Improvement of steam inlet of the high pressure cylinder for K-220-44-2 turbine of the Loviisa NPP

Abstract

Запропоновано модель в'язкого перебігу пари через конічне перфороване парове сито. Модель враховує складну геометрію каналів, результати розробок та розрахункових досліджень щодо оптимізації запірної арматури паропроводу проточної частини циліндра високого тиску турбіни К-220-44-2 для АЕС Ловіїса (Фінляндія). Основну увагу при модернізації запірної арматури було приділено проблемі зниження втрат на паровому ситі. Ряд конструктивних особливостей багато в чому компенсує ефект великої кількості отворів. До них відносяться обтікання перфорованої поверхні під кутом осі отворів; захаращення каналу паропроводу за бічною поверхнею парового сита трьома поздовжніми ребрами, а також кільцевою зоною без отворів на стику бічної та нижньої поверхонь. У ході модернізації було збільшено внутрішній діаметр вхідної частини корпусу, що дозволило збільшити прохідний переріз перфорованого парового сита. Запропоновані конструктивні рішення досліджено чисельно. Просторовий тривимірний потік в'язкої пари, що стискається, проаналізований шляхом чисельного інтегрування системи рівнянь Навье-Стокса, усереднених по Рейнольдсу-Фавру. Система доповнена рівняннями диференціальної моделі турбулентності. Інтегрування проводилося за допомогою авторського пакета програм. Розрахункові підобласті апроксимувалися неструктурованими гексаедричними сітками. При вирішенні використовувалася неявна різницева схема кінцевих обсягів 2-го порядку точності та варіант алгоритму, що дозволяє ефективно розділити обчислювальний процес для багатопроцесорних платформ. Тверді стінки вважалися адіабатичними, на них ставилися умова прилипання та рівність ефективної вихрової в'язкості нулю. Турбулентні ефекти описувалися з урахуванням моделі Ментера і модифікованої моделі турбулентності Спаларта-Аллмараса.