CN115163546B - 一种带导叶旋涡消除器的混流式核反应堆主循环泵 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及混流式核反应堆主循环泵，属于流体机械领域，特指一种带导叶旋涡消除器的混流式核反应堆主循环泵。所述混流式核反应堆主循环泵由带旋涡消除器的导叶、混流式叶轮和球形压水室组成，导叶为径向导叶；径向导叶由前盖板、后盖板、若干径向导叶叶片与旋涡消除器组成；径向导叶叶片数须与混流式叶轮叶片数互质。本发明可在保证性能参数不变的情况下使得核反应堆主循环泵水力效率提高近0.8％，在明显消除导叶内轴向与径向旋涡的同时保证导叶内流体流动均匀；本发明既保证循环泵在较大流量范围内均在较高效率下稳定运行，提高运行效率的同时，又保证其运行稳定。

Description

一种带导叶旋涡消除器的混流式核反应堆主循环泵
技术领域
本发明涉及混流式核反应堆主循环泵，属于流体机械领域，特指一种带导叶旋涡消除器的混流式核反应堆主循环泵。
背景技术
混流式核反应堆主循环泵是核电站中控制冷却剂循环冷却的核一级关键动力设备，其功能是带走核反应产生的热量，实现反应堆芯与蒸汽发生器之间的热量传递。核主泵在核电站中的作用尤为重要，由于国外的技术垄断，我国在核主泵的研发设计、生产制造等方面仍处于发展阶段，混流式核反应堆主循环泵的自主化研制已然成为我国发展核电技术的关键问题。
在核电站中，核主泵是耗能的主设备，目前在役的核主泵轴功率在4000～8300kW，且要求其常年无故障连续运转。对于单机功率为140万kW的核主泵，其额定功率7.7MW，若水力效率提高一个百分点，一年将节电近67万度，因此，在国家双碳背景下，研制高效水力模型，以提高实型混流式核反应堆主循环泵的效率，具有重要的节能意义，其产生的经济效益也显而易见。
发明内容
本发明的目的在于提高混流式核反应堆主循环泵运行的水力效率，旨在消除泵导叶内局部旋涡与低速区，使导叶内流动均匀，损失减小，进而提高整泵运行效率。
本发明采用的技术方案是：一种带导叶旋涡消除器的混流式核反应堆主循环泵，其特征在于，所述混流式核反应堆主循环泵由带旋涡消除器的导叶、混流式叶轮和球形压水室组成，导叶为径向导叶；径向导叶由前盖板、后盖板、若干径向导叶叶片与旋涡消除器组成；径向导叶叶片数须与混流式叶轮叶片数互质。
进一步地，旋涡消除器仅安装在径向导叶出口边处，不能安装在径向导叶进口边处。
进一步地，旋涡消除器出口与前后盖板平齐，不得超出前后盖板高度。
进一步地，旋涡消除器线型根据径向导叶后盖板流线确定，与后盖板流线出口位置相应流线形状一致。
进一步地，旋涡消除器位于径向导叶出口边中心位置，径向导叶出口边宽度为L，旋涡消除器位于1/2L处，并向导叶后盖板处加厚。
进一步地，旋涡消除器形状为其线型沿轴向旋转一周的板状，其材料与径向导叶前后盖板材料一致。
进一步地，旋涡消除器厚度为径向导叶出口边宽度L的0.025～0.045倍。
进一步地，旋涡消除器长度为径向导叶出口边宽度L的0.15～0.2倍。
本发明的有益效果是：一种带导叶旋涡消除器的混流式核反应堆主循环泵，本发明可在保证性能参数不变的情况下使得核反应堆主循环泵水力效率提高近0.8％，在明显消除导叶内轴向与径向旋涡的同时保证导叶内流体流动均匀；本发明既保证循环泵在较大流量范围内均在较高效率下稳定运行，提高运行效率的同时，又保证其运行稳定。
附图说明
图1为本发明的混流式核反应堆主循环泵组成示意图；
图2为本发明的带旋涡消除器的导叶示意图；
图3为本发明的旋涡消除器局部放大示意图；
图4为本发明的不带旋涡消除器与带旋涡消除器下主循环泵CFD性能预测曲线。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明：
本发明是一种带导叶旋涡消除器的混流式核反应堆主循环泵，包括混流式叶轮1、导叶2与压水室3，如图1所示。导叶2为径向导叶，包括前盖板4、后盖板5、径向导叶叶片6与导叶旋涡消除器7，如图2所示。径向导叶叶片6叶片数须与混流式叶轮1的叶片数互质。导叶旋涡消除器7仅安装在径向导叶出口边处，不能安装在径向导叶进口边处，且导叶旋涡消除器7的出口与前后盖板平齐，不得超出前后盖板高度。导叶旋涡消除器7线型根据径向导叶后盖板5流线确定，为后盖板流线出口位置相应流线形状。导叶旋涡消除器7位于径向导叶出口边中心位置，径向导叶出口边宽度为L，旋涡消除器位于1/2L处，并向导叶后盖板5处加厚。旋涡消除器7形状为其线型沿轴向旋转一周的板状，其材料与径向导叶前盖板4和后盖板5材料一致。导叶旋涡消除器7厚度为径向导叶出口边宽度L的0.025～0.045倍，长度为径向导叶出口边宽度L的0.15～0.2倍，如图3所示。
下面给出一个具体的实施案例，在本方案中，径向导叶叶片为14片，材质为304不锈钢；径向导叶出口边宽度为L＝120mm，旋涡消除器位于出口边1/2L(60mm)处，并向导叶后盖板处加厚，厚度为4.5mm，即为径向导叶出口宽度L的0.0375倍，长度为18mm，即为出口宽度L的0.15倍。进一步对本发明模型泵方案进行CFD性能预测，如图4所示，从图中可以发现，带导叶旋涡消除器的主循环泵模型泵性能较原方案在额定点提高0.8％，高效区变宽，如对于单机功率为140万kW的核反应堆主循环泵，其额定功率7.7MW，水力效率提高0.8％，一年将节电近53.6万度。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围和所附权利要求及其等同物限定。

Claims (1)

1.一种带导叶旋涡消除器的混流式核反应堆主循环泵，其特征在于，所述混流式核反应堆主循环泵由带旋涡消除器的导叶、混流式叶轮和球形压水室组成，导叶为径向导叶；径向导叶由前盖板、后盖板、若干径向导叶叶片与旋涡消除器组成；径向导叶叶片数须与混流式叶轮叶片数互质；
旋涡消除器仅安装在径向导叶出口边处，不能安装在径向导叶进口边处；
旋涡消除器出口与前后盖板平齐，不得超出前后盖板高度；
旋涡消除器线型根据径向导叶后盖板流线确定，与后盖板流线出口位置相应流线形状一致；
旋涡消除器位于径向导叶出口边中心位置，径向导叶出口边宽度为L，旋涡消除器位于1/2L处，并向导叶后盖板处加厚；
旋涡消除器形状为其线型沿轴向旋转一周的板状，其材料与径向导叶前后盖板材料一致；
旋涡消除器厚度为径向导叶出口边宽度L的0.025～0.045倍；
旋涡消除器长度为径向导叶出口边宽度L的0.15～0.2倍。
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