蒸汽发生器课程设计计算

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 )

Key Word: heat exchanger，heat transfer， pressure drop，helical coiled tubes

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。

蒸汽发生器计算

蒸汽发生器的计算通常涉及以下几个方面：能量计算、蒸汽量计算和蒸汽压力计算。

1. 能量计算：蒸汽发生器通常依靠能源供给来加热水并产生蒸汽。能量计算可以通过以下公式进行：

能量 = 质量 × 热容 × 温度差

在这个公式中，质量是水的质量，热容是水的比热容，温度差是水的升温度差或降温度差。

2. 蒸汽量计算：蒸汽发生器产生的蒸汽量可以通过以下公式进行计算：

蒸汽量 = 质量 × 蒸发热

在这个公式中，质量是水的质量，蒸发热是由水转化为蒸汽时所需的热量。

3. 蒸汽压力计算：蒸汽压力的计算需要考虑到蒸汽发生器的容积和温度。蒸汽压力可以通过以下公式进行计算：

蒸汽压力 = 绝对温度 × 气体常数

在这个公式中，绝对温度是蒸汽的温度加上绝对零度（273.15K），气体常数是特定条件下的气体常数。

需要注意的是，蒸汽发生器的计算可能受到其他因素的影响，如蒸汽发生器的设计参数、加热器的效率等。因此，在实际计算中需要考虑这些因素。

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蒸汽发生器工艺设计

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目 录

第一章 绪 论 ...............................................................................................................

第二章 蒸汽发生器的设计与计算 ...............................................................................

2.1 根据热平衡确定换热量 ....................................................................................

2.2 管径的选取以及传热管数目的确定 ................................................................

2.3 换热面积的计算 ................................................................................................

2.4 管束结构的计算 ................................................................................................

2.5 强度计算 ............................................................................................................

2.6 主要管道内径的计算 ........................................................................................

毕 业 设 计(论文)

题 目 某压水堆核电厂蒸汽发生器设计

院 系 动力工程系

专业班级 能动1308

学生姓名 梁明

指导教师 杨薛明

二○一七年六月

华北电力大学本科毕业设计（论文）

I 某压水堆核电厂蒸汽发生器设计

摘要

蒸汽发生器是产生核电厂汽轮机运行所需蒸汽的换热器。它是双回路核电厂的主要设

备部件之一，又是分隔一回路和二回路的屏障。同时，它也是核电厂中事故概率颇高的部

件。蒸汽发生器能否安全、可靠地运行，对整个核动力装置的经济性和安全性有着十分重

要的影响。所以，蒸汽发生器也成为了当前核电发展的重要研究课题。

本文设计的蒸汽发生器为立式U形管自然循环蒸汽发生器，对该类型蒸汽发生器作简

略介绍。主要工作是总结并确定核电厂蒸汽发生器传热计算所采用的关联式，计算出蒸汽

发生器传热面积，确定传热管长度、管束直径等基本结构参数，完成蒸汽发生器的传热设

计；确定衬筒、上筒体、下筒体、下封头及管板的尺寸结构等，完成蒸汽发生器的强度设

计；确定一次侧总阻力、不同循环倍率下二次侧循环阻力及运动压头等，完成了蒸汽发生

器的水动力设计；确定传热管的排列、管束直径及高度，管子的固定支撑，隔板的数目和

结构等，完成蒸汽发生器的结构设计；确定了蒸汽发生器的运行方案。

设计得出的蒸汽发生器实际布管数为5046根，传热管总长97088m，热负荷为

167554.32W/m2；完成了传热管的排列，采用正方形顺排的排管方式，管心距为26.6mm；

确定了管束直径为3234mm，高度为9876mm；确定了拉杆数目为18，在管束内均布。用

作图法确定二次侧循环倍率为4.0，循环速度为0.25m/s。

关键词：蒸汽发生器；传热设计；结构设计；运行方案

华北电力大学本科毕业设计（论文）

II DESIGN OF STEAM GENERATOR IN PWR

NUCLEAR POWER PLANT

Abstract

Steam generator is the heat exchanger that produces steam that is needed for steam turbine