CN104929984A - 一种核电系统及其余热排出泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种余热排出泵，包括泵体、安装于泵体内的导叶和与导叶的出口连接的蜗壳，蜗壳的流道截面由蜗壳的入口至蜗壳的出口逐渐增大，蜗壳的出口与排出筒连通，排出筒为具有锥度的筒，排出筒的截面由排出筒的入口至排出筒的出口逐渐增大；排出筒的轴线与蜗壳的出口处主流向的夹角范围为10°至60°。本发明扩大了流体的压力，保证了蜗壳内部流体流动的均匀性；可以避免蜗壳出口的流体在进入排出筒时造成流动的紊乱和分离，保证了流动的顺畅。本发明将流体的脉动降低，同时消除由于流体漩涡运动造成的流动损失，泵壳受力得到改善，泵的水力效率也可以明显提高。本发明还公开了一种包括上述余热排出泵的核电系统。

Description

一种核电系统及其余热排出泵

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，特别涉及一种余热排出泵。此外，本发明还涉及了一种包括上述余热排出泵的核电系统。

背景技术

余热排出泵是核二级泵之一，是保证核电站安全的重要设备之一。主要由叶轮、导叶和蜗壳等主要过流元件组成。其中，蜗壳起着收集导叶流出的液体并将加压后的液体通过管道排出的作用，通常由于导叶内部的流速过高，蜗壳能够起到一定的升压作用。

现有的设计中，考虑到泵壳的力学性能，往往将泵壳设计成对称型的，蜗壳设计成筒状而在周向截面不变，排出筒与蜗壳采用垂直连接。

然而，在现有的设计方法中水流在蜗壳和排出筒中的流动呈现出非常紊乱的状态。在蜗壳周向上的流动速度变化非常大，造成压力的不均匀，在排出筒进口之后的部分，流动分离现象更为严重，通常会出现一个大的漩涡占据了流道的大部分面积，从而对主流形成了堵塞，加速主流的同时耗散了大量的能量，同时压力的不均匀性也影响了泵壳的受力均匀性。这种流体的非稳定流动和受力的不均匀性不仅使泵壳的受力出现脉动和严重的不对称性，更加大了泵壳的振动，同时也使泵的水力性能大大下降。

因此，如何降低蜗壳和排出筒内的流动损失，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种余热排出泵，该余热排出泵降低了蜗壳和排出泵内的流动损失，具有较高的水利性能。本发明的另一目的是提供一种包括上述余热排出泵的核电系统。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种余热排出泵，包括泵体、安装于所述泵体内的导叶和与所述导叶的出口连接的蜗壳，所述蜗壳的流道截面由所述蜗壳的入口至所述蜗壳的出口逐渐增大，所述蜗壳的出口与排出筒连通，所述排出筒为具有锥度的筒，所述排出筒的截面由所述排出筒的入口至所述排出筒的出口逐渐增大；所述排出筒的轴线与所述蜗壳的出口处主流向的夹角范围为10°至60°。

优选地，沿所述蜗壳内的主流向，所述流道截面的面积增大倍数的范围为1.02至1.05。

优选地，沿所述蜗壳内的主流向，所述面积增大倍数恒定。

优选地，沿所述蜗壳内的主流向，所述面积增大倍数为1.03。

优选地，所述排出筒的轴线与所述蜗壳的出口处主流向的夹角为30°。

优选地，所述排出筒与所述蜗壳的出口的连接面为平滑过渡曲面。

优选地，所述流道截面为圆形流道截面或椭圆形流道截面。

一种核电系统，包括余热排出泵，所述余热排出泵为如上述任意一项所述的余热排出泵。

本发明提供的余热排出泵中，蜗壳的流道截面由蜗壳的入口至蜗壳的出口逐渐增大，蜗壳的出口设置有与蜗壳出口连通的排出筒，排出筒的筒径为扩张型，排出筒的轴线与蜗壳的出口处主流向的夹角范围为10°至60°。本发明将蜗壳截面设置为由入口至出口不断增大的变截面结构，通过蜗壳截面的增大可以使进入蜗壳的流体流速降低，一定程度上的扩大了流体的压力，保证了蜗壳内部流体流动的均匀性；在此基础上，将排出筒的轴线设置与蜗壳出口的主流向夹角范围为10°至60°，可以避免蜗壳出口的流体在进入排出筒时造成流动的紊乱和分离，保证了流动的顺畅。本发明将流体的脉动降低，同时消除由于流体漩涡运动造成的流动损失，由此，泵壳受力得到改善，泵的水力效率也可以明显提高。本发明还提供了一种包括上述余热排出泵的核电系统。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供余热排出泵具体实施例的纵向剖面图；

图2为本发明所提供余热排出泵具体实施例中蜗壳和排出筒的结构示意图。

其中，1为叶轮，2为导叶，3为出口段，4为蜗壳，5为进口段，6为排出筒。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的核心是提供一种余热排出泵，该余热排出泵降低了蜗壳和排出筒内的流动损失，具有较高的水利性能。本发明另一核心使提供一种包括上述余热排出泵的核电系统。

请参考图1和图2，图1为本发明所提供余热排出泵具体实施例的纵向剖面图；图2为本发明所提供余热排出泵具体实施例中蜗壳和排出筒的结构示意图。其中，1为叶轮，2为导叶，3为出口段，4为蜗壳，5为进口段，6为排出筒。

本发明所提供的一种余热排出泵，主要包括泵体、导叶2和蜗壳4。导叶2和蜗壳4均设置在泵体中，泵的进口段5设置有叶轮1，叶轮1的出口连接导叶2的入口，导叶2的出口连接蜗壳4的入口，流体通过蜗壳4的降速加压处理后，由泵的出口段3流出。上述蜗壳4的流道为螺旋状流道，流道截面由蜗壳4的入口至蜗壳4的出口逐渐增大，在蜗壳4的出口设置有与蜗壳4的出口连通的排出筒6，排出筒6为具有锥度的筒，排出筒6的截面由排出筒6的入口至排出筒6的出口逐渐增大；排出筒6的轴线与蜗壳4的出口处主流向的夹角范围为10°至60°。

本实施例提供的余热排出泵中，通过将蜗壳4的流道截面增大，可以使进入蜗壳4内的流体流速降低，起到扩大流体压力的目的，进而，保证了蜗壳4内部流体流动的均匀性，避免了蜗壳4内产生紊流的情况。另外，在此基础上设置排出筒6的轴线与蜗壳4出口的主流向夹角范围为10°至60°之间，且包括10°和60°，可以避免蜗壳4出口的流体在进入排出筒6时造成流动的紊乱和分离，进一步的，保证了流动的顺畅。

本实施例所提供的余热排出泵可以将流体的脉动降低，同时消除由于流体漩涡运动造成的流动损失，因此，泵壳受力得到改善，泵的水力效率也可以明显提高。

在本发明的一个具体实施方式中，进一步地对流道截面的面积进行了设计。具体地，沿蜗壳4内的主流向的方向上，流道截面的面积增大倍数的范围为1.02至1.05。

需要提到的是，本文中面积的逐渐增大指的是在流体流动方向上，将流道微分得到的厚度极小的第一截面和与之相邻的第二截面之间的面积关系。所以面积增大倍数指的则是相邻两个截面之间的比例关系，即距离入口较远的第二截面的面积与距离入口较近的第一截面的面积之比在1.02至10.5的范围内。

在本实施例中，对流道截面面积的增大倍数进行了范围的限定，保证流道截面的扩张在一个较小的范围内，既可以降低流体的流速，保证压力的上升，同时也保证了不会在内部产生紊流。

优选地，沿蜗壳4内的主流向方向上，面积增大倍数是恒定的。将面积增大倍数设定为定值，可以更有效地使流体的流动更加稳定，不易产生紊流。

优选地，沿蜗壳4内的主流向上，面积的增大倍数为1.03。通过理论分析和建模分析，得到面积增大倍数为1.03时，蜗壳4内的流动性能最好，流体的脉动最易降到最低水平，泵壳的受力情况也得到最佳的改善和调整。

在本发明的一个具体实施方式中，对排出筒6的轴线与蜗壳4的出口处主流向的夹角进行了更进一步的限定，将该夹角设定为30°。上述实施例中10°至60°的范围内均可以达到改善出口分流的情况，可以根据具体使用需求进行调整。

在上述任一实施方式的基础上，将排出筒6与蜗壳4的出口的连接面设定为平滑过渡曲面。平滑过渡曲面可以降低出口处的紊流，避免因出现紊流而产生的流动损失。

在上述任一实施方式的基础上，流道截面为圆形流道截面或椭圆形流道截面，流道截面的具体形状可以根据使用需求进行调整。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

除了上述实施例所提供的余热排出泵，本发明还提供一种包括上述实施例公开余热排出泵的核电系统，余热排出泵作为核二级泵，是保证核电设备安全的重要设备之一，该核电系统的其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。

以上对本发明所提供的一种核电设备及其余热排出泵进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种余热排出泵，包括泵体、安装于所述泵体内的导叶(2)和与所述导叶(2)的出口连接的蜗壳(4)，其特征在于，所述蜗壳(4)的流道截面由所述蜗壳(4)的入口至所述蜗壳(4)的出口逐渐增大，所述蜗壳(4)的出口与排出筒(6)连通，所述排出筒(6)为具有锥度的筒，所述排出筒(6)的截面由所述排出筒(6)的入口至所述排出筒(6)的出口逐渐增大；所述排出筒(6)的轴线与所述蜗壳(4)的出口处主流向的夹角范围为10°至60°。

2.根据权利要求1所述的余热排出泵，其特征在于，沿所述蜗壳(4)内的主流向，所述流道截面的面积增大倍数的范围为1.02至1.05。

3.根据权利要求2所述的余热排出泵，其特征在于，沿所述蜗壳(4)内的主流向，所述面积增大倍数恒定。

4.根据权利要求3所述的余热排出泵，其特征在于，沿所述蜗壳(4)内的主流向，所述面积增大倍数为1.03。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的余热排出泵，其特征在于，所述排出筒(6)的轴线与所述蜗壳(4)的出口处主流向的夹角为30°。

6.根据权利要求5所述的余热排出泵，其特征在于，所述排出筒(6)与所述蜗壳(4)的出口的连接面为平滑过渡曲面。

7.根据权利要求6所述的余热排出泵，其特征在于，所述流道截面为圆形流道截面或椭圆形流道截面。

8.一种核电系统，包括余热排出泵，其特征在于，所述余热排出泵为权利要求1至7任意一项所述的余热排出泵。