Разработка дроссельно-увлажнительного устройства для атомной энергетической установки ледокола ЛК-60

При разработке конструкций смешивающих теплообменных аппаратов, особое внимание уделяется обеспечению надежности внутрикорпусных устройств, подверженных эрозионному износу при попадании капельной влаги и температурным напряжениям.
ОАО «НПО ЦКТИ», имея многолетний опыт в области разработки теплообменных аппаратов контактного типа, принимало непосредственное участие в проектировании отдельного оборудования энергетической установки для ледокола ЛК-60, в том числе дроссельно-увлажнительного устройства (ДУУ).
Приводится описание функционального назначения ДУУ в составе атомной энергетической установки ЛК-60, принцип работы и существенные отличия новой конструкции от ранее применявшихся. Отмечено, что если в предыдущих проектах ДУУ включало четыре колонки, соединенные попарно, то на ЛК-60 предусмотрено две колонки, расположенные сверху конденсатора. ДУУ для ЛК-60 рассчитан на прием 132,5 т/ч пара более высоких параметров, чем конструкции предыдущего поколения, рассчитанные на прием около 50 т/ч пара.
Приведены основные технические решения при разработке конструкции ДУУ. Конструктивно предусмотрен доступ к дросселирующим решеткам для диагностики и их замены в случае необходимости, что обеспечивает высокую степень ремонтопригодности и надежности устройства. Перфорация решеток, расположенных последовательно по ходу движения потока пара, выполнена таким образом, чтобы отверстия предыдущей решетки по возможности не располагались напротив отверстий последующей решетки. Расстояние между дросселирующими решетками принималось из условий обеспечения расчетного протекания процесса дросселирования пара.
Приведены результаты теплового и гидравлического расчетов ДУУ. Расчет состоит из двух основных частей. Первая часть включает тепловой и гидравлический расчеты с определением степени перфорации решеток, распределения температуры и давления пара по сечениям ДУУ и т. д. Вторая часть содержит расчет форсунок для впрыска охлаждающего конденсата.
В процессе конструкторских проработок для всех вариантов ДУУ и отдельных деталей выполнены расчеты на прочность. Кроме того, форсунки прошли полный цикл испытаний (определение расходных характеристик, качества распыла воды) в соответствии с программой испытаний.

1. Сухорукова Е. А. Повышение надежности турбоустановок ТЭС и АЭС, в системе регенерации которых используются подогреватели смешивающего типа / Е. А. Сухорукова, Т. Г. Синцова, Е. К. Николаенкова, С. П. Колпаков // Надежность и безопасность энергетики 2020; 13(1): 35–40.

2. Готовский М. А. Актуальные проблемы систем регенерации паротурбинных установок. Конструкторские и научные проблемы совершенствования систем регенерации питательной воды и результаты их решения: монография / М. А. Готовский, Ю. Г. Сухоруков. LАР Lambert Academic Publishing 2017;: 239.

3. Ермолов В. Ф. Бездеаэраторные тепловые схемы / В. Ф. Ермолов, Н. Н. Трифонов, Ю. Г. Сухоруков // Машиностроение. Энциклопедия в 40 т. Т. IV-19 Турбинные установки. – М.: Машиностроение 2016;: 165–174.

4. Ледуховский Г. В. Исследование технологических процессов атмосферной деаэрации воды / Г. В. Ледуховский, В. Н. Виноградов, С. Д. Горшенин, А. А. Коротков / под общ. ред. Г. В. Ледуховского; ФГБОУВО «Ивановский государственный энергетический университет им. В. И. Ленина» 2016;: 420.

5. Есин С. Б. Исследование бездеаэраторной тепловой схемы и ее оборудования при переменных режимах работы энергоблока / С. Б. Есин, Н. Н. Трифонов, Ю. Г. Сухоруков, П. В. Егоров // 2 Всероссийская спец. науч.-практическая конференция молодых специалистов «Современные технологии в энергетике»: – М.: 2018;: 107–112.

6. Янышев Д. С. Сеточные модели для решения инженерных теплофизических задач в среде ANSIS / Д. С. Янышев, Л. В. Быков, А. М. Молчанов. – М.: Изд-во Ленанд 2018;: 264.

7. Готовский М. А. Теплообмен в технологических установках / М. А. Готовский, В. А. Суслов. –СПб.: Изд-во Политехнического ун-та, 2017;: 420.

8. Гогонин, И.И. Теплообмен при пузырьковом кипении / И.И. Гогонин. – Новосибирск;: СО РАН 2018;: 227.