Пневмотранспортна система збору і транспортування радіоактивного пилу і активного укриття реакторного блока атомної електростанції

Реферат: Пневмотранспортна система збору і транспортування радіоактивного пилу і активного укриття реакторного блока атомної електростанції, що складається з двох: роторного компресора типу АФ (1), який використовується як порохотяг на всмоктування-втягування в себе аеросуміші, заповненого термостійким маслом, еластичного термостійкого пневмопроводу (2), з'єднаного з однієї сторони з пневмопроводом (3) з нержавіючої сталі і з другої сторони з спеціальної конструкції соплом (4 рис. 1), яке водиться роботом (5) по даху реакторного блока для збирання радіоактивного пилу, триступінчатої очистки газів від цього пилу в циклонах типу УЦ (6, 7, 8), установлених послідовно один за одним, устаткованих шлюзовими затворами (11) для їх герметизації і вивантаження з них пилу. . UA 107659 U (66) Номер та дата UA 107659 U UA 107659 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Пневмотранспортна система, що входить в активне укриття реакторного блока (в подальшому тексті - АУРБ) атомної електростанції, призначена для збору і транспортування радіоактивного пилу, що випадає на дах реакторного блока (в подальшому тексті РБ) з газів, які викидаються з пошкодженого РБ, належить з згідно діючою редакцією МПК до транспортування сипких матеріалів через труби B65G-B65H-53/04. Пневмотранспортна система складається з двох: роторного компресора типу ЗАФ57К52Н (1, крес.), що використовується як втягуюча в себе радіоактивний пил установка, еластичного термостійкого пневмопроводу (2, крес.) діаметром 98 мм, з'єднаного з одної сторони пневмопроводом (3, крес.) діаметром 108 мм виготовленим з товстостінної труби з нержавіючої сталі; з другої сторони - з соплом (4, крес.), закріпленим на роботі (5, крес.), і водиться роботом по даху РБ для збору радіоактивного пилу. Компресор заповнюється термостійким маслом, враховуючи те, що втягуючий у нього пил з газами може мати високу температуру - до 150 °C і більше. Для уловлювання радіоактивного пилу, що забирається і по пневмопроводах подається в циклон-розвантажувач УЦ-650 (6, крес.), в якому уловлюється основна маса пилу - 99 %, служать ще два ступені очистки циклонами: другий ступінь - циклон УЦ-650 (7, крес.), третій ступінь - циклон УЦ-700 (8, крес.). Всі три ступені очистки газів від радіоактивного пилу установлені послідовно - один за одним. Для герметизації і відведення пилу у бункери (9, крес.), що служать для накопичення пилу, використовуються шлюзові затвори ШУ-15 (10, крес.) для першого ступеня розвантаження-очистки продуктивністю 15 т/год. пилу і два шлюзові затвори ШУ-6 (11, крес.) для другого і третього ступенів очистки, кожний продуктивністю 6 т/год. пилу. Шлюзові затвори приводяться у дію черв'ячними редукторами з установленими на них моторами, що забезпечують кількість обертів на валу шлюзового затвору в межах 1630 об./хв. Компресор ЗАФ57К52Н приводиться в дію електродвигуном 4A180S4 потужністю 22 кВт з кількістю обертів 1470 об./хв. через клинопасову передачу. Кількість обертів на валу компресора складає 1260 об./хв., діаметр шківа становить  240 мм  8В. Діаметр шківа на електродвигуні становить  280 мм  8В. Відмінність між запропонованою пневмотранспортною установкою і звичайною пнемотранспортною установкою полягає в тому, що звичайна пневмотранспортна установка устатковується центробіжними вентиляторами високого тиску, які можуть розвивати напір до 20 кПа і вагова концентрація аеросуміші, тобто вага продукту, пилу, що припадає на одиницю ваги повітря, газу допускається до 5 кг/кг. У запропонованій пневмотранспортній установці компресор ЗАФ57К52Н розвиває напір до 50 кПа і за рахунок цього вагова концентрація аеросуміші газу і радіоактивного пилу прийнята 10 кг/кг. Компресор ЗАФ звичайно використовується для пневмотранспортних систем нагнітаючого типу, у нашому випадку компресор ЗАФ використовується як порохотяг для втягування-всмоктування і транспортування пилогазової суміші. До опису додається площинна схема пневмотранспортної установки на кресленні з зображеними на ній компресором (1, крес.), циклонами УЦ (6, 7, 8, крес.), матеріалопроводами (2, 3, крес.), роботом з соплом (5, 4, крес.). Розрахунок пневмотранспортної системи збирання і транспортування радіоактивного пилу, що осів на даху РБ, з газів, які викидаються пошкодженим реактором атомної електростанції, проведений згідно з методикою, викладеною у: Довідник по аспіраційних і пневмотранспортних установках. - Москва, 1984 р. видавництво "Колос", автори: Н.П. Володін, Μ.Γ. Касторних, А. І. Кривошеін. - С. 197-220, 260-264. Розрахункову швидкість газів в матеріалопроводі пневмотранспортної установки приймаємо - 30 м/с, як для важких продуктів: цементу, абразивного пилу і т. п., вагову концентрацію μ аеросуміші приймаємо 10 кг/кг. Розрахунок втрат тиску в пневмотраспортері НПТ (Па) визначають по формулі: НПТ = НМАШ+ НПР + ΣΗР+ΣΗТР. В + ΣНТР. Г + ΣНКОЛ + НПІД + НЦР. + НЗ.ПР, де: НМАШ = 0 Па - втрати тиску в машині, з'єднаній з приймальним пристроєм, і в самотічній трубі, Па; ΣНПР - втрати тиску в приймальному пристрої, Па; ΣΗР - втрати тиску на забезпечення швидкості (розгон) пилу і на відновлення швидкості після колін, Па; ΣΗТР. В, ΣΗТР. Г.- сума втрат тиску від тертя при русі аеросуміші в прямолінійних вертикальних і горизонтальних ділянках матеріалопроводів, Па; ΣΗКОЛ.- сума втрат тиску у колінах Па; НПІД =0, втрати тиску на підйом пилу по вертикалі, Па; НЦР - втрати тиску у циклоні-розвантажувачі, Па; 1 UA 107659 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 НЗ.ПР=0, втрати тиску у звужуючому пристрої, Па. Попередньо вибрано компресор ЗАФ57К52Н з характеристиками: подача повітря Q К = 3 3 290315 м /с=10441134 м /год.; максимальний напір НК = 50кПа; кількість повітря, що підсмоктується в циклоні-розвантажувачі, шлюзовому затворі, колекторі, буде становити Q Ц.ПІДС 3 =60 м /год. (С. 206), враховуючи три циклони, загальна кількість повітря, втрачена у 3 триступінчастій очистці і колекторах до компресора, буде Q З.ПІДС = 603=180 м /год.; 3 розрахункову кількість повітря в матеріалопроводі приймаємо: Q М = 800 м /год.; вагову концентрацію аеросуміші приймаємо: μ=10 кг/кг, відповідно до формули (С. 200): μ = G/ρПР.  QМ.; розрахункова кількість пилу G, що забирається пневмотранспортною установкою, буде становити: 3 3 G= μ  ρПР.  QМ = 10 кг/кг  1,1 кг/м  800 м /год. = 8800 кг/год. = 8,8 т/год., 3 де ρПР. =1,1 кг/м - густина повітря, що входить у сопло. Швидкість повітря VГОР у горизонтальному матеріалопроводі приймаємо: VГОР =30 м/с, у вертикальному матеріалопроводі швидкість повітря VВЕР приймаємо: VВЕР  25м/с, так як пил буде по вертикальному матеріалопроводу падати вниз до циклона-ровантажувача. Відповідно, діаметр (С. 200) горизонтального повітропроводу буде становити D Г = 98мм  100 мм, вертикального повітропроводу буде становити DВ = 108 мм  110 мм. Швидкість газів з пилом у горизонтальному повітропроводі буде становити: V Г = QМ/3600  FГ 3 2 = 800 м /год./3600  0,00754 м =29,47 м/с. Швидкість газів з пилом у вертикальному матеріалопроводі буде становити: 3 2 VB=800 м /год./3600  0,00916 м =24,3 м/с. Як приймальний пристрій приймаємо сопло розміром 14050 мм спеціальної конструкції, швидкість у ньому буде: 3 2 VСОП = 800 м /год./3600  0,007 м =31,75 м/с. Втрати тиску у соплі будуть (С. 201): 3 НПР = 0,25  ρПР.  VС(1+ μ) = 0,25  1,1 кг/м  31,75 м/с  (1+10) = 96,044 (Па), 2 3 2 ΗΠΡ. = ξПР. ρПР. (VС /2) = 0,7  1,1 кг/м (31,75 м/с /2) = 388 Па. Приймаємо втрати у соплі: НПР.=400 Па. Сума втрат тиску на надання швидкості пилу (розгін) і на відновлення швидкості після колін визначаються формулою: ΣΗΡ = НР+ ΣΗΡ.К =9618+15389=25007 Па. Втрати тиску на надання швидкості аеросуміші визначаються по формулі: НР= iG=10938,8=9618 Па, де і - втрати тиску на надання швидкості пилу при G=1 т/год., Па. Втрати тиску на відновлення швидкості пилу після колін розраховуються по формулі: НР.К. = Δу  і  G=4 0,4  1093  8,8=15389 Па, де Δу - коефіцієнт, який залежить від величини центрального кута коліна, відношення радіусу коліна до діаметра матеріалопроводу і довжини прямолінійної дільниці за коліном (С. 202, табл. 11-36), приймаємо для горизонтального і вертикального матеріалопроводів в середньому Δу=0,4, кількість колін також 4. Втрати тиску на надання швидкості пилу при G=1 т/год. визначаються за формулою (С. 202): 2 2 і = M  V/D =0,35 30 м/с/0,00960 м =1093 Па, де, М=0,35 для пилу. Втрати тиску від тертя при русі аеросуміші в прямолінійних вертикальних і горизонтальних дільницях матеріалопроводів визначають по формулах (С. 202) і номограмі 11-51 (С. 213). Довжина вертикального матеріалопроводу прийнята 10 м, довжина горизонтального матеріалопроводу прийнята 24 м. НТЕР.В = НЧ  (1+КВ  μ)=600 Па  (1+0,55  10)=3900 Па, НТЕР.В = НЧ  (1+КГ  μ)=2300 Па  (1+0,372  10)=10856 Па, де НЧ - втрати тиску від тертя при русі чистого повітря в матеріалопроводі, Па; КВ, КГ - експериментальні коефіцієнти КВ. =0,55, приймається по таблиці 11-37 (стор. 203) КГ визначається по формулі (С. 204): 1,25 1,25 КГ. = AГ  D/VГ =150  0,098 м/30 м/с =14,7/39,5=0,372, де АГ = 150. Втрати тиску у колінах визначаються НКОЛ. згідно з формулою (С. 204): НКОЛ = НКОЛ.Ч. (1+ ККОЛ.  μ) = 5  257,4 Па  (1+0,1464  10)=2574 Па. 2 UA 107659 U Коефіцієнт ККОЛ. визначають по формулі (С. 204): ' D  ОЛ .  V 5 10 15 20 25 30 35 40 45 1, 25 r   D m 590 0,098  1, 25 30  1     0,098  0,18    57,82 / 39,510,2040,18  0,1464, де r - радіус заокруглення коліна, м; В', м - експериментальні коефіцієнти (С. 204, табл. ІІ-38). Втрати тиску НКОЛ.Ч. визначаються формулою: 2 2 НКОЛ.Ч. = ΔКОЛ  ξКОЛ  (ρ  V /2)= 1  0;52  (1,1  30 /2) = 257,4 Па, де ΔКОЛ =1ξКОЛ = 0,52 - експериментальні коефіцієнти (С. 205, табл. 11-39, 11-40). Підбираємо циклон-розвантажувач аеросуміші по кількості повітря (С. 205) Q Ц.Р. і швидкості повітря VЦ.Р. у вхідному патрубку циклона-розвантажувача: 3 2 FЦ.Р. = QЦ.Р./(3600  VЦ.Р.)=800 м /год.  1,1 кг/кг/(3600  10,5 м/с) = 0,02328 м , 2 де FЦ.Р.- поперечне січення входу у циклон-розвантажувач, м ; QЦ.Р. - кількість газів з пилом, 3 що надходить в циклон-розвантажувач, м /год.; VЦ.Р. = 10,5 м/с - швидкість аеросуміші пилу з газами у вхідному патрубку циклона-розвантажувача, м/с; як циклон-розвантажувач, а також двох циклонів пилоуловлювачів приймаємо циклони типу УЦ. По таблиці 11-20 (С.169) за 2 циклон-розвантажувач приймаємо циклон УЦ-650 з площею вхідного патрубка FЦ.Р.=0,0262 м . Як другий ступінь очистки розраховуємо по площі входу у циклон-пилоуловлювач з урахуванням підсосів повітря у шлюзовому затворі, колекторі першого ступеня очистки в кількості Q ПІДС.Ц.Р = 3 130 м /год. 3 2 F2СТ.ОЧ. = 930 м /год.  1,1 кг/кг/(3600  12 м/с) = 0,02368 м . Відповідно за другий ступінь очистки буде також циклон УЦ-650. З врахуванням підсосів повітря в шлюзовому затворі і колекторі другого ступеня очистки. 3 QПІДС. 2 СТ. ОЧ = 100 м /год. З врахуванням підсосів повітря в шлюзовому затворі і колекторі третього ступеня очистки площа входу газів у третій ступінь очистки буде: 3 2 F3СТ.ОЧ = 1030 м /год.  1,1 кг/кг/(3600  11 м/с) = 0,0286 м . По таблиці ІІ-20 (С. 169) відповідно до вхідної площі як третій ступінь очистки буде циклон УЦ-700. Втрати тиску у циклонах УЦ визначаються по формулі (С. 206) 2 НЦ.Р, = ξЦ.Р.  ρЦР  (VЦ.Р. /2); де ξЦ.Р. =20D, DЦ.Р. - діаметр циклона-розвантажувача, ρЦ.Р. - густина повітря у циклоні3 розвантажувачі, кг/м . 3 Втрати тиску у циклоні-розвантажувачі будуть при ξ = 20  0,65=13; і ρЦ.Р. = 1,1 кг/м ; 3 2 VВХ.Ц.Р. = 800 м /год.  1,1 кг/кг/(3600 × 0,0262 м ) = 9,33 м/с, 2 НЦ.Р. =13 1,0 кг/кг  (9,33м/с /2) = 565,8 Па. 3 Втрати тиску у другому ступені очистки ξ = 13; і ρ2 СТ. ОЧ = 1/0 кг/м і 3 2 V2СТ.ОЧ.=930 м /год.  1,1 кг/кг /(3600 0,0262 м ) = 10,85 м/с, 2 Н2СТ.ОЧ.= 13 1,0 кг/кг  (10,85м/с /2)=765 Па. 3 Втрата тиску у третьому ступені очистки при ξ = 200,7=14; і ρ3СТ.ОЧ.= 0,9 кг/м , 3 2 V3СТ.ОЧ.= 1030 м /год.  1,23 кг/кг/(3600  0,0306 м ) = 11,5 м/с, 2 Н3СТ.ОЧ.=. = 14  0,9 кг/кг  (11,52м/с /2) = 833 Па. Загальні втрати тиску у трьох ступенях очистки будуть складати: ΣНЦ.ОЧ.= 566+765+833=2164 Па. Загальні втрати тиску у пневмотранспортній установці будуть становити: Н ПТ.У…+ = 0+388+25007+3900+10856+2574+0+2164+1000=45889 Па  46 кПа. У відповідності з таблицями ІІІ-43, ІІІ-29, ІІІ-30 (С. 262-264) для пневмотранспортної 3 установки з характеристиками: подачею QПТ. У. = 1150 м /год. і перепадом тиску ΗПТ.У. = 46 кПа остаточно вибраний компресор ЗАФ57К52Н з кількістю обертів nК=1260 об./хв. і шківом на компресорі діаметром 240 мм χ 8Β, електродвигуном 4A180S4 потужністю N Е/Д = 22 кВт, кількістю обертів nЕ/Д = 1470 об./хв., шківом діаметром 280 мм  8Β, укомплектований вісьмома ременями В-2500 мм. 50 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 55 Пневмотранспортна система збору і транспортування радіоактивного пилу і активного укриття реакторного блока атомної електростанції, що складається з двох: роторного компресора типу АФ (1), який використовується як порохотяг на всмоктування-втягування в себе аеросуміші, заповненого термостійким маслом, еластичного термостійкого пневмопроводу (2), з'єднаного з 3 UA 107659 U 5 однієї сторони з пневмопроводом (3) з нержавіючої сталі і з другої сторони з спеціальної конструкції соплом (4 рис. 1), яке водиться роботом (5) по даху реакторного блока для збирання радіоактивного пилу, триступінчатої очистки газів від цього пилу в циклонах типу УЦ (6, 7, 8), установлених послідовно один за одним, устаткованих шлюзовими затворами (11) для їх герметизації і вивантаження з них пилу. Комп’ютерна верстка О. Рябко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4