Усовершенствованная сепарационная система ПГВ-1500 Авторы: Н.Б. Трунов, В.В. Сотсков, А.Г. Агеев, Р.В. Васильева, Ю.Д. Левченко 5-я Международная научно-техническая конференция «Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР» 29 мая - 01 июня 2007 г. г.Подольск, ФГУП ОКБ ГИДРОПРЕСС 2007

2 Разрабатываемые проекты парогенераторов В плане реализации стратегии развития атомной энергетики России на период годов в ОКБ "Гидропресс" разрабатываются проекты усовершенствованных РУ типа ВВЭР-1000 для серийных блоков АЭС (АС-2006, АС-2009), а также для АЭС с ВВЭР-1500 (1600), как продолжение ряда РУ ВВЭР, с учетом эволюционного принципа и унификации конструкторских решений, достигнутых к настоящему времени.

3 Элементы сепарационной схемы ПГ ППДЛ ПДЛ

4 Особенности парогенератора ПГВ-1500 Отбор пара из ПГ производится через 2 патрубка поз.9 (вместо 10 патрубков у ПГВ-1000М).

5 Направления совершенствования сепарационной системы ПГВ-1500 Применение ПДЛ с переменной перфорацией для снижения остаточной неравномерности паровой нагрузки зеркала испарения. Оптимизация опорных конструкций ПДЛ для обеспечения свободного перетока пароводяной смеси под ПДЛ. Применение ППДЛ с переменной перфорацией для уменьшения неравномерности отвода пара из ПГ.

6 Сравнение неравномерности паровой нагрузки парогенераторов Скорость пара, генерируемого теплообменным пучком, м/с ПГВ-1000ПГВ-1000МКППГВ-1500 В районе «горячего» коллектора0,760,841,2 В районе «холодного» коллектора0,120,110,07

7 Поэтому для обеспечения выравнивания нагрузки зеркала испарения предложена приближенная методика расчета переменной перфорации ПДЛ горизонтального парогенератора. Гидродинамика двухфазного потока между горизонтальной пластиной ПДЛ и трубным пучком в связи со значительной неравномерностью тепловыделений по его длине отличается значительной сложностью и не может быть рассчитана с помощью известных кодов.

8 Алгоритм расчета переменной перфорации ПДЛ Разделение ПДЛ на расчетные зоны Расчет параметров для зоны с наибольшой нагрузкой зеркала испарения Площадь листов ПДЛ Общий расход пара Средняя скорость пара Заданный расход пара Излишек пара КГС Степень перфорации ПДЛ Площадь отверстий ПДЛ Скорость пара в отверстиях Гидравлическое сопротивление отверстий Расчет параметров для остальных зон Расход пара, перетекающий в остальные зоны Степень перфорации остальных зон и КГС Перепад статического давления для каждой зоны Гидравлическое сопротивление отверстий для каждой зоны Разность статического давления между зоной с наибольшей нагрузкой зеркала испарения и остальными зонами Гидравлическое сопротивление под ПДЛ Сравнение разности статического давления и гидравлического сопротивления под ПДЛ При разности менее 25% - расчет окончен При разности более 25% - повторение расчета при новых значениях степени перфорации

9 Основные результаты расчета переменной перфорации ПДЛ ПГВ-1500 Зона с наибольшей нагрузкой зеркала испарения

10 Основные результаты расчетного обоснования системы отвода пара из парогенератора ПГВ-1500 двумя патрубками Профили расчетной щели по длине пароприемного дырчатого листа ПГВ-1500, рассчитанные по инженерным методикам 1 – расчет по методике Майзеля 2 – расчет по методике расчета коллекторных систем промышленных аппаратов

11 Экспериментальное исследование пароприемного дырчатого листа ПГВ-1500 Экспериментальные исследования проводились в ГНЦ РФ - ФЭИ на аэродинамической модели, имеющей линейный масштаб М1:5.

12 Этапы экспериментального исследования Исследования проводились в два этапа: при неравномерной паровой нагрузке зеркала испарения, которая имеет место в существующих парогенераторах с ПДЛ, имеющих равномерную перфорацию; при равномерной паровой нагрузке зеркала испарения, которая является предельным случаем выравнивания нагрузки за счет использования ПДЛ с переменной перфорацией.

13 Результаты исследования при неравномерной паровой нагрузке зеркала испарения Гистограмма перфорации, постоянной на площади отдельных листов натурного ППДЛ для случая неравно- мерной паровой нагрузке зеркала испарения Опытный профиль перфорации по длине ППДЛ при неравномерной паровой нагрузке зеркала испарения Номер участка ППДЛ ППДЛ, %

14 Результаты исследования при равномерной паровой нагрузке зеркала испарения Гистограмма перфорации, постоянной на площади отдельных листов натурного ППДЛ для случая равномерной паровой нагрузке зеркала испарения Опытный профиль перфорации по длине ППДЛ при равномерной паровой нагрузке зеркала испарения

15 Сравнение гистограмм перфорации натурного ППДЛ Гистограммы перфорации натурного ППДЛ, полученные расчетным и эксперимен- тальным способами. – расчет по методике [7]; – расчет по методике [2]; – эксперимент при неравномерной паровой нагрузке; – эксперимент при равномерной паровой нагрузке.

16 Результаты сравнения расчетных и экспериментальных данных Максимальные и средние значения перфорации ППДЛ, полученные расчетным путем, а также их отношение, выше, чем аналогичные значения перфорации ПДЛ, полученные в результате эксперимента: -7,9% - расчетная средняя степень перфорации; -5,3% - экспериментальная средняя степень перфорации. Максимальные и средние значения перфорации ППДЛ, полученные расчетным путем, а также их отношение, выше, чем аналогичные значения перфорации ПДЛ, полученные в результате эксперимента: -7,9% - расчетная средняя степень перфорации; -5,3% - экспериментальная средняя степень перфорации. Для сепарационной системы ПГВ-1500 целесообразно использовать ППДЛ с оптимальным профилем перфорации, полученным экспериментальным путем, с одновременным обеспечением равномерной паровой нагрузки зеркала испарения с помощью ПДЛ с переменной перфорацией. С целью уменьшения гидравлического сопротивления ППДЛ парогенератора целесообразно выполнить перфорацию вертикальной стенки его сепарационного устройства. Величина гидравлического сопротивления парового тракта, полученная расчетным способом – 0,012 МПа, несколько меньше аналогичной экспериментально полученной величины – 0,016 МПа, что объясняется более высокой расчетной средней степенью перфорации ППДЛ.

17 Заключение Предложено решение по выравниванию паровой нагрузки на зеркале испарения путем применения переменной перфорации ПДЛ, рассчитываемой с помощью разработанной приближенной методики расчета. Для подтверждения результатов расчетов необходимо проведение испытаний на стенде. Проведены расчетные и экспериментальные исследования по оптимизации перфорации ППДЛ, позволяющие улучшить сепарационные характеристики ПГ и снизить гидравлическое сопротивление ПГ по второму контуру. Окончательную проверку эффективности усовершенствованной сепарационной системы ПГВ-1500 по обеспечению проектной величины влажности пара при разных режимах работы необходимо выполнить при сепарационных испытаниях натурного парогенератора.