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一种核主泵泵体的设计方法技术

技术编号:10249152 阅读:145 留言:0更新日期:2014-07-24 03:55
本发明专利技术涉及一种核主泵泵体的设计方法,特别涉及一种核主泵泵体的设计方法。它通过控制泵体流道截面的过流面积、泵体出口段扩散角和泵体出口面积的方法来达到使泵体得到较高的水力性能及使泵体具有较强的安全保护作用。将泵体流道各截面的过流面积设计为相等,使泵体呈类似球形结构,可以提高核主泵泵体的安全保护作用。将泵体流道各截面的过流面积和泵体出口面积控制在一定范围内,并与导叶出口面积满足一定关系,可减小流动损失,提高泵体的水力性能,将泵体出口段的扩散角控制在一定范围内时,可以使出口流动更加稳定,泵体类似隔舌处回流、漩涡较少。

【技术实现步骤摘要】
一种核主泵泵体的设计方法
本专利技术涉及一种核主泵的主要过流部件的设计方法,特别涉及一种核主泵泵体的设计方法。
技术介绍
在核反应堆冷却剂系统中,核主泵是唯一的高速旋转设备,也是一回路压力边界设备。在核电站一回路中,核主泵用于驱动冷却剂在RCP(反应堆冷却系统)系统内循环流动,连续不断地把堆芯中产生的热量传递给蒸汽发生器,以确定反应堆的温度维持在一定范围内,防止因堆芯温度过高而引发的一系列核事故的发生,使核电站能稳定、正常的工作。核主泵的主要过流部件包括泵体、叶轮和导叶,叶轮主要起能量传递作用,将轴的机械能转化为冷却剂的动能和压力能,推动冷却剂在一回路系统中循环运动;导叶主要起收集从叶轮流出的冷却剂以及将冷却剂部分的速度能转化为压力能,减小能量损失;泵体的作用一方面是是安全保护作用,防止高温高压的冷却剂从泵内流出,另一方面的作用是收集从导叶出口流出的冷却剂,并将部分速度能转化为压力能。由此可见泵体对核主泵至关重要,设计出高水力性能的泵体对核主泵的效率的提高,发电成本的节省,以及核电站的安全有重大意义。目前泵体主要是螺旋形结构,泵体的设计方法也大都是正对这种螺旋形结构的泵体而言的,而由于核主泵在高温高压的环境下工作,从而要求核主泵泵体具有足够的安全保护作用,即对核主泵泵体的耐高压和耐高温性能有要求较高,而用普通方法设计的螺旋形结构的泵体往往不能很好的满足核主泵耐高温和耐高压的需要,因此提出一种新的耐高温和耐高压泵体结构,即具有足够安全保护作用的泵体非常有必要;核主泵的功率很大,为了减小能量损失,节约发电成本,应该尽可能的提高核主泵的效应,因此设计出具有更高水力效率的核主泵泵体对提高核主泵的整体效率、节约能源有重要意义。
技术实现思路
为了解决上述问题,本专利技术提供了一种核主泵泵体的设计方法。通过控制泵体各截面的过流面积、泵出口面积以及泵出口扩散角等参数来达到提高核主泵水力性能和增强核主泵泵体的安全保护作用。实现上述目的所采用的技术方案是:(1)为了提高核主泵的安全保护作用,将核主泵泵体流道的各截面的过流面积设计为相等,这样使核主泵的泵体呈类似球形,这种结构有利于核主泵的探伤及结构受力的对称性,从而提高核主泵泵体的安全保护能力。(2)泵体流道截面过流面积为了提高泵体的水力性能,采用将泵体内液体的流速控制在一定范围之内,使导叶内的液体从导叶出口到泵体再到泵出口的流动过程中能量损失最小。泵体流道是指流体在泵体内的流动区域,该区域是由叶轮、导叶和泵体内壁面所围成的一个流动空间,是泵体流道各截面的过流面积的控制方程为:F3=(0.77~1.25)F2,比转速ns大于400时取小值0.77,比转速ns小于400时取大值1.25;(1)F2=b2·D2·π(2)D2——导叶出口直径b2——导叶出口宽度F2——导叶出口面积F3——泵体各截面的过流面积(3)泵出口面积泵出口面积也和泵的能量损失有着重大关系,当导叶出口面积和导叶出口面积满足一定关系时,可以尽可能的减小泵的能量损失,泵的出口面积由下式决定:F4=ns·F2/4=π·D42/4(3)(4)n——泵的转数,单位r/min;D4——泵出口处的直径;Q——泵设计工况点的流量,单位m3/sH——泵设计工况点的扬程,单位m;F4——泵出口面积;ns——泵的比转数;(4)泵体出口段扩散角扩散角的大小,对提高核主泵的水力效率和扬程均有较大作用,合适的扩散角能够减小核主泵类似隔舌处的压力波动及液体的回流,还能时出口段液体的流速分布更加均匀,进而提高泵的水力性能。根据相关计算可得出当扩散角取为14°-18°时,泵的水力性能会比较高,经优化试验,泵体出口段的扩散角取15°为最佳。本专利技术的有益效果是:本设计方法设计的泵体使核主泵尽可能的具有较高的水力性能,以及时泵体满足安全保护作用的要求。附图说明图1是本专利技术一个实施例的核主泵泵体的中间截面剖面图。图2是本专利技术一个实施例的核主泵泵体的主视图。图3是泵专利技术一个实施例核主泵的结构图。图中:1.泵体前泵盖,2.泵体底座,3.泵体壁面,4.泵体出口段,5.轴承支座,6.出口扩散角,7.出口直径,8.导叶出口宽度,9.导叶出口直径,10叶轮,11泵体,12.导叶。具体实施方式图1和图2共同确定了这个实施例的泵体形状。是一种前开式的泵体,它具有叶轮盖板前泵盖(1)、泵体出口段(4)、轴承支座(5)等结构组成。通过控制出口段的扩散角(6)、出口直径(7)及过流截面的面积的方法来实现提高泵体的水力性能及泵体的安全保护作用。本专利技术通过以下几个关系式来确定泵体过流截面面积和泵体出口面积:F3=(0.77-1.25)F2,比转速大时取小值,比转速小时取大值;F2=b2·D2·πF4=ns·F2/4=π·D42/4出口段的扩散角控制在14°-18°,经优化试验,泵体出口段的扩散角取15°为最佳,这样可以使出口段的流速分布均匀,类似隔舌处的回流、漩涡较少,从而提高泵的水力性能;将泵体流道各截面的过流面积设计为相等,这样能提高泵体的安全保护作用,时核主泵工作更加稳定,能够降低核电站核事故发生的可能性。以上,为本专利技术专利参照一个实施例做出的具体说明,但是本专利技术并不限于上述实施例,也包含本专利技术构思范围内的其他实施例或变形例。本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种核主泵泵体的设计方法,其特征在于,包括泵体流道各截面过流面积的确定、泵体出口面积的确定,以及泵体出口段扩散角的选取:泵体流道截面过流面积及泵体出口面积通过以下计算公式确定: F3=(0.77~1.25)F2  , 比转速ns大于400时取小值0.77,比转速ns小于400时取大值1.25;F2=b2·D2·π;F3=ns·F2/4=π·D42/4;D2——导叶直径,单位m;b2——导叶出口宽度,单位m;F2——导叶出口面积,单位m2;F3——泵体各截面的过流面积,单位m2;n——泵的转数,单位r/min;D4——泵出口处的直径,单位m;Q——泵设计工况点的流量,单位m3/sH——泵设计工况点的扬程,单位m;F4——泵出口面积,单位m;ns——泵的比转数;泵体出口段的扩散角控制在14°‑18°范围内。

【技术特征摘要】
1.一种核主泵泵体的设计方法,其特征在于,包括泵体流道各截面过流面积的确定、泵体出口面积的确定,以及泵体出口段扩散角的选取:泵体流道各截面过流面积及泵体出口面积通过以下计算公式确定:F2=b2·D2·π;比转速ns大于400时,F3=0.77F2;比转速ns小于400时,F3=1.25F2;D2——导叶直径,单位m;b2——导叶出口宽度,单位m;F2——导叶出口面积,单位m2;F3——泵体流道各截面过流面积,单位m...

【专利技术属性】
技术研发人员:付强王秀礼朱荣生
申请(专利权)人:江苏大学
类型:发明
国别省市:江苏;32

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