【正文】 第二章 核電常規(guī)島高壓加熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 封頭設(shè)計(jì)與水室接管設(shè)計(jì) 水室設(shè)計(jì) 寧德核電一期4超超臨界1000MW機(jī)組采用“U 型管—管板式”高壓加熱器，U型管式高加水室，也即列管式換熱器的管箱，其作用主要是分配和匯集換熱前后的高壓給水。（4）根據(jù)工藝條件，進(jìn)行熱力計(jì)算。（2）通過(guò)使用AutoCAD軟件繪制高壓加熱器總裝配圖和零部件圖，進(jìn)一步熟悉核電常規(guī)島高壓加熱器各部分結(jié)構(gòu)及功能，領(lǐng)會(huì)設(shè)計(jì)思想，掌握制造、檢測(cè)、安裝工藝。引進(jìn)的高壓加熱器設(shè)計(jì)運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行了熱力、阻力、強(qiáng)度、振動(dòng)、變工況特性、重量等計(jì)算，選擇了最佳設(shè)計(jì)方案，充分體現(xiàn)出產(chǎn)品設(shè)計(jì)的先進(jìn)性可靠性和合理性。在高加殼體中部備有相同的滾動(dòng)支承，供檢修時(shí)抽除殼體用。(4) 支承設(shè)計(jì)支承時(shí)，考慮了地震對(duì)高加的影響。管子與管板的連接采用了先進(jìn)的焊接及液壓脹管連接，保證了密封性與抗拉脫性。(3) 管束管子材料可以根據(jù)用戶要求與實(shí)際情況選用。水室分隔板焊接在管板上，只有一過(guò)渡管與水室出口管座焊接，避免分隔板與半球封頭直接焊接，消除了半球封頭受壓后產(chǎn)生較高的局部應(yīng)力。筒節(jié)布置一定的就地溫度計(jì)接管、就地壓力表接管、殼側(cè)化學(xué)清洗接管。(1) 殼體 高加殼體采用全焊接結(jié)構(gòu)，為檢查殼體內(nèi)部時(shí)可抽出殼體，故殼體上標(biāo)有現(xiàn)場(chǎng)切割線，在切割線之下襯有不銹鋼保護(hù)環(huán)，以免切割時(shí)損及管束。限制凝結(jié)水進(jìn)入吸水口的流速，以防凝結(jié)水汽化，導(dǎo)致管材沖刷而損壞。吸水口插入被準(zhǔn)確地保持一定的凝結(jié)水位之下, 凝結(jié)水經(jīng)一組隔板引導(dǎo)向上流動(dòng)，通過(guò)該段，三從位于該段頂部在殼體側(cè)面的疏水出口管疏出。端板的作用是當(dāng)蒸汽進(jìn)入到端板的管孔和管子外表面的間隙時(shí)，被凝結(jié)而形成了一個(gè)水密封。疏水冷卻段是把離開(kāi)凝結(jié)段的流水熱量傳給進(jìn)入加熱器的給水，使疏水涅度降至飽和溫度以下，達(dá)到規(guī)定的疏水端差。在蒸汽凝結(jié)段段管束中設(shè)置了內(nèi)置式排氣裝置，有利于沿管束長(zhǎng)度方向均勻地排出非凝結(jié)氣體。從過(guò)熱蒸汽冷卻段流出的蒸汽均勻地流向該段的各部分。過(guò)熱蒸汽從蒸汽進(jìn)口管進(jìn)入殼體后，將防沖刷擋板焊接在支撐板上，使管束避免與高溫高壓蒸汽直接接觸，可以較好的防止?jié)裾羝麑?duì)管子的沖刷和水蝕。每個(gè)高加可以分為過(guò)熱蒸汽段，蒸汽冷凝段和疏水冷卻段三段，結(jié)構(gòu)參見(jiàn)圖21。 核電常規(guī)島高壓加熱器設(shè)計(jì)思路與結(jié)構(gòu)介紹高壓加熱器（亦稱表面式給水加熱器,簡(jiǎn)稱高加）是汽輪機(jī)給水回?zé)嵯到y(tǒng)中的一個(gè)重要組件。核電常規(guī)島高壓加熱器研究重點(diǎn)在：1）管板和封頭尺寸優(yōu)化；2）蒸汽進(jìn)口、上級(jí)疏水入口等關(guān)鍵部位的強(qiáng)度設(shè)計(jì)；3）氣液兩相流傳熱性能研究；4）通過(guò)建立模型分析流場(chǎng)和溫度場(chǎng)變化，對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造工藝提出優(yōu)化改進(jìn)。在國(guó)際上，核電大型承壓換熱器核心技術(shù)壟斷在日本、美國(guó)、法國(guó)等核電建設(shè)較早的國(guó)家，目前采用計(jì)算機(jī)輔助工程（Computer Aided Engineering，簡(jiǎn)稱CAE）技術(shù)結(jié)合計(jì)算流體力學(xué)（Computational Fluid Dynamics，簡(jiǎn)稱CFD）研究手段對(duì)極端大型承壓換熱器內(nèi)部流場(chǎng)和溫度場(chǎng)進(jìn)行模擬，得出大量數(shù)據(jù)和信息，根據(jù)不同的客戶需求來(lái)進(jìn)行設(shè)備設(shè)計(jì)。由于制造性企業(yè)科研投入較少以及我國(guó)各核電研究設(shè)計(jì)院并沒(méi)有參與常規(guī)島設(shè)備的設(shè)計(jì)等原因，使得長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)高加內(nèi)部流體傳熱機(jī)理，氣液相變過(guò)程研究成果較少。 核電常規(guī)島高壓加熱器國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀概況 目前，我國(guó)能夠制造1000MW超超臨界機(jī)組核電高壓加熱器的廠家緊東方鍋爐廠、上海電氣電站輔機(jī)廠、哈爾濱鍋爐廠三家，采用的是日本TOSHIBA、法國(guó)AREVA、美國(guó)西屋技術(shù)。圖11 壓水堆核電站工藝系統(tǒng)及設(shè)備二、高壓加熱器內(nèi)流動(dòng)路徑的確定：冷、熱流體在換熱器內(nèi)的流動(dòng)路徑需要合理的安排，一般可依下列原則確定：（1） 對(duì)于固定管板式，一般將易結(jié)垢的流體流經(jīng)管程；（2） 具有飽和蒸汽冷凝換熱器，應(yīng)使飽和蒸汽走殼程，因?yàn)轱柡驼羝容^清潔，傳熱系數(shù)與流速無(wú)關(guān)并且冷凝液容易排除；（3） 被冷卻的流體宜走殼程，便于散熱，有毒的流體宜走管程，減少泄露的機(jī)會(huì)；（4） 具有腐蝕性的流體宜走管程，以免管束和殼體同時(shí)受到腐蝕，節(jié)約耐腐蝕材料用量，降低換熱器成本。本文即對(duì)核電常規(guī)島高壓加熱器進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化以及從汽液兩相漩渦脫落特性、管束振動(dòng)機(jī)理入手，以高加熱力性能研究為案例，為我國(guó)核電裝備制造提供設(shè)計(jì)思想與原始數(shù)據(jù)，該設(shè)計(jì)思想同樣可以運(yùn)用于核島蒸汽發(fā)生器、常規(guī)島凝汽器、常規(guī)島汽水分離再熱器等超大型換熱器的設(shè)計(jì)研發(fā)中?？梢哉J(rèn)為我國(guó)已初步具備了制造百萬(wàn)千瓦級(jí)核電站設(shè)備的能力。伴隨著國(guó)產(chǎn)化程度不斷提高，在國(guó)家核電技術(shù)自主化、核電設(shè)備國(guó)產(chǎn)化的政策推進(jìn)下，龐大的市場(chǎng)需求必將帶動(dòng)中國(guó)核電設(shè)備制造業(yè)的蓬勃發(fā)展。　　隨著“十二五”的到來(lái)，“新能源”這一關(guān)切經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型，同時(shí)關(guān)系到國(guó)家的能源安全保障和國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的高頻詞，催生出了電力裝備行業(yè)新興的市場(chǎng)制高點(diǎn)。 研究目的東方電氣集團(tuán)、上海電氣集團(tuán)及哈電集團(tuán)是中國(guó)核電設(shè)備制造行業(yè)綜合實(shí)力較強(qiáng)的三大動(dòng)力集團(tuán)，三家企業(yè)在核電設(shè)備市場(chǎng)占有較大份額，是國(guó)內(nèi)核電設(shè)備市場(chǎng)的主要力量?！　?011年3月16日，我國(guó)首臺(tái)國(guó)產(chǎn)AP1000核電蒸汽發(fā)生器開(kāi)工制造，投入使用后將使我國(guó)核電站的國(guó)產(chǎn)化率，由不足一半到完全國(guó)產(chǎn)化，代表了我國(guó)裝備制造的最高水平。2010年12月18日，我國(guó)首臺(tái)完全自主開(kāi)發(fā)的紅沿河核電站1號(hào)機(jī)組核反應(yīng)堆壓力容器完工并成功共發(fā)送，標(biāo)志我國(guó)百萬(wàn)千瓦級(jí)核島主設(shè)備的制造完全實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。截至2009年底，我國(guó)核電裝機(jī)容量為908萬(wàn)千瓦，共11臺(tái)機(jī)組，首批三代核電自主化依托項(xiàng)目2009年全部開(kāi)工建設(shè)[1]。2008年，已經(jīng)投運(yùn)的核電機(jī)組有11臺(tái)，總裝機(jī)容量910萬(wàn)千瓦。同樣，在核電發(fā)展熱潮推動(dòng)下，核電設(shè)備制造業(yè)迎來(lái)了歷史性發(fā)展機(jī)遇。我國(guó)在三十多年的核電建設(shè)中，經(jīng)歷了起步，小批量建設(shè)、快速發(fā)展三個(gè)階段，去年日本福島核事故之后，我國(guó)將核電發(fā)展定位為“安全高效”，也即第四個(gè)階段。1978年以來(lái)，中國(guó)和工業(yè)集團(tuán)、中國(guó)廣東核電集團(tuán)等核電業(yè)者走出了一條以我為主發(fā)展民族核電的成功道路。去年發(fā)生在日本的福島地震核泄漏以及發(fā)生在美國(guó)三里島和前蘇聯(lián)切爾諾貝利的核事故給人類敲響了警鐘，在國(guó)際上來(lái)說(shuō)，核電技術(shù)并不完全成熟，在核電設(shè)備方面也需要各國(guó)科技工作者的不斷改進(jìn)，提高其安全性能與工作效率。 Thermal characteristics。heater。 divided high pressure heater into three series heat exchangers, simultaneous equations, explore the heat transfer coefficient of gas, vaporliquid twophase liquid these three fluid medium in the heat exchange tubes rumor, use iterative method to find a set of heat transfer formula. Based on these results, reducing some heat transfer tubes to stay out of the steam channel, set the drainage fin on part of the heat exchange tubes, MSR, set independent expansion chamber on MSR imported, these structure optimization can improve the efficiency of heat transfer.Keywords: Nuclear power。ofof 高壓加熱器；強(qiáng)度校核；熱力計(jì)算；結(jié)構(gòu)優(yōu)化Design and Research of HighPressure本文按照GB1501998和GB1511999對(duì)高壓加熱器各個(gè)結(jié)構(gòu)部件進(jìn)行設(shè)計(jì)與強(qiáng)度校核，繪制了高壓加熱器設(shè)備總圖和管系等圖；在此基礎(chǔ)上，將高壓加熱器分為三個(gè)串聯(lián)換熱器，建立聯(lián)立方程組，探究氣相、汽液兩相、液相三種流體介質(zhì)在換熱管外傳熱系數(shù)，建立了傳熱設(shè)計(jì)計(jì)算的迭代法與過(guò)程；基于管束冷凝傳熱分析結(jié)果，提出了在管板布管區(qū)減少換熱管數(shù)留出蒸汽通道、部分換熱管設(shè)置引流翅片、MSR進(jìn)口設(shè)置獨(dú)立擴(kuò)容室等結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案，以提高加熱器傳熱效率。四川大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 核電常規(guī)島高壓加熱器設(shè)計(jì)與研究本科生畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))題 目核電常規(guī)島高壓加熱器設(shè)計(jì)與研究學(xué) 院化 學(xué) 工 程 學(xué) 院專 業(yè)過(guò)程裝備與控制工程學(xué)生姓名學(xué) 號(hào)年 級(jí)指導(dǎo)教師核電常規(guī)島高壓加熱器設(shè)計(jì)與研究四川大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)——核電常規(guī)島高壓加熱器設(shè)計(jì)與研究核電常規(guī)島高壓加熱器設(shè)計(jì)與研究專 業(yè) 過(guò)程裝備與控制工程摘 要：核電常規(guī)島高壓加熱器是利用汽輪機(jī)抽汽加熱進(jìn)入核島蒸汽發(fā)生器高壓給水，提高核電廠熱力循環(huán)效率，降低蒸汽發(fā)生器傳熱溫差，保證機(jī)組安全運(yùn)行的一種管殼式換熱器。目前，國(guó)內(nèi)企業(yè)基于火電高壓加熱器的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)并借鑒國(guó)外設(shè)計(jì)圖紙對(duì)核電高壓加熱器做了一定自主研制，但存在結(jié)構(gòu)不夠緊湊，換熱不夠高效的問(wèn)題。關(guān)鍵詞：核電站。HeatertheConventional IslandNuclear Power StationMajor：Process Equipment and Control EngineeringAbstract：Highpressure heater of the conventional island of nuclear power is a shelltube heat exchanger，whose role is to heat the highpressure water from turbine extraction steam, it could ensure the temperature of feed water which will rise the thermodynamic cycle efficient of nuclear power plant and reduce temperature difference of the steam generator to ensure the safe of operation unit. At present, domestic enterprises did some independent research based on the thermal power design experience and learn from the foreign design drawings, but the structure is not pact enough. Designed and checked the strength of the various structural ponents of the high pressure heater in accordance with GB1501998 and GB1511999。 Highpressure Design of structure。 Structural optimization目 錄第一章 緒論 1 研究核電常規(guī)島高壓加熱器主要目的和意義 1 研究目的 2 研究意義 2 核電常規(guī)島高壓加熱器簡(jiǎn)介 2 核電常規(guī)島高壓加熱器在二回路的位置及功能 2 核電常規(guī)島高壓加熱器國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀概況 3 核電常規(guī)島高壓加熱器設(shè)計(jì)思路與結(jié)構(gòu)介紹 4 本文研究的主要內(nèi)容 6第二章 核電常規(guī)島高壓加熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7 封頭設(shè)計(jì)與水室接管設(shè)計(jì) 7 水室設(shè)計(jì) 7 封頭設(shè)計(jì) 7 水室接管設(shè)計(jì) 9 開(kāi)孔與開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì) 9 分程隔板設(shè)計(jì) 10 人孔設(shè)計(jì) 10 11 11 12 13 U型管及拉桿定距管設(shè)計(jì) 14 U型管設(shè)計(jì) 14 拉桿定距管設(shè)計(jì) 16 折流板和支撐板設(shè)計(jì) 16 折流板設(shè)計(jì) 16 18 管板的設(shè)計(jì) 19 管板與殼程圓筒、管箱連接方式選型 19 20 20 23 23第三章 核電常規(guī)島高壓加熱器熱力性能研究 24 24 24 24 25 25 26 27 28 28 28第四章 核電常規(guī)島高壓加熱器常見(jiàn)故障及優(yōu)化方案 31 高壓加熱器管束震動(dòng)的研究 31 高壓加熱器管束振動(dòng)機(jī)理分析 31 防止、減小高壓加熱器管束振動(dòng)的措施 32 爆管泄露 33 工藝過(guò)程腐蝕 33 高壓給水對(duì)U型管管壁的沖蝕 34 管束布管結(jié)構(gòu)改型 34 U型管加引流翅片設(shè)計(jì) 35 槽管 35 35 上級(jí)疏水入口獨(dú)立擴(kuò)容室的設(shè)置 39 U型管彎曲管道內(nèi)流體流動(dòng) 40 次流 40 流動(dòng)分離現(xiàn)象 40第五章 總結(jié)與展望 41 總結(jié) 41 展望 41參考文獻(xiàn) 42致謝 44核電常規(guī)島高壓加熱器設(shè)計(jì)與研究第一章 緒 論 研究核電常規(guī)島高壓加熱器主要目的和意義 近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)一直保持快速增長(zhǎng)，對(duì)能源需求不斷增大，在煤電減排壓力、水電開(kāi)發(fā)對(duì)自然環(huán)境的破壞、風(fēng)電與太陽(yáng)能發(fā)電成本高且技術(shù)不成熟等綜合因素作用下，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，保護(hù)能源安全使得核電發(fā)展成為必然趨勢(shì)。從另一個(gè)方面來(lái)說(shuō)，核工業(yè)作為國(guó)家高科技戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，是國(guó)家安全的重要基石、重要的清潔能源供應(yīng)，以及綜合國(guó)力和大國(guó)地位的重要標(biāo)志。在長(zhǎng)期的核電設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)行和管理過(guò)程中，積累了豐富的實(shí)踐和理論經(jīng)驗(yàn)，在與國(guó)際同行的合作過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)和管理與國(guó)際先進(jìn)水平接軌，取得了驕人的業(yè)績(jī)。我國(guó)先后建成了秦山、大亞灣、田灣三大核電基地，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)大陸核電“零”的突破、國(guó)產(chǎn)化的重大