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核电厂重要厂用水系统换热器热力性能评价方法分析

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李恒敬汤利专赵岳

中图分类号：TM623 文献标识：A 文章编号：1674-1145（2019）7-150-01

摘要核电厂对于我国社会发展具有至关重要的作用，在核电厂正常运行工况或事故运行工况下，设备冷却水系统所传输的热量都需要通过重要厂用水系统的换热器传输到海水中，该换热器的热力性能直接影响机组的安全运行。

关键词核电厂重要厂用水系统换热器热力性能评价方法

一、现有换热器评价方法分析

（一）对数平均温度法

依据换热器数设计原理及传热学的理论，换热器的传热系数是与换热器结构参数、板片参数、实际运行工况下冷热流体的流量及入口温度相关的参数。基于传热系数的影响因素，结合核电厂对换热器换热能力的多种工况要求，计算出换热器传热系数的最低安全限值，进而求得传热系数的评价标准值。这种评价方法理论基础的核心是假定传热系数K与流体温度、压力和流量无关。在板式换热器工作的参数范围内，将式

中R W、h 1和视为常数，则传热系数K就是只与换热器污垢热阻E有关的参数。将实测参数求出的传热系数值与验收标准值对比，只要满足实际计算值大于验收准则值，即可证明换热器满足安全准则要求。这种评价方法的优点在于计算方法简单，在大亚湾等核电运行经验来看，评价比较准确。但是，这种评价方法的问题是比较明显的。根据相关文献的描述，流量对传热系数的影响很大，不能忽略。Alfa Laval给某核电站提供的冷侧流体流量与传热系数曲线，从中可以看出：在热流体流量、温度冷流体入口温度不变的前提下，传热系数随冷流体流量增加变大。对数平均温度法之所以在部分核电中得以广泛应用，其关键在于在这些核电厂中，换热器的冷热流体流量基本处于设计流量下运行，流量波动范围很小，采用对数平均温度法计算的传热系数基本能够表征换热器的污垢情况。

（二）换热计算

本文为理论计算，不考虑系统实际运行带来的影响。利用传统换热计算公式，初步试算出海水温度T 0在-2.5℃～15℃时，回流海水流量为2800～3000m 3/h之间，可保证SRI侧设备冷却水出口温度控制在15℃～36.5℃之间。Q=A×K×LMTD传热公式：Q=m×C×△T→△T=Q/（m×C）式中Q：传热量，SRI侧为放热，SEN侧为吸热；A：换热面积；K：总传热系数，为了更好地与实际运行相符，总传热系数从设备供应商处取得；LMTD：平均对数温差，

其中，T SRIin表示SRI侧进水温度，T SRIout表示SRI侧出水温度，T SENin表示SEN侧进水温度，T SENout表示SEN侧出水温度；m：热交换介质的质量流量；C：热交换介质的比热；△T：热交换介质的温度变化。

（三）RCM分析方法

（1）依照所探究系统的整体特点，实施系统划分及解析对象的明确，并进行有关资料的搜集。（2）针对系统实施故障模式与影响解析（FMEA），即运用FMEA体系地解析体系各组成单元的性能；可能出现的故障、故障模式于干扰。（3）逻辑决断解析（LTA）：对于设备的各种故障模式与后果，用逻辑决断的方法明确各对象所适用的维修任务。

（四）热流体入口温度列线图法

列线图中的评定曲线是在设计流量、换热器允许的极限污垢热阻的条件下结合换热器结构参数求得的。即如果试验结果在列线图的包络范围内，证明实际污垢热阻小于换热器设计允许的最大污垢热阻，换热器的热力性能满足要求。列线图法与对数平均温度法的区别在于，列线图法充分考虑了冷热流体入口温度的影响，但是列线图法同样没有考虑冷流体流量变化对传热的影响。

二、换热器热力性能评价的改进方案

（一）运用RRI出口温度列线图评定法

给定换热器两侧进口温度与流量，换热器出口温度高低就能够衡量它的换热性能。经过给出换热器设计许可污垢热阻与额定流量下不一样RRI入口温度的RRI出口温度随SEC入口温度变化的曲线，经过具体RRI入口温度差距值，依照具体SEC入口温度获取额定流量下RRI出口温度，在经过RRI流量与SEC流量修定，获取在具体流量与入口温度乃至设计许可热阻条件下的RRI出口限值。一旦具体RRI出口温度低于RRI出口限值，表明换热器换热能力充分，没必要清洗。

（二）理论计算污垢热阻法

目前污垢热阻法隐藏的状况关键在于传热系数计算的简化，假如依照换热器传热基本原理算计传热系数，联系污垢热阻法的思路能够落实换热器在变流量与变温度条件下的换热性能实施评价的。

三、结语

RRI出口温度列线图评定法充分考虑了冷、热流体入口温度变化的影响，针对九种运行工况绘制的九张列线图减少了冷流体流量变化对传热系数的影响，最后考慮到实际运行工况与设计工况的偏差进行冷热流体流量修正，最大限度保证评定方法的准确性。RRI出口温度列线图评定的无动力自动补入，可以节约厂用电。

参考文献：

[1]梁磊，陈胤强，李政.沿海电厂凝汽器用管材研究[J].中国电力，2009，42（1）：66-69.

[2]邓永生，何瑜，郝斌.纯钛管在我国电站的应用[J].腐蚀科学与防护技术，2001，13（S1）：511-513.

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