Методика теплового расчета парогенератора с
трубками Фильда (АЭС)
Одной из принятых в настоящее время
конструкционных схем ПГ жидкий металл — вода является схема с трубками
Фильда. Технологичность, простое и надежное решение вопроса компенсации
температурных расширений, возможность различных вариантов компоновки
трубок Фильда в корпусах привлекают внимание разработчиков.
При расчетах теплообменной поверхности систем с трубками Фильда основное
уравнение теплопередачи в его простом виде не является достаточно
строгим. Настоящее уравнение требует определения средней разности
температур Д^ср, последняя же в случае трубок Фильда практически теряет
свою определенность, так как теплопоглощающая среда в кольцевом зазоре,
нагреваясь сама, в то же время передает часть тепла среде во внутренней
(байонетной) трубке. По оценкам ученых, пренебрежение
теплообменом между потоками внутри трубки завышает
среднюю логарифмическую разность температур греющей среды и питательной
воды на 20—25 % против истинного значения.
Предлагаемая методика рассматривает аналитическое решение
дифференциальных уравнений, описывающих теплообмен в парогенерирующей
трубке Фильда с экономайзерным и испарительным участками.
Парогенерирующая трубка Фильда разбивается на два участка —
экономайзерный и испарительный, теплообмен на каждом участке описывается
тремя дифференциальными уравнениями. Уравнения решаются для двух
наиболее часто встречающихся схем теплообмена в ПГ, набранных из трубок
Фильда. В предлагаемых схемах питательная вода поступает во внутреннюю
трубку, а из кольцевого канала выходит пароводяная смесь. Случай, когда
направление движения греющей среды совпадает с направлением движения
пароводяной смеси, будет называться схемой прямотока (рис. 5.11), когда
же направление движения греющей среды противоположно направлению
движения пароводяной смеси, — схемой противотока (рис. 5.12).
Математическое описание задачи для обеих схем производилось при
следующих допущениях: 1) внутренняя и наружная трубки имеют одинаковую
длину; 2) теплоемкости греющей среды и питательной воды, а также
коэффициенты теплопередачи постоянны по длине трубок в пределах
рассматриваемого участка.
Дифференциальные уравнения теплопередачи для парогенерирующей трубки
Фильда в случае противотока имеют вид: