CN103452909A - 一种核主泵泵体的设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种核主泵泵体的设计方法。其特征在于将泵体涡室流道各截面的面积设计为相等，使泵体呈类似球形结构，使泵体满足高温高压的需求，且流道的面积由特定的公式确定。通过出口扩散段扩散角及进口收缩角的大小来尽可能的减小涡室内部的回流及压力波动幅值，将涡室冷却剂的入流位置设计为中间入流，通过上述方式达到提高泵体水力性能的目的。
Description
技术领域
本发明涉及流体机械，特别涉及一种核主泵泵体的设计方法。
背景技术
核反应堆冷却剂主循环泵（简称“核主泵”）是核电站一回路系统中唯一高速旋转设备，也是最关键的核动力设备之一，位于反应堆与蒸汽发生器之间，主要用于驱动核岛内高温、高压及强辐射冷却剂在一回路循环，将反应堆芯核裂变产生的热能传递给蒸汽发生器产生蒸汽，推动核岛外的汽轮机发电。核主泵的过流部件主要由叶轮、导叶和泵体组成，叶轮主要起将机械能转换为冷却剂的压力能和动能的作用，导叶主要起导流和将部分速度能转换为压力能的作用，泵体主要起导流及安全保护作用。由于核安全是电站非常重要的问题之一，而核主泵又是在高温高压的环境下工作，因此设计出一种能保证核主泵在高温高压环境下工作安全的泵体非常有必要。同时核主泵效率也是核主泵设计时应该注意的问题，要尽可能的提高核主泵各过流部件的效率，以此来节约核主泵能量的消耗。因此设计出一种既能满足核主泵安全要求又能尽可能提高核主泵效率的泵体非常重要。
发明内容
本发明提供了一种核主泵泵体的设计方法。通过控制几个泵体的重要设计参数的设计方法，来实现泵壳满足高温高压及尽可能提高泵效率的要求。
实现上述目的所采用的技术方案是:
（1）控制涡室流道各截面的面积
为了满足对泵体高温高压的要求，将涡室流道的各截面面积设计为一样，这样泵体将呈现类似球形结构，从而满足高温高压对泵体结构的需要。涡室截面的面积一般用速度系数法确定，由于核主泵的泵体结构和一般泵的结构不一样，泵内部冷却剂的流动规律也不符合自由漩涡理论，因此一般泵的涡室截面面积的确定方法，不适合核主泵涡室截面面积的确定。本设计方法中涡室截面的面积由以下公式确定。
F=（1.1~1.13）Q/v
式中：
V： 涡室断面的平均速度；
K： 速度系数（0.3<k<0.6），比转数小取大值，比转速大取小值；
H： 泵的单级扬程， 单位：米；
Q： 泵的流量， 单位：立方米/小时
（2）出口扩散角的选择
由于为了满足核主泵泵体高温高压的需要，将泵体各界面的面积设计为相等，这样导致了冷却剂在泵体内的流动不符合自由漩涡理论，主泵泵体内部尤其是出口附近存在回流现象，从而使能量在泵体内损失较大。研究发现：扩散角越小，泵壳出口对流体的约束越差，回流则越严重；但是扩散角也不能过大，过大的扩散角会使出口冷却剂的流速增大，增加流动损失。为了尽可能的提高核主泵的工作效率，节约能源，因此，从将出扩散段设计为最佳的扩散角，以达到提高泵效率的目的。本发明将泵体出口扩散角设计为12°~16°，这样会使泵内的回流最少，压力脉动最小，进而达到提高泵性能的目的。
（3）涡室入流位置
导叶安放在泵体的正中间，这样冷却剂从泵体中间入流涡室流道，这样使泵的水力性能更高。
（4）涡室截面形状
涡室的截面形状对泵内部的流场及泵的性能影响不大，一般设计时在满足泵整体结构需要的前提下，应尽量的将涡室截面的形状设计的较为对称。
一种核主泵的泵体，其结构主要包括：进口段、涡室、扩散段、底座等组成。涡室截面面积采用上述涉及方法确定，出口扩散段的扩散角控制在12°~16°。泵盖进口段采用收缩性进口，收缩角控制在10°左右。
本发明的有益效果是：本设计方法设计的泵体能够满足核主泵对泵壳高温、高压的要求，提高核主泵的安全性，同时也具有良好的水力性能，能够尽可能的提高泵的效率。
附图说明
图1是本发明一个实施例的一个剖面图
图2是同一个实施例的主视图
图中： 1.进口管道，2. 底座，3. 涡室，4.扩散段，5 轴承支座，6 出口扩散角，7 进口收缩角。
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。它主要由进口管道（1），底座（2），涡室（3），扩散段（4），轴承支座（5）等组成。进口管道采用收缩短，进口收缩角在10°，出口扩散段控制在12°~16°，各涡室的截面面积相等，截面的形状在满足结构需要的前提下应尽可能的对称，其面积的计算公式为：
F=（1.1~1.13）Q/v
式中：
v： 涡室断面的平均速度；
k： 速度系数（0.3<k<0.6），比转数小取大值，比转速大取小值；
H： 泵的单级扬程， 单位：米；
Q： 泵的流量， 单位：立方米/小时。
Claims (2)
1.一种核主泵泵体的设计方法，通过控制涡室流道各截面的面积，出口扩散段的扩散角和进口收缩段的收缩角来实现设计出一种能满足高温高压需要及高水力性能的核主泵泵体，涡室流道各截面的面积均相等，其面积由以下公式确定：
F=（1.1~1.13）Q/v
v 涡室断面的平均速度；
k 速度系数（0.3<k<0.6），比转数小取大值，比转速大取小值；
H 泵的单级扬程， 单位：米；
Q 泵的流量， 单位：立方米/小时。
2.如权利要求1所述的一种核主泵泵体的设计方法，其特征是:进口收缩段的收缩角控制在10°左右，出口扩散段的扩散角控制在12°-16°，涡室的入流位置在泵体的中间。
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| CN (1) | CN103452909A (zh) |
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