一種核主泵泵體的設計方法
【專利摘要】本發明涉及一種核主泵泵體的設計方法，特別涉及一種核主泵泵體的設計方法。它通過控制泵體流道截面的過流面積、泵體出口段擴散角和泵體出口面積的方法來達到使泵體得到較高的水力性能及使泵體具有較強的安全保護作用。將泵體流道各截面的過流面積設計為相等，使泵體呈類似球形結構，可以提高核主泵泵體的安全保護作用。將泵體流道各截面的過流面積和泵體出口面積控制在一定范圍內，并與導葉出口面積滿足一定關系，可減小流動損失，提高泵體的水力性能，將泵體出口段的擴散角控制在一定范圍內時，可以使出口流動更加穩定，泵體類似隔舌處回流、漩渦較少。
【專利說明】—種核主泵泵體的設計方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種核主泵的主要過流部件的設計方法，特別涉及一種核主泵泵體的設計方法。
【背景技術】
[0002]在核反應堆冷卻劑系統中，核主泵是唯一的高速旋轉設備，也是一回路壓力邊界設備。在核電站一回路中，核主泵用于驅動冷卻劑在RCP (反應堆冷卻系統)系統內循環流動，連續不斷地把堆芯中產生的熱量傳遞給蒸汽發生器，以確定反應堆的溫度維持在一定范圍內，防止因堆芯溫度過高而引發的一系列核事故的發生，使核電站能穩定、正常的工作。核主泵的主要過流部件包括泵體、葉輪和導葉,葉輪主要起能量傳遞作用,將軸的機械能轉化為冷卻劑的動能和壓力能，推動冷卻劑在一回路系統中循環運動；導葉主要起收集從葉輪流出的冷卻劑以及將冷卻劑部分的速度能轉化為壓力能，減小能量損失；泵體的作用一方面是是安全保護作用，防止高溫高壓的冷卻劑從泵內流出，另一方面的作用是收集從導葉出口流出的冷卻劑，并將部分速度能轉化為壓力能。由此可見泵體對核主泵至關重要，設計出高水力性能的泵體對核主泵的效率的提高，發電成本的節省，以及核電站的安全有重大意義。
[0003]目前泵體主要是螺旋形結構，泵體的設計方法也大都是正對這種螺旋形結構的泵體而言的，而由于核主泵在高溫高壓的環境下工作，從而要求核主泵泵體具有足夠的安全保護作用，即對核主泵泵體的耐高壓和耐高溫性能有要求較高，而用普通方法設計的螺旋形結構的泵體往往不能很好的滿足核主泵耐高溫和耐高壓的需要，因此提出一種新的耐高溫和耐高壓泵體結構，即具有足夠安全保護作用的泵體非常有必要；核主泵的功率很大，為了減小能量損失，節約發電成本，應該盡可能的提高核主泵的效應，因此設計出具有更高水力效率的核主泵泵體對提高核主泵的整體效率、節約能源有重要意義。
【發明內容】
[0004]為了解決上述問題，本發明提供了一種核主泵泵體的設計方法。通過控制泵體各截面的過流面積、泵出口面積以及泵出口擴散角等參數來達到提高核主泵水力性能和增強核主泵泵體的安全保護作用。
[0005]實現上述目的所采用的技術方案是:
(I)為了提高核主泵的安全保護作用，將核主泵泵體流道的各截面的過流面積設計為相等，這樣使核主泵的泵體呈類似球形，這種結構有利于核主泵的探傷及結構受力的對稱性，從而提高核主泵泵體的安全保護能力。
[0006](2)泵體流道截面過流面積
為了提高泵體的水力性能，采用將泵體內液體的流速控制在一定范圍之內，使導葉內的液體從導葉出口到泵體再到泵出口的流動過程中能量損失最小。泵體流道是指流體在泵體內的流動區域，該區域是由葉輪、導葉和泵體內壁面所圍成的一個流動空間，是泵體流道各截面的過流面積的控制方程為:
F3 = (0.77~1.25)6，比轉速大于400時取小值0.77，比轉速小于400時取大值 1.25; (I)
F2 -b2.D2.π(2)
D2——導葉出口直徑 b2——導葉出口寬度 F2——導葉出口面積 F3——泵體各截面的過流面積
(3)泵出口面積
泵出口面積也和泵的能量損失有著重大關系，當導葉出口面積和導葉出口面積滿足一定關系時，可以盡可能的減小泵的能量損失，泵的出口面積由下式決定:
F4^ns.F2/^= 31.D42/^(3)
【權利要求】
1.一種核主泵泵體的設計方法，其特征在于，包括泵體流道各截面過流面積的確定、泵體出口面積的確定，以及泵體出口段擴散角的選取: 泵體流道截面過流面積及泵體出口面積通過以下計算公式確定: F3= (0.77~1.25)/^，比轉速大于400時取小值0.77，比轉速小于400時取大值 1.25 ;
2.根據權利要求1所述的一種核主泵泵體的設計方法，其特征在于:泵體流道各截面過流面積相等。
3.根據權利要求1所述的一種核主泵泵體的設計方法，其特征在于，泵體出口段的擴散角取15°為最佳。
【文檔編號】F04D29/00GK103939381SQ201310749288
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2013年12月31日 優先權日:2013年12月31日
【發明者】付強, 王秀禮, 朱榮生 申請人:江蘇大學