及基本工作原理………………………………………… 6

2.2  換熱面結構的設計方法…………………………………………  7

2.3 設計計算步驟…………………………………………………11

第三章 關于設計的推薦公式  ………………………………………  12

   3.1總傳熱系數 …………………………………………………    12

   3.2 管外（殼側）放熱系數ho   …………………………………  13

3.3.1 無變時的放熱系數  ………………………………………  16

3.3.2有相變時的放熱系數  …………………………………………  16

3.4.1摩擦阻力壓降計算  ……………………………………………  18

3.4.2 局部阻力壓降計算  ……………………………………………  19

3.4.3重位壓降計算 ……………………………………………………  20

3.4.4加速壓降計算 ……………………………………………………… 20

3.5管外側壓力損失 ……………………………………………………… 22

3.6 多值性的校驗…………………………………………………………… 22

3.7管間脈動的校驗…………………………………………………………… 23

3.8節流圈的選取 ……………………………………………………………  26

第四章260MW高溫氣冷堆蒸汽發生器的設計 ………………………… 27

   4.1設計參數 ………………………………………………………    27

   4.2結構設  …………………………………………………………   27

   4.3 260MW高溫氣冷堆蒸汽發生器設計計算書 …………………  28

4.4  計算二次側回路阻力  …………………………………………  35

4.5  計算一次側回路阻力  ……………………………………… 37

4.6  校核脈動 ……………………………………………………  38

4.7  校驗靜態水動力特性 ………………………………………  39

4.8  受熱面螺旋管束結構參數  ………………………………   39

4.9  傳熱系數U計算表  ………………………………………   40

結  論 ……………………………………………………………………………  42

致　 謝 …………………………………………………………………  43

參考文獻  ……………………………………………………………   44

附  錄 …………………………………………………………………   46