【摘要】：余熱排出泵是唯一一種安放在核島安全殼內(nèi)的核電站二級泵,同時作為核電站余熱排出系統(tǒng)的關鍵設備,存在于一級回路系統(tǒng)中,它主要的功能是排出系統(tǒng)中的余熱,它的運行穩(wěn)定性直接影響著核電站的運行安全具有非常重要的作用。由于開機排氣的過程中造成余熱排出泵處于復雜的氣液兩相流動狀態(tài),泵的揚程和效率均會出現(xiàn)較大的影響,且其泵內(nèi)部流動特性表現(xiàn)得就更為復雜且不易捕捉。因此在氣液兩相流工況下,對余熱排出泵流動機理和特性展開研究,對其設計以及核電站安全穩(wěn)定性都有重要的意義。通過對余熱排出泵水力模型進行設計,本文在氣液兩相流工況下,基于數(shù)值計算方法計算了泵內(nèi)部流場,得到了余熱排出泵內(nèi)整個流場的流動特征,結論如下:(1)對設計的余熱排出泵進行了單相定常計算,得到了其外特性性能曲線圖和內(nèi)部流場流動規(guī)律,同時對余熱排出泵樣機進行了外特性試驗驗證,數(shù)值計算結果與試驗結果變現(xiàn)為良好的匹配性。(2)基于對泵內(nèi)壓力脈動產(chǎn)生機理分析,在3個典型流量0.8Q、1.0Q和1.2Q工況下,研究了不同含氣率10%、15%、20%和30%對余熱排出泵的內(nèi)部流場的影響,得到了其外特性變化特征,還分析了泵內(nèi)壓力脈動分布特性。(3)定義了導葉周向相對位置安放角α,在設計流量下以及4個含氣率10%、15%、20%和30%工況下,研究了不同導葉周向安放角度0、10°、20°和40°對余熱排出泵內(nèi)部流場的影響特性,得到了其外特性變化特征,研究了葉輪與導葉動靜干涉作用下葉輪徑向力的變化規(guī)律,同時還得到了余熱排出泵在不同含氣率下的內(nèi)部流場特性。通過對余熱排出泵氣液兩相流工況下的研究,旨在揭示泵在運動過程中的流動特性,特別是泵內(nèi)氣液混合所表現(xiàn)出來的復雜流動特征,進而為余熱排出泵的設計和優(yōu)化提供一定的理論依據(jù)和參考。同時由于本文僅在3個流量工況下研究了余熱排出泵的特性,后續(xù)的研究可以在小流量和大流量工況下做更深入的研究,而且還可以對余熱排出泵高溫高壓真實的運行工下進行研究分析,為工程應用奠定理論基礎。
【學位授予單位】：浙江工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TM623
【圖文】：

全球溫室效應越來越顯著，全球氣候變暖、溫室氣體排放，另一方面全球化石能源面臨枯竭，能源危機也逐漸加劇，在這種情形下，核能是解決上述環(huán)境和能源危機的出路之一[1-3]。核電是幾乎對大氣零排放的清潔能源，同時又是高效的能源，積極發(fā)展核電和推進核電建設，不僅能響應經(jīng)濟和社會對可持續(xù)能源發(fā)展的需求，還能減少煤電對環(huán)境的破壞，維護環(huán)境[4-5]，核電站如圖 1-1 所示。另外，核電的發(fā)展有利于我國實現(xiàn)電力工業(yè)結構優(yōu)化和可持續(xù)發(fā)展，提升我國綜合國力。國家重點基礎研究發(fā)展計劃（"973計劃"）自一九九七年制定實施以來始終堅持面向國家重大需求，立足國際科學發(fā)展前沿，解決中國經(jīng)濟社會發(fā)展和科技自身發(fā)展中的重大科學問題。計劃中指出大力發(fā)展核能是針對我國能源供應緊張、石油安全問題凸現(xiàn)、能源效率低下、環(huán)境污染嚴重、可持續(xù)發(fā)展壓力巨大的嚴峻形勢的重要出路之一[6]。二 00 七年十月，《國家核電發(fā)展專題規(guī)劃(2005-2020 年)》正式得到了國務院批準，該規(guī)劃確定了我國的核電發(fā)展的思路是走引進、消化和吸收，然后自主創(chuàng)新的路線，首先是要全面攻破第三代百萬千瓦級壓水堆核電站工程設計和設備制造技術，到 2020 年形成較大規(guī)模批量化建設中國品牌核電站的能力[7-9]。

在百萬千瓦核電站中的重要設備中，余熱排出泵是唯一一種安放在核島安全殼內(nèi)的站二級泵，同時作為 RRA 的重要組成部分，它的運行穩(wěn)定性直接影響著核電站的安全，具有非常重要的作用[12]。余熱排出泵存在于一級回路系統(tǒng)中，在反應堆停的過程中，反應堆冷卻劑通過余熱排出泵流經(jīng)到 RRA 熱交換器，然后回到反應堆容器中，并在兩者之間循環(huán)運動，使反應堆中的余熱排放出去，從而確保核電廠正常停堆和非正常停堆仍能穩(wěn)定運行狀態(tài)。與此同時在眾多核電廠中，余熱排出泵到低壓安全注射功能[13-14]。余熱排出泵結構圖如圖 1-2 所示，其結構形式一般為單級單吸、臥式、后開門式，并由中心線支承。其中多采用水平吸入、豎直方向排出的結構形式。葉輪外端并有徑向?qū)~，起到平衡徑向力的作用，壓水室為環(huán)形結構，其結構如圖 1-3 所示由于其在核電領域特殊的運用場合，設計壽命需達到 40 年，而且要求其 Q-H 曲線在從最小流量到最大流量變化范圍內(nèi)不會出現(xiàn)過大的變動，且在規(guī)定的任何工況下有汽蝕現(xiàn)象產(chǎn)生。其振動頻率必須控制在 10~1000 Hz 范圍內(nèi)，同時還對其作常溫8℃熱沖擊試驗等。

圖 3-1 葉輪流體域重要過流部件，它主要起著過流作用，改3 2D =（ 1 .03 ~ 1.05）D 轉(zhuǎn)速較高或尺寸較小時取大值，反之取b32之差最小不應小于 2mm，一般推薦導葉b3=（1.15~1.25）b2Zd 4~10 片，要求喉部濕周盡可能小，使該

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本文編號：2766539