Документ содержит результаты исследования термических деаэрационных установок на атомных электростанциях, уделяя особое внимание тепломассообменным процессам. Цель работы заключалась в оценке провала недегазированной воды и предоставлении рекомендаций по эксплуатации деаэраторов. Экспериментальные данные показывают, что увеличение числа отверстий в деаэраторе приводит к увеличению общего провала воды, в то время как расстояние между отверстиями также влияет на этот процесс.

1. Руководитель: доктор технических наук, проф.
Королёв А. В.
Выполнил: студент группы ТЯ-1504
Юндин В.В.
Министерство образования и науки Украины
Одесский национальный политехнический университет
Институт энергетики и компьютерно-интегрированных систем управления
Кафедра атомных электростанций
Одесса 2019
«ПРОБЛЕМЫ ДЕЙСТВУЮЩИХ НА АЭС ДЕАЭРАТОРОВ И СПОСОБЫ
ИХ РЕШЕНИЯ»

2. Общие характеристики работы
Объектом исследования являются термические
деаэрационные установки.
Предметом исследования являются
тепломассообменные процессы которые происходят в
деаэраторе.
Цель работы — исследования провала
недегазированой воды и выдача рекомендаций по
эксплуатации деаэраторов.
Для достижения цели определены задачи:
1. Отладить экспериментальную установку.
2. Выполнить исследование провала воды на разных
отверстиях.
3. Выдать рекомендации для эксплуатирующих
организаций.

3. Назначение деаэраторной установки:
• Удаление из питательной воды коррозионно-
активных газов (кислорода, углекислого газа)
• Создание рабочего резерва воды в баках-
аккумуляторах для компенсации разности между
количеством питательной воды, подаваемой
питательными насосами в ПГ и количеством
основного конденсата турбины, подаваемого в
деаэраторы
• Подогрев питательной воды в питательном тракте
турбоустановки (смешивающий подогреватель)

4. Недостатки существующей конструкции
деаэраторов
1. Вибрация дырчатых
листов, возникающая
при конденсации струи
пара над дырчатым
листом.
2. Провал не
дегазированной воды в
бак накопительный.

5. • Первый фактор – схлопывание паровых пузырьков
над дырчатым листом при их конденсации в недогретой
воде. Это создает сильные колебания давления,
которые приводят к виброусталостным повреждениям
дырчатого листа и его поломке.
Рис. 2. Осциллограмма колебаний давления на расстоянии 9мм от сопла
(температура 58 °С, удельный расход  = 89,6 кг/(м2
·с ), [1]

6. • Второй фактор – специфический отрыв парового пузырька
от дырчатого листа. За счет образования шейки, и затем ее
отрыва, образуется кумулятивная струйка неочищенной
воды, попадающая в бак деаэратора, как на
представленном рисунке.
Рис. 3. Момент отрыва парового пузыря от дырчатого листа

7. Кумулятивный эффект
Рис. 4. Последовательные стадии образования кумулятивной струи при падении в воду
несмачиваемого ею твердого шарика. [4]

8. Экспериментальные данные процессов вдува
пара в холодную воду
Рис. 5. Зависимость усредненного колебания давления от удельного
расхода пара, [1]
кг/(м2 ·с )

9. Экспериментальная установка
Состав:
• Цилиндрическая емкость
• Компрессор
• Имитаторы дырчатого листа
• Крепление имитаторов
• Мерная линейка
• Секундомер
Рис. 6. Общий вид
экспериментальной установки

10. Имитатор дырчатого листа и его крепление
Рис. 8. Имитаторы дырчатых листов (2,3,4 мм) и их крепление

11. Крепление имитатора дырчатого листа

12. Имитатор дырчатого листа
d=2,3,4 мм.

13. Конструкция подвода воздуха

14. Микрокомпрессор, обеспечивающий расход
вохдуха
Рис. 7.
Микрокомпрессор
N=3W

15. Суть эксперимента и порядок его проведения
1. Эксперимент проводился с одним отверстием в имитаторе
дырчатого листа, разного диаметра 2, 3, 4 мм
2. Далее эксперимент проводился на одном диаметре — 3
мм, но с увеличенным числом отверстий (2, 3, 4, 5 отверстий)
3. Выполнено исследование влияния на провал воды
расстояния между отверстиями.

16. Алгоритм обработки результатов
эксперимента
1. Определение объемного расхода воздуха:
𝑄 = 𝑤 ∙ 𝑓
1. Определение высоты на которую опустилась
вода: ∆ℎ = ℎпоч − ℎ1
2. Для измерения изменения ∆𝑡 по времени была
фиксация секундомером: ∆𝑡 = 𝑡поч − 𝑡1
3. Площадь основания цилиндра: 𝑓 = 𝜋 ⋅
𝑑2
4
4. Объем воды которая провалилась через лист:
𝑉 = 𝑓 ⋅ ∆ℎ
5. Тогда, объемный расход воды: 𝑄вод = 𝑉 /∆𝑡

17. Результаты экспериментального исследования
провала воды на дырчатом листе
Величина Значение
Единицы
измерения
Δh1 1 см
Δh2 0,3 см
Δt1 1,567 мин
Δt2 2,933 мин
V1 40,075 см3
V2 12,023 см3
Q1 25,580 см3/мин
Q2 4,099 см3/мин
Величина Значение
Единицы
измерения
Δh1 1 см
Δh2 1 см
Δh3 0,5 см
Δt1 0,9 мин
Δt2 2 мин
Δt3 1 мин
V1 40,075 см3
V2 40,075 см3
V3 20,038 см3
Q1 44,528 см3/мин
Q2 23,807 см3/мин
Q3 18,785 см3/мин
Величина Значение
Единицы
измерения
Δh1 0,8 см
Δh2 1 см
Δh3 0,5 см
Δt1 0,7 мин
Δt2 1 мин
Δt3 1 мин
V1 32,060 см3
V2 40,075 см3
V3 20,038 см3
Q1 45,800 см3/мин
Q2 30,827 см3/мин
Q3 15,819 см3/мин
Диаметр = 3 мм. Диаметр = 4 мм. Диаметр = 2 x 3 мм.
Qср 14,839 см3/мин Qср 29,040 см3/мин Qср 30,815 см3/мин

18. График зависимости расходов провала воды
для одиночных отверстий
В нашем эксперименте безпровальный режим достигался для
мембранного компрессора с дырчатым листом диаметром 2 мм –
10,4 кг/(м2
·с )

19. Провал воды через одно отверстие

20. Момент отрыва парового пузыря от
имитатора дырчатого листа

21. Результаты экспериментального исследования провала
воды на имитаторе с разным числом отверстий
Величина Значение
Единицы
измерения
Δh1 1 см
Δh2 1 см
Δh3 0,5 см
Δt1 1,267 мин
Δt2 1,917 мин
Δt3 1,200 мин
V1 40,075 см3
V2 40,075 см3
V3 20,038 см3
Q1 31,638 см3/мин
Q2 20,909 см3/мин
Q3 16,698 см3/мин
Величина Значение
Единицы
измерения
Δh1 1 см
Δh2 1 см
Δh3 0,5 см
Δt1 0,650 мин
Δt2 1,550 мин
Δt3 2,117 мин
V1 40,075 см3
V2 40,075 см3
V3 20,038 см3
Q1 61,654 см3/мин
Q2 25,855 см3/мин
Q3 9,467 см3/мин
Величина Значение
Единицы
измерения
Δh1 1 см
Δh2 1 см
Δh3 1 см
Δt1 0,667 мин
Δt2 0,800 мин
Δt3 1,250 мин
V1 40,075 см3
V2 40,075 см3
V3 40,075 см3
Q1 60,113 см3/мин
Q2 50,094 см3/мин
Q3 32,060 см3/мин
Qср 23,082 см3/мин Qср 32,325 см3/мин Qср 47,422 см3/мин
Диаметр = 3 x 3 мм. Диаметр = 4 x 3 мм. Диаметр = 5 x 3 мм.

22. График зависимости расходов для разного
количества отверстий диаметром 3мм

23. Провал воды на трех отверстиях в имитаторе
дырчатого листа

24. Результаты экспериментального исследования провала воды
на имитаторе при разном межцентровом расстоянии
Величина Значение Ед. изм
Δh1 2,1 см
Δh2 2,5 см
Δh3 1,7 см
Δt1 2,0 мин
Δt2 2,0 мин
Δt3 2,0 мин
V1 84,158 см3
V2 100,188 см3
V3 68,128 см3
Q1 42,079 см3/мин
Q2 50,094 см3/мин
Q3 34,064 см3/мин
Qср 42,079 см3/мин
Величина Значение Ед. изм
Δh1 2 см
Δh2 2,7 см
Δh3 1,3 см
Δt1 3,2 мин
Δt2 3,5 мин
Δt3 2,0 мин
V1 80,150 см3
V2 108,203 см3
V3 52,098 см3
Q1 25,311 см3/мин
Q2 30,915 см3/мин
Q3 26,049 см3/мин
Qср 27,425 см3/мин
Без подачи воздуха:
Q* 0,150 см3/мин
Величина Значение Ед. изм
Δh1 1,7 см
Δh2 2,2 см
Δh3 1,6 см
Δt1 2,0 мин
Δt2 2,0 мин
Δt3 2,0 мин
V1 68,128 см3
V2 88,165 см3
V3 64,120 см3
Q1 34,064 см3/мин
Q2 44,083 см3/мин
Q3 32,060 см3/мин
Qср 36,735 см3/мин
Величина Значение Ед. изм
Δh1 1,7 см
Δh2 2,2 см
Δh3 2,1 см
Δt1 2,0 мин
Δt2 2,0 мин
Δt3 2,0 мин
V1 68,128 см3
V2 88,165 см3
V3 84,158 см3
Q1 34,064 см3/мин
Q2 44,083 см3/мин
Q3 42,079 см3/мин
Qср 40,075 см3/мин
Вид 1 Вид 2 Вид 3 Вид 4

25. График зависимости расхода воды при разном межцентровом расстоянии
между отверстиями 3 мм

26. Вид деаэратора работающего на центробежном
эффекте лишенного проблем барботажного
деаэратора (Королев, 2000 г.)

27. Вывод:
Выполнена экспериментальная установка которая позволила исследовать
вопросы провала воды при разных конструкциях дырчатого листа.
Исследование провала воды через одно отверстие позволило установить
отсутствие провала на диаметре 2мм при удельном расходе воздуха 10,4 кг/(м2 ·с )
Увеличение количества отверстий одного диаметра ожидаемо приводит к
увеличению общего провала воды, однако наблюдается взаимное влияние
отверстий на величину провала воды.
Исследование влияния расстояний между отверстиями показало что при
сближении отверстий провал увеличивается, при удалении отверстий провал
уменьшается, это происходит за счет влияния близко расположенных пузырей на
величину провалу.
При проектировании деаэраторов необходимо обеспечить безпровальный
режим установкой удельного расхода через дырчатые листы не менее 24 кг/(м2
·с
). При невозможности реализовать это условие рекомендуется переходить на
центробежный деаэратор

28. Ссылки на использованную литературу:
1. Анализ и моделирование теплоэнергетического
оборудования, работающего с двухфазными
течениями: [монография] / А. В. Королёв. — Одесса :
Астропринт, 2010. — 456 с.
2. Труб И.А., Литвин О.П. Вакуумные деаэраторы. — М.:
Энергия, 1967. — 400с.
3. Оликер И.И., Премеков В.А. Термическая деаэрация
воды на тепловых электростанциях. — Л.: Энергия,
1971. — 185 с.
4. Майер В.В. Кумулятивный эффект в простых опытах.
—М.: Наука Гл. ред. физ-мат. лит., 1989.—192 с.

29. Спасибо за внимание!