2010级专业课程设计(三)指导书-蒸汽发生器设计

“蒸汽发生器”

课程设计指导书核科学与技术学院孙中宁编

哈尔滨工程大学

目录

第一章绪论 (1)

一、目的和要求 (1)

二、任务 (1)

三、时间分配 (1)

第二章课程设计的具体内容 (2)

一、蒸汽发生器的热力计算 (2)

二、蒸汽发生器的水动力计算 (2)

三、蒸汽发生器的强度计算 (5)

四、蒸汽发生器的结构设计 (6)

五、蒸汽发生器的总图绘制和部件图绘制 (7)

六、编写设计说明书 (7)

附录1 蒸汽发生器热力计算表 (8)

附录2 蒸汽发生器水动力计算表 (12)

附录3 蒸汽发生器强度计算表 (22)

2007年2月

第一章绪论

一、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。

二、任务：

在课程设计中学生独立完成如下任务：

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、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。

三、时间分配：

课程设计共安排三周，其具体时间安排如下：

1、蒸汽发生器的热力计算 1.5天

2、蒸汽发生器的水动力计算3天

3、蒸汽发生器的强度计算0.5天

4、蒸汽发生器的结构设计1天

5、蒸汽发生器的总图绘制2天

6、编写设计说明书1天

7、答辩1天

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：99.0=η；

4、一回路侧额定工作压力：0.151=p MPa ；

5、一回路侧设计压力：11,25.1p p =设

6、一回路侧冷却剂入口温度；3101

='t ℃ 7、一回路侧冷却剂出口温度；2901

=''t ℃； 8、二回路侧给水温度：220=f t ℃

9、二回路侧额定工作压力：5=s p MPa ；

10、二回路侧设计压力：s p p 25.12,=设

11、传热管壁导热系数：4.17=w λ W/m ℃

12、传热管壁许用应力：18][1=σ kg/mm 2；

13、下筒体许用应力：18][2=σ kg/mm 2；

14、上筒体许用应力：18][3=σ kg/mm 2；

15、球形下封头许用应力：5.14][4=σ kg/mm 2；

16、管板许用应力：1800][5=σ kg/mm 2；

17、传热管最小节距：o d t 25.1=，一般取为1.35~1.45o d ；

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 mm 2; (2)单元开孔面积=216 mm 2。

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1a 值： 4.08.01Pr Re 023.0f f i d ⋅=λ

α

2、完成传热管壁的导热计算，确定管壁热阻W R 值： i

o w o W d d d R ln 2λ= 3、确定污垢热阻f R 值：

对于不锈钢：()⋅⨯=-41069.0~52.0f R ⋅2m ℃/W

对于镍基合金：⋅⨯=-41026.0f R ⋅2m ℃/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2a 值 7.015.02557.0q p =α

式中：p —Pa ；q — w/m 2

5、完成传热系数k 值的计算：

f o

w i i o R R d d k +++⋅=αα111 6、确定传热面积F 值：

t

k Q F ∆⋅= 式中：Q —传热量；t ∆—传热温差。

设计传热面积F C F ⋅=设

式中：C —设计储备系数，一般取C=1.1。

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（f P ∆）

2

211u d H P i f ρλ⋅⋅=∆ 式中：λ—摩擦阻力系数，按有关公式或图表求取；

图1一回路侧水 力计算简图

H —管子长度，m ；

d i —管子内直径，（m ）；

1ρ— 一回侧路冷却剂的平均密度，kg/m 3；

1u — 一回侧路冷却剂的平均流速，m/s ；

（2）、局部阻力：（l P ∆） 22

11u P l ρξ=∆

式中：ξ—局部阻力系数。ξ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：

G F E D C B A P P P P P P P P ∆+∆+∆+∆+∆+∆+∆=∆

其中：

①由进口管至进口水室，通道截然突然扩大的局部阻力—A P ∆

22A

A A A u P ⋅⋅=∆ρξ

②在进口水室内转弯的局部阻力—B P ∆

22B

B B B u P ⋅⋅=∆ρξ

③由进口水室至传热管束，通道截面突然缩少的局部阻力—C P ∆

22C

C C C u P ⋅⋅=∆ρξ

④在U 型管弯头内转弯180°的局部阻力—D P ∆

22D

D D D u P ⋅⋅=∆ρξ

⑤由传热管束至出口水室，通道截面突然扩大的局部阻力—E P ∆

22E

E E E u P ⋅⋅=∆ρξ