slide1
Download
Skip this Video
Download Presentation
Использование струйных аппаратов в системах безопасности АЭС

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 34

Использование струйных аппаратов в системах безопасности АЭС - PowerPoint PPT Presentation


  • 285 Views
  • Uploaded on

Использование струйных аппаратов в системах безопасности АЭС. Выполнено в рамках реализации ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы по Соглашению №14.В37.21.0151. Москва 2013 Кафедра АЭС НИУ МЭИ. СОДЕРЖАНИЕ.

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about ' Использование струйных аппаратов в системах безопасности АЭС ' - bela


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
slide1

Использование струйных аппаратов в системах безопасности АЭС

Выполнено в рамках реализации ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы по Соглашению №14.В37.21.0151

Москва 2013 Кафедра АЭС НИУ МЭИ

slide2

СОДЕРЖАНИЕ

  • Классификация струйных аппаратов
  • Использование струйных аппаратов в схемах АЭС
  • Схема расхолаживания активной зоны канального реактора с использованием инжектора конденсационного типа
  • Схема расхолаживания активной зоны кипящего реактора с использованием сепарационного парожидкостного насоса
  • Организация циркуляции теплоносителя в контурах кипящих реакторов
  • Контур циркуляции с инжектором–конденсатором и струйными насосами
  • Система пассивного отвода тепла на базе инжектора–конденсатора
  • Система безопасности на основе агрегата «электронасос-струйный насос»
  • Расчет струйных аппаратов
  • Газодинамические функции
  • Расчет струйных насосов
  • Расчет водовоздушныхэжекторов
  • Расчет водовоздушныхинжекторов
  • Расчет пароводяных инжекторов (с цилиндрической камерой смешения)
  • Анализ эффективности струйных аппаратов
  • Список литературы
slide3

Классификация струйных аппаратов

СТРУЙНЫЙ АППАРАТ - устройство, в котором осуществляется процесс инжекции, заключающийся в передаче кинетической энергии одного потока другому потоку путем непосредственного контакта (смешения).

I – рабочее сопло; II – пассивное сопло; III – камера смешения; IV – диффузор

Рисунок 1.1 – Схема струйного аппарата

slide4

По агрегатному состоянию взаимодействующих сред струйные аппараты делятся на три группы:

  • аппараты, в которых агрегатное состояние рабочей и инжектируемой сред одинаково (например газо-, паро- и водоструйные компрессоры, эжекторы, инжекторы, струйные насосы);
  • аппараты, в которых рабочий и инжектируемый потоки находятся в разных агрегатных состояниях, не изменяющихся в процессе их смешения (например водовоздушные эжекторы, струйные аппараты для пневмотранспорта и гидротранспорта);
  • аппараты с изменяющимся агрегатным состоянием сред (например пароводяные инжекторы, струйные подогреватели).
  • По упругости (сжимаемости) взаимодействующих сред струйные аппараты делятся на:
  • аппараты, в которых обе среды (рабочая и инжектируемая) упруги;
  • аппараты, в которых одна из сред упруга;
  • аппараты, в которых обе среды не упруги.
  • По степени сжатия и степени расширения равнофазные струйные аппараты для упругих сред можно классифицировать следующим образом:
  • аппараты с большой степенью расширения и умеренной сте­пенью сжатия (газо­струйные или пароструйные компрессоры);
  • аппараты с большой степенью расширения и большой степеньюсжатия (газоструйные или пароструйные эжекторы);
  • аппараты с большой степенью расширения и малой степенью сжатия (газоструйные или пароструйные инжекторы).
slide5

Разнофазные струйные аппараты в зависимости от упругих свойств взаимодействующих сред также можно разделить на три типа:

  • аппараты с упругой рабочей и неупругой инжектируемой средами (например пневмотранспортные струйные аппараты, где газ инжектирует сыпучее твердое тело или жидкость);
  • аппараты с неупругой рабочей и упругой инжектируемой средами (например водо-воздушные эжекторы);
  • аппараты, в которых обе среды неупругие (например аппараты для гидротранспорта твердых сыпучих тел, в которых жидкость инжектирует сыпучее твердое тело).
  • Струйные аппараты, в которых полностью изменяется агрегатное состояние одного из взаимодействующих потоков, можно разделить на два типа:
  • аппараты, в которых рабочей средой является пар, а инжектируемой — жидкость (парожидкостные инжекторы);
  • аппараты, в которых рабочей средой является жидкость, а инжектируемой — пар (струйные по­догреватели).
slide7

2. Использование струйных аппаратов в схемах АЭС

Область применения

  • Пароструйные и водоструйные эжекторы для отсоса паровоздушной смеси из конденсаторов.
  • Струйные насосы-дозаторы для приготовления химических растворов заданной концентрации.
  • Бустерные вспомогательные насосы.
  • Струйные насосы в контуре циркуляции кипящих реакторов.
  • Достоинства струйных аппаратов:
  • Простота конструкции.
  • Надежность работы.
  • Возможность установки втруднодоступных местах.
  • Отсутствие необходимости постоянного обслуживания.
  • Недостатки струйных аппаратов:
  • Низкий КПД.
  • Небольшие создаваемыенапоры.
  • Необходимость наличияисточника более высокогодавления.
slide8

Схема расхолаживания активной зоны канального реактора с использованием инжектора конденсационного типа (проект) [2, 3]

1 – реактор;2 – сепаратор;3 – турбогенератор;4 – термонасос;5 – разгонное сопло;6 – камера смешения;7 – питательный насос;8 – деаэратор;9 – диффузор.

Рисунок 2.1 - Принципиальная схема контура многократной принудительной циркуляции канального реактора с термонасосом (с конденсацией паровой фазы питательной воды)

В этой схеме тепловая энергия, заключенная в кипящей воде или паре преобразуется в энергию прокачки теплоносителя через контур. Этот принцип ранее предложен в [4] для циркуляции рабочего тела ( жидкого металла ) в МГД генераторах.

slide9

Схема расхолаживания активной зоны кипящего реактора с использованием сепарационного парожидкостного насоса (проект) [5, 6, 7]

1 – активная зона;2 – СПЖН;3 – разгонное сопло;4 – поверхность динамического

сепаратора;5 – захватывающая щель;6 – паровой диффузор;7 – водяной диффузор;8 – доосушитель.

Рисунок 2.2 - Контур циркуляции кипящего реактора с сепарационным парожидкостным насосом (СПЖН)

Отсутствие электропривода, вращающихся частей, простота изготовления СПЖН являются существенными преимуществами этой схемы. Исследования этой схемы на воздуховодяной смеси [8, 9] показали, что можно добиться сепарации газовой фазы до 90%.

slide10

1-2 – разгон в сопле;

2-4 – конденсация питательной водой

образовавшейся паровой фазы;

4-5 – торможение в диффузоре;

5-1 – нагрев жидкости в реакторе.

1-2 – разгон в сопле;

2-3 – сепарация паровой фазы;

2-4 – сепарация жидкой фазы;

4-5 – торможение в диффузоре;

5-1 – нагрев и испарение в реакторе.

Рисунок 2.3 – Термодинамический цикл термонасоса с конденсацией паровой фазы

Рисунок 2.4 - Термодинамический цикл СПЖН в кипящем реакторе

slide11

Организация циркуляции теплоносителя в контурах кипящих реакторов

В практике реакторостроения ведущих зарубежных фирм (Дженерал Электрик – США, АЕG и КSB-Германия) в схеме контура многократной принудительной циркуляции (МПЦ) кипящих реакторов стала классической смешанная схема циркуляции [10, 11].

1 - сопло системы разбрызгивания воды;

2 - пароосушитель;

3 - парогенераторы;

4 - вход питательной воды;

5 - разбрызгиватель питательной воды;

6 - трубопровод системы разбрызгивания воды в активной зоне;

7 - кожух активной зоны;

8 - направляющая лопатка;

9 - плита активной зоны;

10 - выход циркулирующей воды;

11 - опорная юбка корпуса реактора;

12 - внутриреакторные датчики;

13 - приводы стержней регулирования;

14 - вход воды в водоструйный насос;

15 - топливные кассеты;

16 - водоструйный насос;

17 - верхняя направляющая конструкция;

18 - разбрызгиватель воды в активной зоне; .

19 - вход воды системы впрыска низкого давления;

20 - выход воды системы впрыска;

21 - выход пара

Рисунок 2.5 - Конструкция реактора типа BWR/6, спроектированного фирмой General Electric для АЭС в Grand Gulf

slide12

В реакторе АЭС в Grand Gulf циркуляция теплоносителя через активную зону осуществляется струйными насосами, установленными по периметру активной зоны. Рабочая среда к соплам струйных насосов подается внешними электронасосами в количестве 1/3 общего расхода через контур МПЦ. Для уменьшения вероятности запаривания струйных насосов под уровень подается вода питательными насосами от деаэраторов.

Преимущества этой схемы по сравнению с обычной (с главными циркуляционными насосами) заключаются в уменьшении габаритов внешнего контура МПЦ за счет уменьшения числа дорогостоящих ГЦН и, естественно, уменьшения затрат электроэнергии на циркуляцию теплоносителя.

В развитие смешанной схемы авторами [12] предложена схема (рисунок 2.6), исключающая полностью ГЦН. В соответствии с рисунком питательные насосы 9 падают все количество питательной воды, равное паропроизводительности реакторной установки к рабочим соплам струйных циркуляционных насосов (СЦН) 3, установленным также внутри корпуса по периметру активной зоны. Ускоренная в соплах рабочая жидкость подсоединяет прошедшую через сепараторы воду при параметрах насыщения в количествах, определяемых кратностью циркуляции. Смесь после струйных насосов подается в активную зону. Образовавшаяся в активной зоне паровая фаза отделяется от циркулирующей воды в сепараторе первой ступени 4, и пройдя сепараторы осушители 5 направляется в турбину, а жидкая фаза вновь поступает на вход в СЦН.

Основными преимуществами данной схемы по сравнению со смешанной являются:

- отсутствие ГЦН, что снижает габариты и стоимость установки в целом;

- использование в схеме питательных насосов с паровым приводом позволяет обеспечить аварийной расхолаживание реакторной установки при отключении трансформаторов собственных нужд.

Внешняя водяная петля с расширителем 11 используется в процессе аварийного останова реактора, причем врезка в корпус реактора во избежание обезвоживания осуществляется на отметке ниже уровня над активной зоной.

slide13

1 – активная зона;

2 – СЦН;

3 – рабочее сопло СЦН;

4 – сепаратор первой ступени; 5 – сепаратор-осушитель;

6 – турбогенератор;

7 – конденсатор;

8 – деаэратор; 9 – питательный турбонасос;

10 – коллектор;

11 – расширитель.

Рисунок 2.6 - Струйный циркуляционный насос в контуре МПЦ кипящего реактора корпусного типа (схема ПН-СЦН)

slide14

Контур циркуляции с инжектором–конденсатором и струйными насосами

Впервые на возможность использования инжектора в качестве побудителя циркуляции в кипящем реакторе корпусного типа указывается в [13]. На рисунке 2.7 представлена схема циркуляции теплоносителя с использованием инжектора и струйного насоса.

1 – инжектор;

2 – подвод питательной воды;

3 – рабочее сопло струйного насоса; 4 – камера смешения струйного насоса;

5 – активная зона реактора

Рисунок 2.7 – Циркуляционная система с термо- и струйным насосам установленным в корпусе реактора

slide15

Отметим, что схема по рисунку 2.7 не лишена недостатков, а именно, существует проблема связанная с запуском инжектора. В этом плане схему по рисунку 2.8 [14] следует считать дальнейшим развитием вышеприведенной схемы.

1 – реактор;

2 – парогенератор;

3 – инжектор;

4 – струйный насос;

5 – водоохладитель;

6 – обратный клапан;

7 – линия кипящей воды на инжектор;

8 – линия охлаждающей воды (пассивной) на инжектор;

9 – пусковая линия;

10 – линия пассивной (кипящей) воды на струйный насос;

11 – линия к турбоагрегату;

12 – напорная линия.

Рисунок 2.8 – Контур циркуляции энергетической установки с инжектором и струйным насосом

slide16

Рассмотрим кратко работу энергетической установки, изображенной на рисунке 2.8.Пуск и разогрев реактора до определенной мощности должны производится в режиме естественной циркуляции. С мощности реактора, когда массовое паросодержание достигнет величины

(UМИН – минимальное значение коэффициента инжекции, при котором возможна устойчивая работа инжектора),

представляется возможность запустить инжектор сбросом массы в емкость атмосферного типа с помощью пусковой линии 9. После запуска инжектора с закрытием линии 9 инжектор служит источником рабочей среды высокого давления для струйного насоса 4, осуществляющего циркуляцию теплоносителя через реактор в принудительном режиме. В этой схеме в случае обесточивания трансформаторов собственных нужд, предусмотрена линия рециркуляции с водоохладителем 5 и обратным клапаном 6.

slide17

Система пассивного отвода тепла на базе инжектора–конденсатора (проект) [15]

Одной из проектных аварий,рассматриваемых в соответствии с требованиями безопасности АЭС является авария, связанная с обесточиванием ГЦН. Для отвода тепла от парогенерирующего оборудования в этом случае предлагается пассивная система на базе инжектора-конденсатора (СПОТ-ИК). Принципиальные схемы такой системы для АЭС с реакторами ВВЭР показаны на рисунке 2.9.Рабочей средой инжектора по схеме №1 является сухой пар, а по схеме №2 кипящая вода. Пассивной средой в обоих случаях является кипящая вода, охлажденная в теплообменнике 4 до соответствующей температуры. В режиме нормальной работы энергоблока система должна находиться в режиме ожидания аварии. На этапе запуска системы открывается обратный клапан 5 и рабочая и пассивная среды из парогенератора сбрасываются через инжектор в пусковую емкость 6. В процессе заполнения емкости запускается в работу инжектор, а по достижении в емкости давления большего давления в парогенераторе на величину гидравлического сопротивления контура расхолаживание остановленного реактора осуществляется в режиме принудительной циркуляции с помощью инжектора.

1 – реактор; 2 – парогенератор;

3 – инжектор; 4 – водоохладитель;5 – быстродействующий клапан;

6 – пусковая емкость; 7 – обратный клапан; 8 – электронасос

Рисунок 2.9 – Принципиальная схема СПОТ-ИК на случай аварии с обесточиванием электронасоса

slide18

Система безопасности на основе агрегата «электронасос-струйный насос»

В новых проектах АЭС (АЭС-2006, ВВЭР-ТОИ) в системе аварийного и планового расхолаживания первого контура реакторной установки планируется использовать агрегат «насос-эжектор», который представляет собой соединение насоса высокого давления и водо-водяного эжектора, устанавливаемого на напорной стороне насоса, рисунок 2.10.

Предполагается, что в аварийных условиях в случае высокого давления в первом контуре (от 8 до 2 МПа) будет работать только насос высокого давления, а при снижении давления ниже 2 МПа в работу также включится эжектор, увеличивая расход подаваемой воды, что соответствует режиму работы насоса САОЗ низкого давления.

1 – реактор;

2 – бассейн выдержки отработанного топлива;

3 – парогенератор;4 – электронасос;

5 – водоохладитель;

6 – электронасос;

7 – струйный насос

Рисунок 2.10 – Принципиальная схема системы аварийного расхолаживания первого контура и бассейна выдержки отработанного топлива

slide19

3. Расчет струйных аппаратов

Процессы, характерные для всех без исключения струйных аппаратов, описываются тремя законами:

сохранения энергии

где hр, hн, hс – энтальпия рабочего и инжектируемого потоков до аппарата и смешанного потока после аппарата, кДж/кг; u=Gн/Gр – коэффициент инжекции, т.е. отношение массового расхода инжектируемого потока к массовому расходу рабочего потока;

сохранения массы

где Gр, Gн, Gс – массовые расходы рабочего, инжектируемого и смешанного потоков, кг/с;

сохранения импульса

где Iр, Iн, - импульс рабочего и инжектируемого потоков во входном сечении камеры смешения, Н;Iс – импульс смешенного потока в выходном сечении камеры смешения, Н; – интеграл импульса по боковой поверхности камеры смешения, для цилиндрической камеры смешения равен нулю.

slide20

Импульс потока в любом сечении:

  • где G – массовый расход, кг/с;  – скорость, м/с; p – давление, Па; f – сечение, м2.
  • В зависимости от свойств и условий взаимодействия рабочего и инжектируемого потоков в струйных аппаратах возникает ряд дополнительных процессов, которые специфичны только для аппаратов определенного типа. Эти процессы существенно отражаются в работе аппаратов данного типа и должны учитываться при их расчете.
  • В большинстве случаев при расчете струйных аппаратов решаются следующие две задачи:
  • определение достижимого коэффициента инжекции u при заданных параметрах рабочего (pр, Тр или рр, hр) и инжектируемого (pн, Тнили рн, hн) потоков перед аппаратом и заданном давлении на выходе рс;
  • определение достижимого давления на выходе рс при заданных параметрах рабочего и инжектируемого потоков перед аппаратом и заданном коэффициенте инжекции u.
slide21

Газодинамические функции

При расчете струйных аппаратов широко используются газодинамические функции. Газодинамические функции связывают термодинамические параметры потока (температуру, давление, плотность и др.) с его приведенной скоростью, т.е. отношением скорости потока при его адиабатном течении к критической скорости: =а/а*.

Наиболее часто используются следующие газодинамические функции:

функция () – относительная температура, т.е. отношение абсолютной температуры Т изоэнтропно движущегося газа в данном сечении к абсолютной температуре торможения Т0

функция П() – относительное давление, т.е. отношение давления p изоэнтропно движущегося газа в данном сечении к давлению торможения p0

slide22

функция () – относительная плотность, т.е. отношение плотности  изоэнтропно движущегося потока в данном сечении к его плотности 0 в заторможенном состоянии

функция () – относительный удельный объем, т.е. отношение удельного объема  изоэнтропно движущегося потока в данном сечении к удельному объему 0 заторможенного потока

функция q() – приведенная массовая скорость, т.е. отношение массовой скорости а, кг/(м2с), изоэнтропно текущего потока в данном сечении к массовой скорости этого потока а**, кг/(м2с), в критическом сечении

slide23

Расчет струйных насосов

Рисунок 3.1 – Принципиальная схема струйного насоса

Зависимости для расчета достижимых параметров и оптимального отношения сечений струйных насосов могут быть выведены на основе уравнения характеристики этих аппаратов.

При заданном значении Pр=(Рр-Рн) и заданном коэффициенте инжекции и оптимальное отношение сечений f3/fP1соответствует мак­симальному значению перепада давлений Pcили P3, развиваемого струйным насосом.

slide24

Уравнение характеристики струйного насоса:

где fP1, fН2, f3 – площадь выходного сечения рабочего сопла, инжектируемого потока во входном сечении камеры смешения, выходного сечения камеры смешения, м2; H, P, C – удельный объем инжектируемой, рабочей и смешанной среды, м3/кг; 1, 2, 3, 4 – коэффициент скорости рабочего сопла, камеры смешения, диффузораивходного участка камеры смешения; u – коэффициент инжекции; РС=РС-РН, РР=РР-РН.

На основании уравнения характеристики струйного насоса и из условия dpC/d(fP1/f3)=0 находиться оптимальное отношение сечений для струйных насосов с диффузором:

где

Величиной n предварительно задаются, а затем уточняют по найденному значению f3/fP1.

Путем подстановки найденной величины (f3/fP1)опт в уравнение характеристики насоса находят достижимый перепад давления РС струйного насоса.

slide25

Расчет водовоздушных эжекторов

В водовоздушных эжекторах (рисунок 3.2) рабочей (эжектирующей) средой служит вода, подаваемая под давлением к суживающемуся соплу 1, на выходе из которого она приобретает большую скорость. Вытекающая из сопла в приемную камеру 3 струя воды увлекает с со­бой поступающие через патрубок 2 в камеру воздух или паровоздуш­ную смесь, после чего поток попадает в камеру смешения 4 и диффу­зор 5, где и происходит повышение давления.

При отсасывании водоструй­ными эжекторами паровоздуш­ной смеси содержащийся в пос­ледней пар конденсируется, вследствие чего сжатию в камере смешения подвергается, как и в случае отсасывания сухого воз­духа, водовоздушная смесь.

При работе водовоздушного эжектора масса инжектируемого воздуха значительно меньше массы рабочей воды и не может поэтому в какой-либо степени изменить скорость струи рабочей воды. Применение в дан­ном случае уравнения импульсов для взаимодействующих потоков, как это делается при выводе расчетных уравнений для однофаз­ных аппаратов, приводит к значениям достижимого коэффициента инжекции, в несколько раз превышающим опытные. Поэтому пред­ложенные до настоящего времени различными авторами методы рас­чета водовоздушных эжекторов представляют собой по существу эмпирические формулы, позволяющие получить результаты, более или менее приближающиеся к опытным данным.

Рисунок 3.2 – Схема водовоздушного

эжектора

slide26

Экспериментальные исследования водовоздушных эжекторов по­казали, что при изменении в широких пределах параметров работы эжектора (давления рабочей, инжектируемой, сжатой сред, массо­вого расхода воздуха) сохраняется достаточно стабильным объемный коэффициент инжекции. Поэтому в ряде методик расчета водовоздуш­ных эжекторов предлагаются формулы для определения объемного коэффициента инжекции

u0=VВ/VР

где VВ— объемный расход инжектируемой среды; VР — объемный расход рабочей среды.

На основании результатов испытаний водовоздушного эжектора с одноструйным соплом и цилиндрической камерой смешения длиной около 10 калибров было предложено использовать для расчета водо­воздушного эжектора формулы для струйного насоса, в которых массовый коэффициент инжекции и заменен объемным и0,скорость эжектируемой среды равна нулю, удельные объемы рабочей и сжатой сред одинаковы [16]. При этих условиях формулы для рас­чета водовоздушного эжектора принимают следующий вид:

достижимый объемный коэффициент инжекции:

где PP=PP – PН - располагаемый перепад давлений рабочей воды; РС= РС - РН - перепад давлений, создаваемый эжектором; РР, РН, РС - давления рабочей, инжектируемой и сжатой сред. Для расчетов можно принимать К= 0,85;

slide27

отношение сечений камеры смешения и сопла f3/fP1определяется по уравнению:

уравнение характеристики водовоздушного эжектора при условии P2=PН, чему отвечает fН= и соответственно fР1/fН2=0:

где fP1, f3 – площадь выходного сечения рабочего сопла, выходного сечения камеры смешения, м2; 1, 2, 3 – коэффициент скорости рабочего сопла, камеры смешения, диффузора; u0 – объемный коэффициент инжекции; РС=РС-РН, РР=РР-РН.

slide28

Расчет водовоздушных инжекторов

Для всех типов струйных аппаратов при работе их в оптимальном режиме с увеличением величины основного геометрического пара­метра f3/fP1увеличивается коэффициент инжекции и снижается создаваемый аппаратом напор.

Одним из условий работы водовоздушного эжектора в оптималь­ном режиме является образование в камере смешения однородной по сечению водовоздушной эмульсии. Этому способствует увеличение длины камеры смешения и числа струй ра­бочей среды, поступающих в камеру смешения. Для создания в водовоздушномэжекторе очень малых перепадов давлений PC, изме­ряемых миллиметрами или десятками миллиметров водяного столба (десятками или сотнями Паскалей), и получения объемных коэффи­циентов инжекции, измеряемых десятками и сотнями, требуются очень большие значения f3/fP1.При этом однородная эмульсия с по­мощью обычных сопл, создающих сплошные струи, не может быть получена. Для этой цели применяются форсунки, позволяющие получить диспергированную струю, т. е. струю в виде факела, состоя­щего из мелких капель. Струйные аппараты, работающие в этом диа­пазоне параметров, в соответствии с принятой в первом разделе классификацией можно назвать водовоздушными инжекторами.

Методика расчета водовоздушныхинжекторов [17, 18] является достаточно сложной и для практической реализации требует применения ЭВМ.

Экспериментальные исследования водовоздушных инжекторов, про­веденные в Ярославском политехническом институте [17] и во ВТИ [19], позволили предложить для ориентировочных инженерных рас­четов этих аппаратов следующие формулы.

slide29

Уравнение характеристики водовоздушного инжектора с задан­ными геометрическимиразмерами f3 / fP1:

В частных случаях:

при u0=0

при РС/РР = 0

Оптимальное значение f3 / fP1:

Достижимый коэффициент инжекции:

slide30

Расчет пароводяных инжекторов (с цилиндрической камерой смешения)

В пароводяных инжекторах осуществляется повышение давления жидкости за счет кинетической энергии струи пара, который в про­цессе смешения с жидкостью полностью конденсируется в ней. Осо­бенностью этого процесса в отличие от процессов в других типах струйных аппаратов является возможность при определенных усло­виях повышения давления инжектируемой воды до значения, пре­вышающего давление рабочего пара.

Рисунок 3.3 - Схема пароводя­ного инжектора с цилинд­рической камерой смеше­ния

slide31

Уравнение характеристики пароводяного инжектора:

где РС=РС-РН - - перепад давлений, создаваемый эжектором; ПР1, ПР* - относительное давление в критическом сечении и на выходе рабочего сопла; РР, РН - давления рабочей и инжектируемой сред; fP1,fP*, f3 – площадь выходного и критического сечений рабочего сопла; К1 = 123 – коэффициент скорости рабочего потока; 1, 2, 3 – коэффициент скорости рабочего сопла, камеры смешения, диффузора; u – коэффициент инжекции; kР - показатель адиабаты рабочего потока; P, C – удельный объем рабочей и смешанной среды, Р1 – приведенная скорость потока на выходе из рабочего сопла.

Давление после инжектора:

Достижимый коэффициент инжекции:

где PK – давление насыщенного пара.

slide32

Анализ эффективности струйных аппаратов

Совершенство струйных аппаратов определяется значением КПД, представляющим собой отношение эксергии, полученной инжектируемым потоком, к эксергии, затраченной рабочим потоком:

где ер, ен, ес – удельные эксергии рабочего, инжектируемого и сжатого потоков.

Удельной эксергией называют работу, которую можно получить с помощью одной массовой единицы рабочего тела, например 1 кг газа или пара, при обратимом изменении параметров торможения рабочего тела до параметров окружающей среды. Удельная эксергия, кДж/кг, определяется по формуле:

где h0, s0 – удельная энтальпия и удельная энтропия рабочего тела в изоэнтропном заторможенном состоянии; h0.с, Т0.с, s0.с – удельная энтальпия, температура, удельная энтропия рабочего тела в состоянии равновесия с окружающей средой.

Тогда выражение для КПД струйного аппарата можно переписать, как

где hр, hн, hс – удельная энтальпия рабочего, инжектируемого и сжатого потоков в заторможенном состоянии; sр, sн, sс – удельные энтропии этих потоков в заторможенном состоянии.

slide33

Списоклитературы

  • Соколов Е.А., Зингер Н.М. Струйные аппараты. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 351 с.
  • Карасев Э.К. Струйный термонасос как источник циркуляции в испарительном контуре кипящего реактора // Вопросы атомной науки и техники. Серия «Реакторостроение», 1979 г., вып. 2, с. 3-9.
  • Карасев Э.К. и др. Об эффективности перспективных типов циркуляторов в водографитовых реакторах // Атомная энергия , т. 51, вып. 1 , июль, 1982 г.
  • Калафати Д.Д., Козлов В.В. Термодинамика жидкометаллических МГД – преобразователей. – М.: Атомиздат, 1972 г.
  • Циклаури Г.В. и др. Адиабатные двухфазные течения. – М.: Атомиздат, 1973 г.
  • Эллиот Д.Ж. Двух жидкостный МГД - преобразователь для превращения ядерной энергии в электрическую // Реактивная техника и космонавтика, №6. – М.: Мир, 1962 г.
  • Горбенко Г.А., Фролов С.Д. О характеристиках поверхностных сепараторов струйных газожидкостных насосов // В сб. Вопросы газотермодинамики энергоустановок, вып.5, Харьков, 1978 г.
  • Горбенко Г.А., Селиванов В.Г. и др. Исследование работы струйного насоса жидкости с несущим газом // В сб. Вопросы газотермодинамики энергоустановок., Вып 2, Харьков, 1975 г.
  • Горбенко Г.А., Фролов С.Д. Исследование поверхностных сепараторов струйных насосов жидкости с несущим газом // В сб. Вопросы газотермодинамики энергоустановок, Вып. 2, Харьков, 1975 г.
  • Патентно-лицензионная практика и уровень работ ведущих капиталистических фирм в области насосостроения для АЭС. Обзор ЦНИИАТОМИНФОРМ., – М., 1971 г.
  • D.M, Gluntz, R.H. Maen, J.L. Wray. Jet pumsAdwance BWR Recirculation Flow-Design Nucleonic, 1965 г.
slide34

Списоклитературы

Экспериментальная отработка двухступенчатого струйного циркуляционного насоса // Отчет. ДСП-43 / ЭНИС НПО «Энергия», Исп.: Ларионов Н.П., Трубкин Е.И., Электрогорск, 1976 г. – 45 с.

KiruefB.C. Nuclear reactor with jet pumps arrangement for obtaining liquid recurculation. - Лат. 3274065,1966 (США).

Вазингер В.В., Карасев Э.К., Трубкин Е.И. – Ядерная энергетическая установка,- А.С. № 533165, 1976, СССР.

Блинков В.Н., Болтенко Э.А., Трубкин Е.И – Способ расхолаживания активной зоны.- Патент № 2189646, 2002 (РФ).

Коган П.А., Шамис И.А., Якушин А.Н. Определение оптимальных геометрических характеристик газоструйных аппаратов // Теплоэнергетика, 1967, № 9, с. 69-73.

Басаргин Б.Н. Исследование гидродинамики и массообменной способности аппаратов инжекторного типа: Дис. доктора техн. наук, Ярославль, 1974 г.

Гальперин Н.И., Басаргин Б.Н., Звездин Ю.Г. О гидродинамике жидкогазовых инжекторов с диспергированием рабочей жидкости // Теоретические основы химических технологий, 1972, Т. VI, № 3, с. 434-439.

Охлаждение и очистка воздуха герметичных помещений АЭС высокопроизводительными водовоздушными эжекторами / Л.И. Турецкий, Б.М. Столяров, А.И. Белевич и др. // Теплоэнергетика, 1985, № 7, с. 58-60.

ad