高温气冷反应堆多头螺旋管式蒸汽发生器的
多头螺旋管式蒸汽发生器的设计(研究生论文)
蒸汽发生器是高温气冷反应堆的主要设备之一。
高温反应堆产生的热量被氦气冷却剂吸收，在蒸汽发生器中传递给二次回路。
氦气自上而下流过发生器，水在外力作用下进入发生器并产生水蒸汽自下而上流过传热面管束。
蒸汽发生器的传热面由多头螺旋管组成。
螺旋管束有很多优点：它可以充分利用换热器的空间；没有急剧的弯曲，不会增加气或水侧的压力损耗，同时也简化了工艺，减少了焊点；对受热膨胀有很好的适应性；有很高的传热系数。
在很多工业领域中，螺旋管式热交换器都得到广泛的应用，它可适用于单相流体、蒸汽以及可压缩流体的流动。
螺旋管束可用于化学反应器、储藏罐和一些核反应发生器。
在大规模的能源动力系统中，它还可用作太阳能集电器的接受器。
多头螺旋管式换热器在换热面结构设计、传热和压降计算方面报道的文献较少。
本文从实际工程设计出发，对多头螺旋管式换热器的设计进行了研究，提出了多头螺旋管束受热面结构的设计方法，推荐了螺旋管内外的传热系数和压降的计算关系式。
根据所提出设计方法和螺旋管内外的传热系数和压降的计算关系式对260MW蒸汽发生器进行了设计计算。
(毕业设计网)Key Word:heat exchanger，heat transfer，pressure drop，helical coiled tubes本课题要完成的工作1、采用保持传热管的螺旋上升角和径向相对节距一定，通过调整螺旋盘管头数和轴向相对节距的方法来设计多头螺旋管束受热面结构。
2、推荐螺旋管内单项流体和汽水两相流体以及管外气体横向冲刷管束的换热系数计算关系式。
3、推荐螺旋管内单项流体和汽水两相流体以及管外气体横向冲刷管束的压降计算关系式。
4、根据以上设计和计算方法对260MW多头螺旋管式蒸汽发生器进行设计计算。
设计原则及基本工作原理蒸汽发生器是核动力装置中的重要设备，进行蒸汽发生器的方案设计与技术设计必须慎重，必须考虑其经济性、安全性和工作性能。
下面是有关经济性、安全可靠性的一些基本原则。
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10MW高温堆蒸汽发生器螺旋盘管绕制工艺研究
2018年第2期时代农机TIMES AGRICULTURAL MACHINERY第45卷第2期Vol.45No.22018年2月Feb.2018基金项目：四川省科技支撑计划项目（2013GZ0044）。
作者简介：姚军（1963-），男，四川巴中人，讲师，主要研究方向：机械装备设计与制造。
10ＭＷ高温堆蒸汽发生器螺旋盘管绕制工艺研究姚军(,618000)摘要：蒸汽发生器螺旋管圈需要套装在一起或由多个小管屏经组合拼屏处理而成。
在管子接长和拼小管拼屏过程中，小管屏产生旁弯和变形，或因某种原因产生干涉或间隙较大，导致无法拼屏等现象，影响螺旋管圈的质量与生产效率，通过分析制造过程中的关键点，文章给出了解决方案并取得了成功，为同类产品的生产制造积累了经验。
关键词：螺旋管圈；绕机；组合拼屏；热校正；焊接10ＭＷ高温堆蒸发器螺旋管圈与常规的锅炉产品水冷壁管圈相比，在结构上有较大的差别。
螺旋管圈与其轴线方向呈一定螺旋倾角，它由多根管子在绕机上绕制而成，并有很高的圆柱度要求。
管圈直径有多档规格，每档管圈的直径有公差要求。
不同规格的螺旋管圈制作完后还需套装在一起或由多个小管屏经组合拼屏处理后才能完成；由于绕机的床身沿芯模轴线方向的移动重复性较差，造成产品尺寸偏差，在后一屏镶入前一屏时，产生干涉或间隙较大，导致无法拼屏；在管子接长和拼小管屏的过程中，小管屏在局部会产生旁弯和变形，如果旁弯和变形过大，在两个小管屏相互镶入的时候，导致镶入困难或无法镶入。
这些现象的存在已严重影响了螺旋管圈的质量与生产效率，文章给出了解决方案并取得了成功。
1绕机的基本结构与工作原理1.1绕机的基本结构及类型绕机是一种专门用来绕制螺旋盘管的设备，其基本结构由送料机构、床身、芯模和导轨等组成。
芯模为光模，根据直径大小分成2~3个部分，床身可以沿着圆弧导轨旋转，并且可以同时顺着模具轴线方向移动。
芯模的各个部分通过销子连接成一个刚性整体。
送料机构可以同时输送由两个管子构成的二管屏、三个管子构成的三管屏，现有绕机送料机构有6个送料管槽，最多可以同时输送6根管子，即六管屏。
高温气冷堆螺旋管式直流蒸汽发生器热工水力学
高温气冷堆螺旋管式直流蒸汽发生器热工水力学李晓伟; 吴莘馨; 张作义【期刊名称】《《原子能科学技术》》【年(卷),期】2019(053)010【总页数】12页(P1906-1917)【关键词】高温气冷堆; 螺旋管; 蒸汽发生器; 两相流不稳定性; 温度均匀性【作者】李晓伟; 吴莘馨; 张作义【作者单位】清华大学核能与新能源技术研究院先进核能技术协同创新中心先进反应堆工程与安全教育部重点实验室北京100084【正文语种】中文【中图分类】TL334高温气冷堆(HTGR)[1-5]采用氦气作冷却剂，所以其蒸汽发生器一次侧换热系数较低，传热管较长，因此采用螺旋管结构。
除采用螺旋管结构外，高温气冷堆蒸汽发生器还有工作温度高、二次侧直流、一次侧氦气加热等特点。
高温气冷堆蒸汽发生器热工水力与一般压水堆的U型管式自然循环蒸汽发生器存在本质区别[6]。
压水堆蒸汽发生器热工水力分析工具、方法和结论不适用于高温气冷堆蒸汽发生器。
一般火电的亚临界直流锅炉的经验也不能直接应用于高温气冷堆蒸汽发生器。
首先高温气冷堆蒸汽发生器是核一级设备，安全性要求高，需对其进行详细的热工和结构分析。
高温气冷堆蒸汽发生器结构紧凑，螺旋管束间距小，压力壳内单位体积换热面积大，而直流锅炉水冷壁布置空间较充裕。
另外高温气冷堆蒸汽发生器一次侧采用氦气对流加热形式，辐射加热几乎可忽略。
鉴于以上因素，需针对高温气冷堆蒸汽发生器热工水力进行程序开发和实验验证。
本文针对高温气冷堆蒸汽发生器的基础热工水力、温度均匀性、两相流不稳定性等问题及其对应的一维稳态程序、一维瞬态程序、二维程序及理论方法进行阐述和分析。
1 基础热工水力及一维稳态程序由于高温气冷堆蒸汽发生器采用螺旋管结构，所以其热工水力设计和计算的基础是有准确的横掠螺旋管管束及螺旋管内对流换热及流阻的数据或计算公式。
由于高温气冷堆蒸汽发生器壳侧工质为氦气，其对流换热热阻较大，所以螺旋管内高温高压水直流蒸发过程换热系数计算的准确性就显得不紧迫。
华能山东石岛湾核电厂基本情况介绍
华能山东石岛湾核电厂基本情况介绍一、石岛湾公司简介华能山东石岛湾核电有限公司（以下简称公司）位于山东省荣成市，由中国华能集团公司、中国核工业建设集团公司、清华控股有限公司共同投资设立，是集团公司直接管理的控股企业，承担国家科技重大专项—高温气冷堆核电站示范工程建设和运营重任。
公司所在厂址位于荣成市石岛管理区宁津街道办事处辖区，荣成市以南偏东23公里，北距威海市约68公里、西北距烟台市约120公里、西南距青岛市约185公里。
目前在建高温气冷堆核电站示范工程200MW机组一台，筹建4×1250MW压水堆（AP1000）核电机组，并留有扩建100万千瓦级高温气冷堆核电机组、与国家核电技术公司共建CAP1400和CAP1700大型先进压水堆示范工程的余地，规划容量约9000MW。
高温气冷堆核电站示范工程计划于2009年9月正式开工建设，预计2013年投产发电；2×1250MW压水堆核电机组计划2011年开工，2016年投产发电。
荣成市位于山东半岛最东端，是具有“最佳宜居城市”之称的威海市下辖市，与韩国隔海相望，环境优美，气候宜人，经济发达，先后荣获“中国优秀旅游城市”、“中国环保模范城市”、联合国“人居环境奖”等殊荣，拥有“中国魅力城市”、“生态园林城市”、“海洋经济大市”等众多美誉。
公司使命：建设国际领先水平的商业化示范核电站；培养高素质的核电人才队伍；形成科学规范的核电管理体系；构建以核安全为核心的优秀企业文化。
发展愿景：安全可靠、技术先进、商业可行、管理一流。
基本理念：安全、规范、创新、卓越。
战略定位：以示范工程为依托、开发建设石岛湾核电基地，为华能核电事业长远发展提供人才、管理、文化支撑。
二、项目介绍（一）高温气冷堆核电站示范工程模块式高温气冷堆核电站具有固有安全性，系统简单，发电效率高，用途广泛，具有潜在经济竞争性，在国际上受到广泛重视，是能够适应未来能源市场需要的第四代先进核反应堆堆型之一。
小型模块式反应堆螺旋管蒸汽发生器设计和热工水力分析
高温气冷反应堆多头螺旋管式蒸汽发生器设计
Fa ,eff
Fa Fb 2
当顺列布置时 Faeff Fa ，当规则错列布置时 Faeff Fb
东北电力内放热系数hi
1、无相变时的放热系数
Nu 0.023Re
0.85
传热管倾斜（螺旋上升角）修正系数 Fi
Fi cos
0.61
1 90 cos 1000 sin
/ 235
表示流体实际流动方向和与传热管垂直轴之间的夹角角度
角表示盘管中心线方向与流体的实际流动方向之间的夹角
2、局部阻力压降计算
单相流体
p jb1 jb
两相流体
2 0
( w) v 2
2
p jb2
w [1 x( 1)] 2
东北电力学院学士学位论文毕业答辩
螺旋管内外压降计算关系式
3、重位压降计算 单相流体
p zw1 gh
两相流体
pzw 2 hg zs hg[ (1 ) ]
东北电力学院学士学位论文毕业答辩
课题的工程背景
核反应堆的类型
根据用于慢化中子的材料，核反应堆分为轻水堆、重 水堆、石墨堆及有机介质堆。轻水堆是目前世界上应用最 广的堆型，又分为压水堆和沸水堆。高温气冷反应堆是取 代压水堆的又一新堆型。它采用氦气做冷却剂。目前只有 法国、俄罗斯、美国、日本、德国等少数国家拥有此种堆 型。
课题的工程背景
热交换器的分类
热交换器是工业生产中重要的单元设备，目前， 应用最广泛的换热器为管壳式热交换器。此外，还有 板式热交换器、板翅式热交换器、螺旋板式热交换器 等。螺旋管式换热器属于管壳式热交换器的一种。它 具有传热系数大，结构紧凑等优点，被广泛用作核电 站、低温、动力、化工和石油等工程设备。
高温气冷堆核动力厂蒸汽发生器传热管堵管导则
高温气冷堆核动力厂蒸汽发生器传热管堵管导则1. 导论高温气冷堆核动力厂作为一种新型的核电技术，其蒸汽发生器传热管堵管问题一直备受关注。
传热管堵管不仅会影响核电厂的运行效率，还可能对安全造成潜在威胁。
研究高温气冷堆核动力厂蒸汽发生器传热管堵管导则，对于提高核电厂的安全性和经济性具有重要意义。
2. 高温气冷堆核动力厂概述高温气冷堆核动力厂是一种利用氦气冷却剂和高温燃料颗粒的核电技术，具有高效率、安全性高等特点。
蒸汽发生器是其核电厂的重要部件，用于将核反应堆内的热量传递至汽轮机系统，从而产生电能。
3. 传热管堵管问题影响传热管堵管会导致蒸汽发生器传热效率下降，进而影响整个核电厂的发电效率。
堵管问题还可能导致气体侧的高温和压力异常，甚至引发严重事故。
减少传热管堵管对核电站的影响，至关重要。
4. 传热管堵管导则为应对高温气冷堆核动力厂蒸汽发生器传热管堵管问题，制定有效的导则至关重要。
传热管堵管导则应该包括对传热管材料、结构、清洗和维护等方面的要求，以保障核电厂的正常运行。
5. 个人观点和理解在我看来，制定针对高温气冷堆核动力厂蒸汽发生器传热管堵管问题的导则，需要全面考虑传热管的材料选择、结构设计、定期清洗和维护等多方面因素。
只有通过科学合理的导则，才能最大程度地减少传热管堵管对核电站的影响，保障核电厂的安全高效运行。
6. 总结高温气冷堆核动力厂蒸汽发生器传热管堵管问题一直备受关注，对核电站的安全性和经济性具有重要影响。
制定科学合理的传热管堵管导则对于保障核电厂的正常运行至关重要。
我深信，通过不断优化传热管的材料和结构设计，并加强定期清洗和维护，可以最大程度地减少传热管堵管对核电站的影响，确保其安全高效运行。
高温气冷堆核动力厂蒸汽发生器传热管堵管问题一直备受关注，对核电站的安全性和经济性具有重要影响。
制定科学合理的传热管堵管导则对于保障核电厂的正常运行至关重要。
在这篇文章中，我们将继续探讨高温气冷堆核动力厂蒸汽发生器传热管堵管问题，并围绕制定科学合理的导则展开讨论。
聊聊高温气冷堆核电站蒸汽发生器国产化
聊聊高温气冷堆核电站蒸汽发生器国产化蒸汽发生器是隔离核电站一回路和二回路的重要设备，该设备的国产化对于我国核电制造业至关重要。
小编今天来和您聊聊高温气冷堆蒸汽发生器国产化那些事儿。
引言高温气冷堆核电站(HTR-PM)由于其本身固有的安全性、效率高、经济性好等特点已被核能界公认为最有希望满足第四代先进核能系统要求的堆型之一。
由清华大学自主设计的电功率为200MW高温气冷堆核电站的蒸汽发生器采用了立式、直流螺旋管组件式结构，共19组换热单元，总计665根换热管，每组换热组件共有5层螺旋管式换热管，从里到外，每层的换热管根数依次为5、6、7、8、9根，共计35根换热管，SG 换热管采用螺旋盘管结构具有传热性能优于直管、布置紧凑、热膨胀自由等优点。
图1 蒸汽发生器换热单元组件示意图该蒸汽发生器的设计参数见表1所示，SG二次测入口侧205℃的过冷水经过SG加热成为571℃的过热蒸汽，该蒸汽进入主蒸汽联箱，经由主蒸汽管道，推动汽轮机做功。
表1 HTR-PM SG设计参数蒸汽发生器关键部件国内生产现状1锻件国内生产现状HTR-PM SG壳体用锻件属于超重型锻件结构，其质量直接影响和关系到核电站以后能否安全运行和满功率运行。
因此，锻件的质量对核电站来说极为重要。
蒸汽发生器的顶盖、热气导管法兰、筒体等锻件都需要整体锻造。
由以往的供货业绩分析，世界上仅有极少数供货商能够生产核岛主设备锻件，如日本制钢所(JSW)、韩国的斗山重工(D00SAN)、法国的克鲁索(CFI)。
近年来，国内核岛主设备锻件供货商主要有一重、二重、上重集团，但一重、二重、上重供货业绩，以及在工艺技术及质量管理上与国外供货商还存在一定的差距，表2给出了国内三大锻造企业综合能力分析。
表2 国内三大锻造企业综合能力分析2传热管国内生产现状目前，国外市场上能为压水堆核电站生产蒸汽发生器U型管的供货商只有3家：瑞典的SANDVlK、日本的SUMITOM0、法国的VALINOX。