Разработка теории, принципов и методов реализации струйной технологии применительно к стационарным и плавучим системам теплоэлектроснабжения с ядерными моноблочными паропроизводящими агрегатами.

• Автор: Кожемякин, Вячеслав Вячеславович
• Шифр специальности: 05.08.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 337 с. : ил.

Текст 337 с., 240 рис., 38 табл., 115 источников, 10 прил.

СТРУЙНЫЕ АППАРАТЫ, ДДЕРНЫЕ МОНОБЛОЧНЫЕ ПАРОПРОИЗВОДЯЩИЕ АГРЕГАТЫ, СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ, МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ, АЛГОРИТМ РАСЧЕТА, ПРОГРАММА РАСЧЕТА, СТАТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ, НЕСТАЦИОНАРНЫЕ ПРОЦЕССЫ, РАСЧЕТНО-ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ, ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Для реализация идеи использования ПВСА в системах, транспортирующих тепловую энергию, был решен ряд научных и технических проблем.
В рассмотренных в данной работе схемах транспорта тепловой энергии используются четыре типа струйных аппаратов. Для каждого типа струйных аппаратов были разработаны универсальные математические модели и программы для расчетно-теоретических исследований работы ПВСА контуре.
Созданы математические модели и программы для расчетно-теоретических исследований стационарных и нестационарных процессов в различных системах с ПВСА.
Были выполнены расчетно-теоретического исследования статических и динамических характеристик ядерных моноблочных ППА типа «Бета». Были исследованы условия запуска ПВСА, предложены схемы их параллельной работы.
Для оценки целесообразности повышения эффективности систем теплоснабжения на базе введения в них ПВСА в качестве объекта исследования была выбрана котельная СПбГМТУ.
Были выполнены расчетно-теоретического исследования статических и динамических характеристик системы теплоснабжения с ПВСА применительно к котельной СПбГМТУ.
Были проведены полномасштабные гидравлические и теплотехнические испытания ППА типа «Бета» на экспериментальном стенде «Бета-К» и системы теплоснабжения с ПВСА на базе котельной СПбГМТУ. Проведенные экспериментальные исследования полностью подтвердили теоретические положения, на которых основано транспортирование тепловой энергии с помощью струйных технологий. Кроме того, проведенные экспериментальные исследования также полностью подтвердили разработанные универсальные математические модели и правильность выполненных на основе этих моделей расчетно-теоретических исследований.

СОДЕРЖАНИЕ
ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПЛАВУЧИХ И СТАЦИОНАРНЫХ СИСТЕМ ТЕПЛОЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ С ЯДЕРНЫМИ РЕАКТОРАМИ. ПЕРСПЕКТИВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ИХ ДАЛЬНЕЙШЕГО РАЗВИТИЯ
1.1. Анализ современного состояния судовых ЯЭУ. Отличительные особенности, принципы функционирования моноблочных ядерных реакторов
1.1.1. Общее состояние производства первичной энергии
1.1.2. Задачи, стоящие перед ядерной энергетикой
1.1.3. Программы INPRO и GIF
1.1.4. Разработки новых ядерных реакторов
1.1.5. Проекты ядерных моноблочных ППА
1.2. Современное состояние судовых и стационарных систем теплоснабжения и электроснабжения. Перспективы и проблемные вопросы создания единых систем теплоэлектроснабжения на базе моноблочных ядерных реакторов и струйных средств циркуляции
1.3. Принципы построения и структурный анализ систем, использующих струйные технологии для транспорта тепловой энергии. Достоинства и недостатки
1.4. Принципиальные схемы первого контура с ПВСА
1.5. Принципиальные схемы сетевого контура системы теплоснабжения с ПВСА
1.6. Постановка задач исследования
2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ СИСТЕМ, ИСПОЛЬЗУЮЩИХ ПВСА ДЛЯ ТРАНСПОРТА ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ
2.1. Расчет теплофизических свойств воды и водяного пара
2.2. Разработка математической модели водо-водяного струйного аппарата
2.3. Математическая модель ПВСА
2.3.1. Общие сведения о ПВСА
2.3.2. ПВСА в качестве циркуляционного средства в первом контуре
2.3.3. ПВСА в качестве циркуляционного средства в системе теплоснабжения .
2.3.4. ПВСА в качестве питательного насоса
2.4. Методика расчета первого и сетевого контуров с ПВСА
2.4.1. Принципы формирования математической модели первого контура ППА

«Бета»
2.4.2. Математическая модель и алгоритм расчета простейшего первого
контура ППА «Бета»
2.4.3. Математическая модель и алгоритм расчета первого контура с ВВП
2.4.4. Математическая модель и алгоритм расчета сетевого контура с ПВСА
2.5. Выводы по главе
3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ, ПРИНЦИПЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ И КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ЯДЕРНОГО МОНОБЛОЧНОГО
ПАРОПРОИЗВОДЯЩЕГО АГРЕГАТА «БЕТА»
3.1. Компоновка и конструктивные особенности ядерного моноблочного ППА «Бета»
3.1.1. Общая компоновка ядерного моноблочного ППА «Бета»
3.1.2. Центробежный сепаратор пара
3.2. Оценка влияния конструктивных и режимных параметров на статические характеристики агрегата
3.2.1. Влияние различных параметров на вид статических характеристик без отключения ПВСА
3.2.2. Влияние отключения ПВСА на вид статических характеристик
3.3. Обоснование и влияние разверки коэффициентов инжекции ПВСА на статические характеристики ППА
3.4. Теоретические основы и принципы параллельной работы ПВСА в ядерном моноблочном ППА «Бета»
3.5. Математическая модель переходных процессов в ядерном моноблочном ППА с ПВСА
3.5.1. Общее описание математической модели
3.5.2. Конечно-разностные уравнения участков
3.5.3 Конечно-разностные уравнения компенсатора объема
3.5.4 Кинетика реактора
3.6. Нормальные переходные процессы в ядерном моноблочном ППА с ПВСА
3.6.1. Режимы повышения и снижения мощности
3.6.2. Влияние качки корабля на работу ядерного моноблочного ППА с ПВСА
3.6.3. Влияние колебаний отводимой мощности на параметры первого контура
3.6.4. Режимы при колебательных возмущениях по реактивности
3.7. Реализация концепции «конструктивной безопасности» в ППА типа «Бета»
3.7.1. Проблемы развития моноблочных ППА

Красными стрелками показано направление движения пара, синими - воды, зелеными - подвод и отвод тепловой энергии. 1 - испаряющая часть кипящей АЗ, 2 - подогревающая часть кипящей АЗ, 3 - ПГ, 4 - ПВСА.
Рисунок 1.7 - Формальное представление первого контура двухконтурной ЯЭУ.
Красными стрелками показано направление движения пара, синими - воды, зелеными - подвод и отвод тепловой энергии.
1 - испаритель (ПГ на рис. 1.6, испаряющая часть кипящей АЗ на рис. 1.7), 2 - ПВСА, 3 - охладитель (отопительная система на рис.
1.6, ПГ на рис. 1.7), 4 - нагреватель (подогревающая часть кипящей АЗ на рис. 1.7).
Рисунок 1.8 - Объединенная система.
В ППА типа «Бета» кипящая активная зона снабжает паром ПВСА, позволяя одновременно решить проблему с паровым компенсатором объема и снизить давление в первом контуре.
ПВСА не имеют ни движущихся, ни трущихся частей. Они обладают высокой надежностью и могут естественным образом располагаться внутри прочного корпуса моноблока. Таким образом, ППА типа «Бета» в наиболее законченной форме воплощают в себе идею конструктивной безопасности, позволяя достичь качественно нового уровня безопасности.