核電廠重要廠用水系統換熱器熱力性能評價方法分析

李恒敬 湯利專 趙岳

中圖分類號：TM623 文獻標識：A 文章編號：1674-1145（2019）7-150-01

摘 要 核電廠對于我國社會發展具有至關重要的作用，在核電廠正常運行工況或事故運行工況下，設備冷卻水系統所傳輸的熱量都需要通過重要廠用水系統的換熱器傳輸到海水中，該換熱器的熱力性能直接影響機組的安全運行。

關鍵詞 核電廠 重要廠用水系統 換熱器 熱力性能 評價方法

一、現有換熱器評價方法分析

（一）對數平均溫度法

依據換熱器數設計原理及傳熱學的理論，換熱器的傳熱系數是與換熱器結構參數、板片參數、實際運行工況下冷熱流體的流量及入口溫度相關的參數。基于傳熱系數的影響因素，結合核電廠對換熱器換熱能力的多種工況要求，計算出換熱器傳熱系數的最低安全限值，進而求得傳熱系數的評價標準值。這種評價方法理論基礎的核心是假定傳熱系數K與流體溫度、壓力和流量無關。在板式換熱器工作的參數范圍內，將式

中R W、h 1和視為常數，則傳熱系數K就是只與換熱器污垢熱阻E有關的參數。將實測參數求出的傳熱系數值與驗收標準值對比，只要滿足實際計算值大于驗收準則值，即可證明換熱器滿足安全準則要求。這種評價方法的優點在于計算方法簡單，在大亞灣等核電運行經驗來看，評價比較準確。但是，這種評價方法的問題是比較明顯的。根據相關文獻的描述，流量對傳熱系數的影響很大，不能忽略。Alfa Laval給某核電站提供的冷側流體流量與傳熱系數曲線，從中可以看出：在熱流體流量、溫度冷流體入口溫度不變的前提下，傳熱系數隨冷流體流量增加變大。對數平均溫度法之所以在部分核電中得以廣泛應用，其關鍵在于在這些核電廠中，換熱器的冷熱流體流量基本處于設計流量下運行，流量波動范圍很小，采用對數平均溫度法計算的傳熱系數基本能夠表征換熱器的污垢情況。

（二）換熱計算

本文為理論計算，不考慮系統實際運行帶來的影響。利用傳統換熱計算公式，初步試算出海水溫度T 0在-2.5℃～15℃時，回流海水流量為2800～3000m 3/h之間，可保證SRI側設備冷卻水出口溫度控制在15℃～36.5℃之間。Q=A×K×LMTD傳熱公式：Q=m×C×△T→△T=Q/（m×C）式中Q：傳熱量，SRI側為放熱，SEN側為吸熱；A：換熱面積；K：總傳熱系數，為了更好地與實際運行相符，總傳熱系數從設備供應商處取得；LMTD：平均對數溫差，

其中，T SRIin表示SRI側進水溫度，T SRIout表示SRI側出水溫度，T SENin表示SEN側進水溫度，T SENout表示SEN側出水溫度；m：熱交換介質的質量流量；C：熱交換介質的比熱；△T：熱交換介質的溫度變化。

（三）RCM分析方法

（1）依照所探究系統的整體特點，實施系統劃分及解析對象的明確，并進行有關資料的搜集。（2）針對系統實施故障模式與影響解析（FMEA），即運用FMEA體系地解析體系各組成單元的性能；可能出現的故障、故障模式于干擾。（3）邏輯決斷解析（LTA）：對于設備的各種故障模式與后果，用邏輯決斷的方法明確各對象所適用的維修任務。

（四）熱流體入口溫度列線圖法

列線圖中的評定曲線是在設計流量、換熱器允許的極限污垢熱阻的條件下結合換熱器結構參數求得的。即如果試驗結果在列線圖的包絡范圍內，證明實際污垢熱阻小于換熱器設計允許的最大污垢熱阻，換熱器的熱力性能滿足要求。列線圖法與對數平均溫度法的區別在于，列線圖法充分考慮了冷熱流體入口溫度的影響，但是列線圖法同樣沒有考慮冷流體流量變化對傳熱的影響。

二、換熱器熱力性能評價的改進方案

（一）運用RRI出口溫度列線圖評定法

給定換熱器兩側進口溫度與流量，換熱器出口溫度高低就能夠衡量它的換熱性能。經過給出換熱器設計許可污垢熱阻與額定流量下不一樣RRI入口溫度的RRI出口溫度隨SEC入口溫度變化的曲線，經過具體RRI入口溫度差距值，依照具體SEC入口溫度獲取額定流量下RRI出口溫度，在經過RRI流量與SEC流量修定，獲取在具體流量與入口溫度乃至設計許可熱阻條件下的RRI出口限值。一旦具體RRI出口溫度低于RRI出口限值，表明換熱器換熱能力充分，沒必要清洗。

（二）理論計算污垢熱阻法

目前污垢熱阻法隱藏的狀況關鍵在于傳熱系數計算的簡化，假如依照換熱器傳熱基本原理算計傳熱系數，聯系污垢熱阻法的思路能夠落實換熱器在變流量與變溫度條件下的換熱性能實施評價的。

三、結語

RRI出口溫度列線圖評定法充分考慮了冷、熱流體入口溫度變化的影響，針對九種運行工況繪制的九張列線圖減少了冷流體流量變化對傳熱系數的影響，最后考慮到實際運行工況與設計工況的偏差進行冷熱流體流量修正，最大限度保證評定方法的準確性。RRI出口溫度列線圖評定的無動力自動補入，可以節約廠用電。

參考文獻：

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