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文檔簡(jiǎn)介
1、我國(guó)正逐漸應(yīng)用第三代核電技術(shù)主泵,消化吸收核主泵關(guān)鍵性技術(shù)并自主化研發(fā)成為我國(guó)目前發(fā)展核電的關(guān)鍵問題。本文研究核主泵水力部件相關(guān)不可壓縮流體密封特性,設(shè)計(jì)較高經(jīng)濟(jì)性和安全性的新型密封。
在核電站壓水堆中,核主泵是唯一的旋轉(zhuǎn)設(shè)備,被稱為核電站“心臟”設(shè)備,其可靠、高效運(yùn)行是核電站安全運(yùn)行的核心保障。核主泵葉輪的輪蓋和輪盤與靜止部件間存在動(dòng)靜間隙。輪蓋外表面間隙泄漏失控會(huì)造成大量泄漏流返回到葉輪進(jìn)口,并且干擾主流場(chǎng),導(dǎo)致核主泵效率
2、下降以及揚(yáng)程降低,這可能帶來反應(yīng)堆制冷劑供給不足,產(chǎn)生溫度過高的危險(xiǎn),所以采用合理的密封結(jié)構(gòu)控制間隙泄漏成為保證核主泵高效運(yùn)行的重要問題。同時(shí),密封流體為葉輪提供附加剛度、阻尼和慣性系數(shù),具有良好動(dòng)力特性的密封結(jié)構(gòu)是葉輪安全穩(wěn)定運(yùn)行的保證。因此,研究開發(fā)兼顧安全性和經(jīng)濟(jì)性的水力密封成為核主泵水力部件研究的關(guān)鍵課題。
首先,本文研究數(shù)值計(jì)算方法及湍流模型對(duì)不可壓縮流體密封計(jì)算的影響,分別從流場(chǎng)模擬和動(dòng)力特性系數(shù)兩方面進(jìn)行對(duì)比,結(jié)
3、合實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析各數(shù)值計(jì)算方法及湍流模型在模擬泵內(nèi)密封及間隙流動(dòng)的特點(diǎn),同時(shí)對(duì)本文研究方法的可靠性進(jìn)行了驗(yàn)證。
其次,本文討論了混流泵葉輪軸向力的計(jì)算。口環(huán)密封的設(shè)置改變了葉輪輪蓋和固定部件的間隙的壓力分布,從而改變?nèi)~輪所受軸向力。本文對(duì)理論公式和CFD兩種軸向力求解方法進(jìn)行討論,同時(shí)分析口環(huán)密封對(duì)軸向力的影響,得出了軸向力隨間隙增大而增大的結(jié)論。
再次,不可壓縮流體密封特性是本文的主要研究?jī)?nèi)容,分為泄漏特性和動(dòng)力特性
4、兩條研究路線。本文把動(dòng)力特性系數(shù)與流體參數(shù)(壓力和速度)聯(lián)系起來,用流場(chǎng)參數(shù)極坐標(biāo)變換法預(yù)測(cè)泵輪蓋外表面狹長(zhǎng)間隙流體或者光滑環(huán)形密封間隙流體在高轉(zhuǎn)速工況下容易產(chǎn)生負(fù)直接剛度和較大的交叉剛度,可能造成葉輪渦動(dòng)失穩(wěn),而槽道式密封的剛度特性優(yōu)于光滑環(huán)形密封,直接剛度通常為正值且交叉剛度較小,比等截面光滑密封更加穩(wěn)定。但槽道式密封的問題在于直接剛度較小,不能為葉輪提供足夠的彈性支承,而螺旋密封的剛度特性優(yōu)于槽道式密封,直接剛度較大,而且交叉剛度
5、為負(fù)值,有抑制旋轉(zhuǎn)部件渦動(dòng)的效果。本文為了進(jìn)一步提高密封的直接剛度,設(shè)計(jì)了楔槽弧線密封,這種密封結(jié)構(gòu)為核主泵葉輪提供穩(wěn)定支承。
在泄漏特性方面,本文用摩擦系數(shù)做為泄漏特性的研究參數(shù),研究核主泵工況下槽道式密封的槽道摩擦系數(shù)隨矩形形狀的變化規(guī)律,得到較高摩擦系數(shù)矩形槽道密封。而螺旋密封的泵送效應(yīng)進(jìn)一步提高了摩擦系數(shù),在不同螺旋角度的螺旋密封中,20度和30度螺旋密封摩擦系數(shù)超過矩形槽道密封的摩擦系數(shù),證明了螺旋密封具有更高的經(jīng)濟(jì)
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