【摘要】：核電是一種安全、清潔、高效的能源,得到了廣闊的應(yīng)運,核電技術(shù)也隨之不斷的進步。核主泵用于驅(qū)動冷卻劑在反應(yīng)堆冷卻系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)流動,將核電站一級回路中產(chǎn)生的大量能量傳遞給二級回路,其性能表現(xiàn)和可靠運行直接影響到核電站的發(fā)電能力和安全。因此,研究性能良好、運行穩(wěn)定的核主泵水力模型對于核電站的高效、平穩(wěn)工作具有重要的意義。本文通過CFD數(shù)值模擬技術(shù)和試驗研究相結(jié)合的方法,分析研究了所設(shè)計的核主泵模型泵在定常和非定常條件下的內(nèi)部流動特性,通過試驗方法驗證了所采用的數(shù)值模擬方法的準確性。基于此,進一步研究了導(dǎo)葉和壓水室結(jié)構(gòu)的變動對于核主泵性能的影響,為核主泵的優(yōu)化設(shè)計提供了重要的理論依據(jù)。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:(1)核主泵的內(nèi)部流動特性及其壓力脈動通過對自主設(shè)計的CAP1400核主泵模型進行全工況流動分析,并進行試驗參照對比,分析數(shù)值模擬方法對核主泵內(nèi)部流動情況模擬和現(xiàn)實試驗的符合程度。同時在穩(wěn)態(tài)模擬的基礎(chǔ)上,進一步對模擬泵非定常流動內(nèi)部壓力脈動進行監(jiān)測,分析造成壓力脈動的原因。(2)導(dǎo)葉軸面幾何參數(shù)對核主泵性能的影響通過改變導(dǎo)葉出口寬度,參考離心泵葉輪軸面流道前后蓋板流線設(shè)計方法,重新設(shè)計導(dǎo)葉軸面流道形狀,并通過檢驗過水斷面面積變化,保證導(dǎo)葉軸面流道過水斷面面積平緩光滑變化,保證新設(shè)計的流道流動順暢,結(jié)構(gòu)合理。通過數(shù)值模擬計算,得到了如下結(jié)論:大流量工況下,導(dǎo)葉出口寬度較小的模型泵效率及揚程相對會有較大的降低,在0.8Q_d、0.9Q_d下各對比方案揚程最大差值分別為0.05m和0.33m,效率差距也較小。在1.1Q_d、1.2Q_d下的導(dǎo)葉出口寬度較小的模型與原始方案相比,揚程降低1.19m和1.24m。效率降低6.86%和7.77%;隨著導(dǎo)葉出口寬度的增大,導(dǎo)葉內(nèi)流動損失會有所增大,壓水室內(nèi)流動損失會有所減小,整泵效能的變化是這兩者共同影響的結(jié)果。隨著導(dǎo)葉出口寬度的增大,壓水室內(nèi)流對導(dǎo)葉出口處流動狀態(tài)的的干擾增強,使導(dǎo)葉出口位置產(chǎn)生了回流和漩渦,這是大導(dǎo)葉出口寬度條件下,導(dǎo)葉內(nèi)損失增大的主要原因。(3)壓水室軸面面積變化對于核主泵性能的影響核主泵的壓水室是等截面的環(huán)形壓水室。這導(dǎo)致了壓水室內(nèi)的流動是整個泵段最為紊亂的,其內(nèi)部充斥著大量各種尺度的漩渦。對截面面積不同的設(shè)計方案進行全流場水力計算,得到如下結(jié)論:在設(shè)計工況下,截面面積在一定范圍內(nèi)的變化對核主泵運行狀態(tài)產(chǎn)生的影響很小,3方案揚程值效率基本相同,揚程值依次為17.96m、17.92m、17.95m,效率值依次為85.14%、85.23%、85.31%。但偏離設(shè)計工況,壓水室截面面積變化會對核主泵的揚程和效率產(chǎn)生較大的影響。適度增大截面面積,能夠提高核主泵的揚程和效率,如在1.2Q_d流量條件下,較大截面面積的方案較原始方案,揚程和效率分別提高了0.6m和2.15%。而且能夠優(yōu)化壓水室內(nèi)流結(jié)構(gòu),減小壓水室內(nèi)的壓力梯度,降低壓水室內(nèi)的流速,使壓水室內(nèi)壓力分布和速度分布更為均勻。而偏小的截面面積會使得壓水室內(nèi)的損失增大。
【圖文】：

電能供應(yīng)能力不斷增強，管理體制機制不斷完善作也日益密集，為我國的現(xiàn)代化建設(shè)打好了能源基礎(chǔ)。2017 年容量超過了 17 億千瓦以上。1978 年到 2017 年這幾十年里，我長速度創(chuàng)造了世界紀錄，年均增速達到 9.3%。隨著能源產(chǎn)業(yè)結(jié)風能、太陽能等清潔能源的開發(fā)利用日益受到關(guān)注。自從改革主研發(fā)、制造的秦山核電站和合作建造的大亞灣核電站開啟了局面。繼 1991 年秦山核電站和 1994 年大亞灣核電站建成投，截至 2017 年底核電裝機容量達到 3582 萬 KW錯誤!未找到引用源。是否能夠安全穩(wěn)定的運行一直被人們的高度質(zhì)疑和警惕著，放導(dǎo)致自然環(huán)境遭受破壞，對水源、土壤、空氣造成輻射性污染的概率大大增高。對于人類而言，受核輻射影響會增大致癌幾身體畸形。2011 年日本福島核電站核泄漏事件造成的人員傷亡壞和之后長期的社會問題，引起了世界各國對于核安全問題的展也進入了冷凍期，對使用中的核電站也進行了嚴格的安全檢

核主泵導(dǎo)葉與壓水室結(jié)構(gòu)對其性能的影響分析2012 年 5 月，國務(wù)院指出民用核設(shè)備安全和質(zhì)量是有保障的，我國的核電事業(yè)重新迎來了春天。憑借其遠高于第二代核電站的安全性優(yōu)勢，目前正在建設(shè)的核電站基本都是第三代錯誤!未找到引用源。。當前三代核電技術(shù)主要包括：歐洲的 EPR（采用增加能動安全系統(tǒng)保證安全），美國的 AP1000（大量采用非能動的安全設(shè)置），我國的華龍一號（兼有 AP1000 及 EPR 的特點）。浙江三門核電站是國務(wù)院正式批準實施的首個采用世界最先進的第三代先進壓水堆核電（AP1000）技術(shù)的依托項目，耗資 250 億，裝機總?cè)萘繉⑦_到 1200 萬 KW 以上，超過三峽電站總裝機容量。我國《核電中長期發(fā)展規(guī)劃（2011- 2020 年）》提出的到 2020 年核電在電力總裝機容量中要占到 4%的比例，目前還距離這一目前還存在著較大的距離。未來，核電基于安全，清潔，高效的優(yōu)勢必將得到更為廣闊的應(yīng)運，核電技術(shù)也將得到進一步的發(fā)展[4]。1.3 核主泵簡介
【學位授予單位】：蘭州理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TM623

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本文編號：2632815