多头螺旋管式蒸汽发生器的设计研究生.docx

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多头螺旋管式蒸汽发生器的设计研究生

蒸汽发生器是高温气冷反应堆的主要设备之一。

高温反应堆产生的热量被氦气冷却剂吸收，在蒸汽发生器中传递给二次回路。

氦气自上而下流过发生器，水在外力作用下进入发生器并产生水蒸汽自下而上流过传热面管束。

蒸汽发生器的传热面由多头螺旋管组成。

螺旋管束有很多优点：

它可以充分利用换热器的空间；没有急剧的弯曲，不会增加气或水侧的压力损耗，同时也简化了工艺，减少了焊点；对受热膨胀有很好的适应性；有很高的传热系数。

在很多工业领域中，螺旋管式热交换器都得到广泛的应用，它可适用于单相流体、蒸汽以及可压缩流体的流动。

螺旋管束可用于化学反应器、储藏罐和一些核反应发生器。

在大规模的能源动力系统中，它还可用作太阳能集电器的接受器。

多头螺旋管式换热器在换热面结构设计、传热和压降计算方面报道的文献较少。

本文从实际工程设计出发，对多头螺旋管式换热器的设计进行了研究，提出了多头螺旋管束受热面结构的设计方法，推荐了螺旋管内外的传热系数和压降的计算关系式。

根据所提出设计方法和螺旋管内外的传热系数和压降的计算关系式对260MW蒸汽发生器进行了设计计算。

（毕业设计网）

KeyWord:

　heatexchanger，heattransfer，pressuredrop，helicalcoiledtubes

 本课题要完成的工作

1、采用保持传热管的螺旋上升角和径向相对节距一定，通过调整螺旋盘管头数和轴向相对节距的方法来设计多头螺旋管束受热面结构。

2、推荐螺旋管内单项流体和汽水两相流体以及管外气体横向冲刷管束的换热系数计算关系式。

3、推荐螺旋管内单项流体和汽水两相流体以及管外气体横向冲刷管束的压降计算关系式。

4、根据以上设计和计算方法对260MW多头螺旋管式蒸汽发生器进行设计计算。

设计原则及基本工作原理

蒸汽发生器是核动力装置中的重要设备，进行蒸汽发生器的方案设计与技术设计必须慎重，必须考虑其经济性、安全性和工作性能。

下面是有关经济性、安全可靠性的一些基本原则。

选用合理的一、二回路介质和流速。

提高流速一方面使水阻力增加，泵耗功率增加，另一方面使放热系数增大，传热面积少，蒸发器可更紧凑。

所以应根据降低泵功耗和减小传热面积的要求来选择流速。

一回路载热剂流速通常取3~5m/s，二回路过热蒸汽流速对于低压一般取30~50m/s，对于中压一般取20~30m/s。

传热管的管径和管长对传热性能有很大影响。

减小管径，增加管长可提高传热系数，减小传热面积。

但一回路阻力也增加，应通过计算求出最佳的管径和管长。

提高蒸汽参数可提高核动力装置的热效率。

在自然循环蒸汽发生器中将传热器设计成带有一体化预热器结构，也可提高装置的热效率。

目前蒸汽发生器的工作压力多在6.5MPa左右，有的工作压力提高到8.0MPa，与此相对应的载热剂压力为15.5~17.5MPa。

采用改变一回路平均温度的运行方式，对自然循环蒸汽发生器是有利的。

当负荷降低时使平均一回路负荷亦降低。

可避免二回路侧压力急剧升高现象，从而可减少筒体壁厚。

管极是蒸汽发生器的重要部件，其制造成本对蒸汽发生器有重大影响。

在结构设计上应尽量减小管极的直径和厚度，这样就可以减小筒体和封头的尺寸。

总之，在设计蒸汽发生器时，要考虑一、二回路两种工质的种类和参数，正确地选用结构方案、材料、传热管的尺寸、最佳传热系数以及载热流体等，取得蒸汽发生器的最佳技术和经济指标。

图2-1是具有代表性的多头螺旋管式换热器示意图。

蒸汽发生器是一回路冷却剂，把从反应堆获得的热量传给二回路工质——水，产生蒸汽的热交换设备就是蒸汽发生器。

本次设计的蒸汽发生器为立管式内直流螺旋管式蒸汽发生器。

一回路工质是氦气，二回路工质是水，它们都是强迫流动。

从反应堆来的高温高压氦气从上向下进入螺旋盘管间隙和在管内流动的水进行换热，放热后降低了温度的氦气再由泵打回反应堆吸热。

水由泵打入螺旋管内，依次通过预热段、蒸发段、过热段产生品质合格的蒸汽送往汽轮机高压缸，在高压缸做完功的蒸汽被送往蒸汽发生器再热，再热后的蒸汽送往中压缸、低压缸作功，做完功的蒸汽排入凝汽器，被冷却水冷却成凝结水和补给水一起被泵打到蒸汽发生器中重新加热。

目　　录

摘　　要 I

ABSTRACT II

第1章绪　　论 1

1.1课题的研究背景及意义 1

1.2换热器的发展和现状 4

1.2.1换热器概述 4

1.2.2换热器研究工作进展[9] 5

1.2.3管壳式换热器的发展概述[11] 6

1.3本课题要完成的工作 8

第2章多头螺旋管式蒸汽发生器的设计方法 9

2.1设计原则及基本工作原理 9

2.2换热面结构的设计方法 10

2.3设计计算步骤 14

第3章关于设计的推荐公式 15

3.1总传热系数 15

3.2管外（壳侧）放热系数ho 16

3.3管内放热系数 19

3.3.1无相变时的放热系数 20

3.3.2有相变时的放热系数 21

3.4管内压降关系式 23

3.4.1摩擦阻力压降计算 23

3.4.2局部阻力压降计算 25

3.4.3重位压降计算 27

3.4.4加速压降计算 27

（毕业设计网）

3.5管外侧压力损失 29

3.6多值性的校验 30

3.7管间脉动的校验 31

3.8节流圈的选取[25]：

 33

第4章260MW高温气冷堆蒸汽发生器的设计 35

4.1设计参数 35

4.2结构设计 35

4.3主要计算结果 37

结　　论 40

致　　谢 41

参考文献 42

2.2.3应用服务器

Web上的应用需求仅靠Web编程语言还不能满足。

与传统的Web编程语言相比，应用服务器对建立基于Web的企业应用程序具有得天独厚的优势，主要体现在以下方面:

（1）开发优势

应用服务器使用人们熟悉的开发语言进行开发，并提供大量基于Web的企业应用功能，如数据库访问、安全性等，使得开发Web应用程序更加简单。

（2）实施优势

应用服务器能够支持高性能的事务处理，如多CPU系统、多并发用户、多线程、对象管理和核心级的动态负载平衡。

它能够通过系统级服务如线程池管理、数据库连接的高速缓存、动态结果的高速缓存和数据流等，在重负载情况下提供高性能的数据访问和快速的响应时间。

通过状态管理与对话管理能力，应用服务器可支持用于以事务处理为基础的操作所具有的多步骤和复杂的请求。

事务管理员和请求管理员一起能够提供事务处理的完整性，并能够靠牢固健全的事务管理处理多个后端数据源。

事务管理系统支持数据库资源管理、查询自动提交与回退、成功提交和失败回退。

使用通用的数据访问和事务处理API可实现对异类数据库系统的统一访问。

（3）集成的管理能力

应用服务器允许管理员通过浏览器来远程管理和监视服务器，并进行性能调整，分配服务器上的负载。

（4）安全性

应用服务器可提供安全的通信功能，并内置了支持SET,SSL,SHTTP等安全协议的组件，并通过日志来跟踪对服务器的操作，营造一种安全的应用环境。

OracleWebApplicationServer应用服务器

Oracle针对Web技术的应用服务器产品是WebApplicationServer.OracleWebApplicationServer由（WebRequestProgramInterface）应用编程接口和WebServerApplicationServerBroker（WRB）,（WRBAPTApplication）管理工具组成。

WRB是一个多进程多线索的HTTP服务器。

WRBAPI是一个开放的应用开发环境，封装了WRB应用编程接口。

这些API优于底层的第一代HTTPAPI（如那些通过Web服务器厂商提供的API）。

通过WRBAPI，应用程序开发人员能够建立定制的应用部件，可选用PL/SQL,Java,PERL,LiveHTML,C/C++等多种编程语言来进行Web应用程序的开发。

所有的服务器部件可以作为独立的进程运行，从而确保在任意一个第三方提供的部件（Cartridge）发生错误时，不会影响业务其他部分的工作。

嵌入式对象及Java和ActiveX小程序等。

其内置的全文检索引擎可很容易地为用户提供检索功能。

Domino的工作流处理能力可方便地在客户合作伙伴和供应商之间进行商务活动。

Domino提供了集成的开发环境NotesDesignerforDomino，可以方便地开发网上应用程序。

其中的LotusBeanMachineforJava是一个交互式、可视化的设计工具，可以方便地为网上应用系统创建JavaApplet,而NotesGlobalDesigner则可以使应用程序运行在不同的语言环境中。

Domino还提供了很多周边工具可以增强网上应用系统的Web站Domino.Action可以自动生成Web站点，Domino.Merchant可以实现联机贸易，Lotus.eSuit提供了基于100%纯Java,面向瘦客户机的解决方案。

Notes.Pump提供了基于服务器的数据传输工具，Domino.do。

可以在分布网络环境中进行协同文档管理。

总的来说，Domino比较适合文档的管理和传输，以及企业中各级人员之间的通讯，但不适合数据库的增、删、改、查询和统计等基本操作，因此它常用于Internet上的办公系统而非基于关系数据库的管理信息系统。

（5）InternetInformationServer（IIS）

IIS（InternetInformationServer,Internet信息服务器）是Microsoft公司开发的一种集Web,FTP和Gopher服务于一身的服务器，它可以利用Windows2000Server的各种功能，并且能在Internet上发布信息。

IIS是随着Windows2000Serve附带的一个软件。

IIS提供Internet信息服务器应用程序接口（ISAPD扩展Web服务器的功能，并可通过ASP实现Web程序的快速开发，ASP支持服务器端JavaScript.VBScript.MicrosoftJava和ActiveXServerComponent，还支持用VB编写的CGI程序，甚至用VB开发的C/S架构的程序不经过修改就可以在Web上发布，可以使开发动态主页更加方便，同时也保护了以前的投资。

IIS还包括MicrosoftIndexServer，可实现对本Web站点内容的全文检索以及SiteServerExpress用于分析站点访问的情况。

IIS的管理功能是基于Windows2000Server的，可充分利用Windows2000Server提供的安全服务和目录服务。

它的安全模型是以NTFS安全机制为基础的，这样利用资源管理器可以容易地管理使用IIS建立的Web站点的安全性。

2.3Web程序设计技术

2.3.1HTML概述

HTML是HypertextMarkupLanguage（超文本标记语言）的英文缩写。

HTML语台不是一种程序设计语言，而是一种页面描述语言，用于描述Web页面。

HTML本身是用SML定义的一种结构化文档类型，同时，它也是用来描述这种文档类型的一种标记语言。

HTML是一个既简单又强有力的语言。

HTML使Web获得奇迹般的发展有以下四个主要原因：

（1）通过设计，HTML能访问所有计算机平台，从UNIX系统到普遍流行的Windows个人计算机。

（2）HTML容易使用，不需要输入一系列复杂而深奥的计算机指令，只要使用一系列标记来组成文本，使得创建Web页面变得相当简单。

HTML的强大访问能力推动了Web的流行，使数以万计的Web站点雨后春笋般地涌现。

（3）用HTML能在一个Web站点与另一个Web站点之间建立链接。

（4）HTML提供声音、音乐、动画片、电视图像等，使Web页面可以包含比格式化文本和图像更丰富的内容。

2.3.2脚本语言

脚本语言是介于HTML和Java,C++和VisualBasic之类的编程语言之间的语言。

HTML通常用于格式化文本和链接网页。

编程语言通常用于向计算机发送一系列复杂指令。

脚本语言也可用来向计算机发送指令，但它们的语法和规则没有可编译的编程语言那样严格和复杂。

脚本语言主要用于格式化文本和使用以编程语言编写的已编译好的组件。

利用脚本（Script）可以控制页面内容，使程序更具交互能力。

脚本语言是在另一个环境（例如HTML文档）中运行的语言，用脚本语言编写的代码必须通过适当的解释器执行。

在动态网站的建设过程中，JavaScript与VBScript是两种最主要的脚本语言，而且是我们的网上教案系统开发使用的脚本语言，因此在这里着重介绍一下。

2.3.2.1JavaScript

一种编程语言通常是由另一种编程语言演变来的，JavaScript也不例外Netscape最初开发了一个LiveScript语言，在Navigator和Web服务器产品中加进基本的脚本功能。

当Navigator2.0中加进了Java小程序支持后，Netscape把LiveScript变成了JavaScript最初的JavaScript不过是LiveScript的更名，但每次新的Navigator都使JavaScript有所改进。

JavaScript支持Web浏览器和服务器脚本。

浏览器脚本用于生成更直观、更有影响性和更紧密的插入件、ActiveX组件和Java小程序相联系的Web页面。

JavaScript支持这些特性，提供动态产生HTML和定义专用事件处理函数等特殊编程功能。

JavaScript脚本把HTML标志