蒸汽发生器课程设计

“蒸汽发生器”

课程设计指导书

Xxx

2014151218

哈尔滨工程大学

目录

目录 (1)

第一章绪论

第一节蒸汽发生器概述 (2)

第二节蒸汽发生器的基本设计技术要求 (3)

第三节蒸汽发生器的基本结构和主要零部件 (4)

第四节设计任务 (5)

第二章课程设计内容

第一节给定条件 (6)

第二节蒸汽发生器的热力计算 (6)

第三节蒸汽发生器的管束结构设计及强度计算 (9)

第四节蒸汽发生器的水力计算 (12)

第五节蒸汽发生器循环倍率及循环速度确定 (20)

附录1蒸汽发生器热力计算表 (21)

附录2蒸汽发生器水动力计算表 (25)

附录3蒸汽发生器强度计算表 (33)

第一章绪论

第一节蒸汽发生器概述

一、目的和要求

1、运用、巩固、充实和提高“核动力设备”课中所学的知识，掌握蒸汽发生器设计计算的基本方法；

2、具备蒸汽发生器方案设计、结构设计、热设计和水动力设计及计算的能力，并能够在设计中综合考虑安全、法规、环境等因素；

3、具备工程制图的相关基础知识并能将其运用于工程设计的能力；

4、具备撰写蒸汽发生器设计说明书和绘制图纸等书面方式呈现设计成果的能力，并能够体现分析数据、分析问题，评价设计方案及其结果合理性

的能力；

6、能够就蒸汽发生器设计进行陈述发言、答辩，能够清晰表达观点，与答辩教师（工程技术同行）进行有效沟通和交流；

7、能够在团队合作中与各成员进行有效沟通，共享信息，合作共事，在多学科背景下的团队中发挥团队协作精神；能够倾听和综合团队成员意见，

合理决策。

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、蒸汽发生器及其设计理论指导0.5天

2、蒸汽发生器方案设计及结构设计论证1.5天

3、蒸汽发生器的热力计算1.5天

4、蒸汽发生器的水动力计算3天

5、蒸汽发生器的强度计算0.5天

6、蒸汽发生器的总图绘制5天

7、编写设计说明书2天

8、答辩1天

第二节蒸汽发生器的基本设计技术要求

在核动力装置中，由于一回路为带有放射性的回路，而二回路为非放射性回路，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包括以下几方面。

1、蒸汽发生器及其部件的设计，必须保证核电站在任何运行工况下所需要的）蒸汽量及规定的蒸汽参数。只有满足这个要求才能保证核电站在不同负荷下经济运行。

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的改善。

3、蒸汽发生器的所有部件应该绝对安全可靠。蒸汽发生器的受热面是由大量的小直径管子组成的，因此在一回路（带有放射性）中就有大量的管子，使核电站运行的可靠性在很大程度上取决于蒸汽发生器的可靠性。这样，蒸汽发生器的屏蔽问题必须解决，所有部件必须保证工作可靠。

4、蒸汽发生器各零部件的装配必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。一回路工质不允许漏入二回路工质中去的原因是汽轮机回路没有生物防护，任何这种漏入都将会导致放射性泄漏事故。

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。这主要是为了防止腐蚀产物对一回路工质的污染。腐蚀产物过多地进入到一回路中去，一方面引起一回路工质放射性的增加，另一方面导致放射性腐蚀产物在一回路测沉积。腐蚀产物在燃料元件上的沉积是极其危险的，它会使传热性能骤然下降。

6、蒸汽发生器必须产生必要纯度的蒸汽，以保证蒸汽过热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、蒸汽发生器应该设计得简单紧凑，便于安装使用，同时易于发现故障而即使排出，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、传热尺寸、传热系数及冷却剂等，对取得蒸汽发生器最佳技术-经济指标是非常重要的。另外，必须采取见效向外散热损失的措施。

第三节蒸汽发生器的基本结构和主要零部件

从反应堆来的冷却剂由蒸汽发生器进口接管进入下封头，下封头由水室隔板分成进口和出口两个水室。反应堆冷却剂由进口水室进入U型管，在流经U型管时将热量传递给二回路侧介质，而后经过出口水室和蒸汽发生器的出口接管流回反应堆。

二回路给水由上筒体处的给水接管进入环形分配管，环形管上有一系列倒J 形管，给水由倒J形管喷出，与汽水分离器的疏水混合后，经过下降套筒和下筒体之间的环形通道向下流动，再由下降套筒和管板之间的通道进入管束。

水在通过管束上升时被加热，部分水变成蒸汽，形成汽水混合物。汽水混合物流出管数顶部后进入分离器进行粗分离，然后进入干燥器进行细分离（干燥）。干燥蒸汽经蒸汽出口接管流向汽轮机。

蒸汽发生器的主要零部件为：

1、传热管

U型传热管是一、二回路之间的压力边界，管材一般为含Ni-Cr-Fe的Inconel-690合金，这种合金是在Inconel-600合金基础上经过一次特殊的热处理后改进而来的，其抗腐蚀性能有了较大的改善。本次设计采用Inconel-600合金φ20mm×1.3mm的传热管，弯曲半径最小的几排弯管处进行消除应力处理。管束采用正方形顺排方式。

2、管板

管板是一回路设备中最厚的实心锻件，材料为Mn-Mo-Ni低合金钢，要求有良好的塑韧性及淬透性。管板一次侧表面堆焊镍基合金，以保证与传热管有良好的焊接性能。管板开孔数量巨大，对管孔及管距的尺寸公差、垂直度及光洁度等都有很高的要求。管子管板表面平齐并与管板密封焊，然后进行全长度液压胀管，以保证一、二回路之间的严密性。

3、下封头

下封头为半球形，材料为Mn-Mo-Ni低合金钢锻件，内表面堆焊奥氏体不锈钢。下封头开有四个大孔，2个空连接冷却剂进、出口接管，另两个为人孔。下封头中间有水室隔板，将下封头分成进出口两个水室，水室隔板材料为Inconel-690合金。一次侧人孔用不锈钢（或镍基合金）石墨缠绕式垫片密封。

4、筒体、衬筒和锥形体

二次侧筒体分上、下两部分，为板焊或锻造结构。在管束和下筒体之间设置衬筒，衬筒材料为碳钢。上、下筒体之间由锥形体过渡，其材料均为Mn-Mo-Ni 低合金钢锻件。

5、上封头