蒸汽發(fā)生器給水環(huán)設(shè)計(jì)與水力特性分析

胡彧　魯佳　李冬慧　談國(guó)偉　何戈寧

【摘 要】在蒸汽發(fā)生器（SG）給水環(huán)的設(shè)計(jì)中，傳熱管冷側(cè)和熱側(cè)熱負(fù)荷不均的特性要求通過(guò)合理的結(jié)構(gòu)布置使給水按合理的比例分配給冷側(cè)和熱側(cè)，以適應(yīng)兩側(cè)不同的熱負(fù)荷，保證二次側(cè)自然循環(huán)回路的穩(wěn)定性。本文介紹了國(guó)內(nèi)二代改進(jìn)型機(jī)組55/19B型蒸汽發(fā)生器的給水環(huán)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，建立了給水環(huán)的水力計(jì)算模型，通過(guò)分析，得到了給水環(huán)的水力特性及給水分配情況，證明了設(shè)計(jì)滿足給水分配要求。

【關(guān)鍵詞】給水環(huán)；蒸汽發(fā)生器；水力特性

中圖分類號(hào)： TM623.91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2017）29-0069-002

【Abstract】In the design of steam generator （SG） feed water ring， the characteristics of uneven heat load on the cold side and hot side of the heat transfer pipe require that the water supply should be distributed to the cold side and the hot side at a reasonable ratio through reasonable structural arrangement，In order to adapt to different heat load on both sides， to ensure the stability of the secondary side of the natural circulation loop.This paper introduces the structure design of the water supply ring of 55/19B steam generator of the second generation improved unit in China and establishes the hydraulic calculation model of the water supply ring.Through the analysis，the hydraulic characteristics and water distribution of the water supply ring are obtained， Meet the water distribution requirements.

【Key words】Water supply ring；Steam generator；Hydraulic characteristics

0 引言

國(guó)內(nèi)二代改進(jìn)型機(jī)組55/19B型蒸汽發(fā)生器為典型的立式倒U型管式自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器（簡(jiǎn)稱SG，下同），這種SG的U型傳熱管冷側(cè)和熱側(cè)在工作中的傳熱效率存在著不均。在蒸汽發(fā)生器給水環(huán)的設(shè)計(jì)中，傳熱管冷側(cè)和熱側(cè)熱負(fù)荷不均的特性要求通過(guò)合理的結(jié)構(gòu)布置使給水按合理的比例分配給冷側(cè)和熱側(cè)（冷側(cè)約20%，熱側(cè)約80%），以適應(yīng)兩側(cè)不同的熱負(fù)荷，保證二次側(cè)自然循環(huán)回路的穩(wěn)定性。這就要求對(duì)蒸汽發(fā)生器給水環(huán)的水力特性進(jìn)行準(zhǔn)確的分析計(jì)算，以優(yōu)化蒸汽發(fā)生器給水環(huán)的設(shè)計(jì)，保證給水分配滿足要求。

本文介紹了國(guó)內(nèi)二代改進(jìn)型機(jī)組55/19B型蒸汽發(fā)生器的給水環(huán)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通過(guò)分析，得到了給水環(huán)的水力特性及給水分配情況，證明了設(shè)計(jì)的合理性。

1 給水環(huán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介

55/19B型蒸汽發(fā)生器給水環(huán)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1所示。

給水環(huán)由給水總管、給水三通、給水環(huán)管、J形管4部分組成。SG正常運(yùn)行時(shí)，SG的主給水由給水總管進(jìn)入，通過(guò)給水三通進(jìn)入到給水環(huán)管中，再通過(guò)布置在給水環(huán)管頂部的36個(gè)倒J形管，引入到SG二次側(cè)。

55/19B型蒸汽發(fā)生器的給水環(huán)的結(jié)構(gòu)總體上看是對(duì)稱的，考慮了冷熱側(cè)給水分配的要求，J形管在給水環(huán)管頂部呈不均勻分布。

2 分析方法簡(jiǎn)介

1）計(jì)算假設(shè)

由于給水環(huán)外部為蒸汽發(fā)生器二次側(cè)內(nèi)部水腔的大空間，假設(shè)所有J形管出口外靜壓相同，速度為零。

同時(shí)，由于55/19B型蒸汽發(fā)生器給水環(huán)為近似對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，計(jì)算分析時(shí)按對(duì)稱模型，將給水環(huán)水力計(jì)算簡(jiǎn)化1入口多出口的一維穩(wěn)態(tài)水力計(jì)算模型。

將一維流動(dòng)路徑上的給水環(huán)模化為如圖3所示的若干區(qū)域，其中，J形管從最遠(yuǎn)離給水母管的位置開(kāi)始編號(hào)。

2）計(jì)算模型建立

對(duì)上述每個(gè)區(qū)域，按兩個(gè)不同路徑進(jìn)行水力計(jì)算：

①B點(diǎn)的靜壓=A點(diǎn)（J形管出口）總壓（等于靜壓）+B點(diǎn)至A點(diǎn)的總流動(dòng)阻力-B點(diǎn)的動(dòng)壓。

②B點(diǎn)的靜壓=C點(diǎn)的靜壓+ C點(diǎn)的動(dòng)壓+ B點(diǎn)至C點(diǎn)的總流動(dòng)阻力-B點(diǎn)的動(dòng)壓。

按照參考文獻(xiàn)[1]推薦的方法，針對(duì)上述兩個(gè)不同路徑上的沿程阻力、局部阻力等，建立詳細(xì)的水力計(jì)算模型。

3）模型求解

按圖4所示建立迭代計(jì)算，進(jìn)行求解。

3 計(jì)算結(jié)果及分析

本文分別針對(duì)國(guó)內(nèi)二代改進(jìn)型機(jī)組55/19B型蒸汽發(fā)生器在10%額定功率及100%額定功率情況下，給水環(huán)的給水分配情況進(jìn)行了計(jì)算。

圖5是10%FP工況下的給水流量分配匯總情況，圖6是100%FP工況下的給水流量分配匯總情況。

從分析可見(jiàn)，在不同工況（10%FP、100%FP）下，冷側(cè)給水均約占總給水量的約20%（實(shí)際占23%），熱側(cè)給水均約占總給水量的約80%（實(shí)際占77%）。計(jì)算結(jié)果證明，55/19B型蒸汽發(fā)生器給水環(huán)的設(shè)計(jì)，滿足給水分配設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)論

本文建立了水力計(jì)算模型，計(jì)算了國(guó)內(nèi)二代改進(jìn)型機(jī)組55/19B型蒸汽發(fā)生器的給水環(huán)的水力特性。

計(jì)算得到了不同工況下各J形管的流量，驗(yàn)證了55/19B型蒸汽發(fā)生器給水環(huán)的設(shè)計(jì)滿足給水分配要求。

【參考文獻(xiàn)】

[1]華紹曾，楊學(xué)寧等.實(shí)用流體阻力手冊(cè)[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1985.

[2]時(shí)鈞，汪家鼎，于國(guó)琮，等.化學(xué)工程手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1996.endprint