【摘要】：本文以江蘇省重點研發(fā)計劃省重點項目(BE2015129)和鎮(zhèn)江市重點研發(fā)項目(GY2016018)為支撐,對高溫熔鹽泵水力幾何參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。熔鹽由于其傳熱無相變、傳熱均勻、系統(tǒng)壓力低、安全可靠等優(yōu)點而成為重要的冷卻傳熱介質(zhì)。以高溫熔鹽為介質(zhì)的高溫熔鹽泵作為熔鹽堆一回路的主循環(huán)泵,是四代核電熔鹽堆的“心臟”,但是國內(nèi)外對其相關(guān)研究較少。隨著國內(nèi)制造業(yè)的逐漸發(fā)展,國內(nèi)有部分廠家開始在仿制國外產(chǎn)品的基礎(chǔ)上對熔鹽泵進(jìn)行國產(chǎn)化研究,但其產(chǎn)品大都僅用于化工生產(chǎn)流程中,對核電中熔鹽泵的研究較少,因此對高溫熔鹽泵的研發(fā)已經(jīng)成為當(dāng)前研究的重要課題。本文以Q=20.2m3/h,H=9m,n=1450r/min,最高工作溫度為500℃的高溫熔鹽泵樣機(jī)為研究對象,采用實用統(tǒng)計分析方法對其過流部件水力幾何參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計,通過數(shù)值模擬和試驗研究相結(jié)合的方法,分析了高溫熔鹽泵的內(nèi)部流動規(guī)律和轉(zhuǎn)子的應(yīng)力分布及變化。主要研究內(nèi)容有:1.對葉輪進(jìn)口直徑D0、葉輪葉片出口寬度b2、導(dǎo)葉葉片數(shù)Z等8個幾何參數(shù)進(jìn)行水力設(shè)計、正交優(yōu)化設(shè)計,獲得18組水力幾何參數(shù)模型。根據(jù)18組初步獲得的熔鹽泵樣機(jī)的數(shù)值模擬結(jié)果,通過逐步回歸分析、二次多項式回歸分析和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型分析的方法,得到3組水力幾何參數(shù)模型。在此基礎(chǔ)上,對以上3個水力模型進(jìn)行詳細(xì)的外特性數(shù)值模擬分析,最終獲得1組性能最優(yōu)的水力幾何參數(shù)組合模型。2.對熔鹽泵模型樣機(jī)進(jìn)行全流場數(shù)值模擬,分析熔鹽溫度對泵內(nèi)部流動規(guī)律的影響。結(jié)果表明:溫度對揚程和效率的影響不大;在相同流量下,當(dāng)溫度從300℃上升到400℃,葉輪流道內(nèi)的靜壓有明顯變小的趨勢;當(dāng)溫度從400℃上升到500℃,葉輪流道內(nèi)的靜壓變化趨勢不明顯。當(dāng)熔鹽泵的運行溫度為500℃時,在設(shè)計流量工況點,葉輪和導(dǎo)葉內(nèi)部有漩渦出現(xiàn),流體在導(dǎo)葉內(nèi)流動較前2個溫度紊亂。3.對熔鹽溫度為500℃時熔鹽泵進(jìn)水管、葉輪、空間導(dǎo)葉和出水管的壓力脈動進(jìn)行研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn)進(jìn)水管和出水管處的壓力脈動無明顯規(guī)律,出水管內(nèi)監(jiān)測點在小流量工況下會出現(xiàn)高頻壓力脈動。葉輪內(nèi)壓力脈動主頻變化規(guī)律和導(dǎo)葉葉片數(shù)相關(guān),壓力脈動波在導(dǎo)葉內(nèi)的衰減速度比葉輪快。4.基于Workbench對高溫熔鹽泵轉(zhuǎn)子進(jìn)行流固熱耦合,結(jié)果表明:當(dāng)流場條件相同時,葉片在流固熱和熱固耦合作用下的變形程度相差不大;流固熱耦合時葉片的最大變形量約為流固耦合時葉片形變量的40倍左右。通過熱固耦合發(fā)現(xiàn),葉片工作面最大變形位置出現(xiàn)在葉輪外緣處;流固耦合作用時,葉片應(yīng)變規(guī)律和熱固耦合時應(yīng)變規(guī)律相似;葉輪等效應(yīng)力最大的位置主要集中在葉輪出口處葉片和前、后蓋板接觸的區(qū)域;葉片與葉輪輪轂接觸的區(qū)域出現(xiàn)了不同程度的應(yīng)力集中現(xiàn)象。5.通過對熔鹽泵樣機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行強(qiáng)度分析,結(jié)果表明,樣機(jī)轉(zhuǎn)子部件滿足500℃的運行強(qiáng)度要求。
【圖文】：

統(tǒng)化石燃料相比，核能是一種較為清潔的能源，無有害氣體的釋發(fā)展的方向[4-6]，但是 2011 年發(fā)生在日本的核電站爆炸事故讓世的發(fā)展開始慎重起來[7-8]。從核電的發(fā)展來看，早期核電站的建核能利用的可行性，從第三代核電站開始，核能的發(fā)展開始進(jìn)入，世界各地建設(shè)了大量的核電站[9-10]。但是核電站事故的發(fā)生使重視核電站安全性能的問題[11-12]。目前，世界各國都在不同程度電反應(yīng)堆的研究[13-14]。，最具前景的第四代反應(yīng)堆主要有六種[15]：鉛冷卻快堆(LFR)、體冷卻快堆(GFR)、超臨界水冷堆(SCWR)、超高溫氣冷堆(VH堆(SFR)，，圖 1.1 為第一代到第四代堆型示意圖，表 1.1 為四代反比。

結(jié)構(gòu)示意圖
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TL426

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2668194