一种核主泵的惰转模型叶轮水力设计方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105545799A(43)申请公布日2016.05.04(21)申请号201610008708.0(22)申请日2016.01.07(71)申请人江苏大学地址212013江苏省镇江市京口区学府路301号(72)发明人王秀礼钟华舟卢永刚王洋朱荣生(51)Int.Cl.F04D29/22(2006.01)F04D29/24(2006.01)权利要求书3页说明书4页附图1页(54)发明名称一种核主泵的惰转模型叶轮水力设计方法(57)摘要本发明属于流体机械领域，具体公开了一种核主泵的惰转模型叶轮水力设计方法。针对核主泵惰转模型忽略叶轮转动惯量对惰转过程的影响，通过在设计核主泵叶轮过程中，同时考虑核主泵的叶轮几何参数对运行性能和叶轮转动惯量的影响。从而设计出的叶轮的主要参数既能很好的满足正常运行下的性能，又能使叶轮就有较大的转动惯量延长惰转时间。CN105545799ACN105545799A权利要求书1/3页1.一种核主泵的惰转模型叶轮水力设计方法，其特征在于：整个核主泵机组的转动惯量I由下式公式确定：式中：I—机组转动惯量，N﹒m；I0—飞轮转动惯量，N﹒m；D0—叶轮进口直径，m；D2—叶轮出口直径，m；β2—叶片出口安放角，°；—叶片包角，°；Z—叶片数，枚；g—重力加速度，N/kg；ρ—叶轮材料密度，kg/m3；b2—叶轮出口宽度，m。2.如权利要求1所述一种核主泵的惰转模型叶轮水力设计方法，其特征在于：飞轮的转动惯量I0,由以下公式确定：式中：I0—飞轮转动惯量，N﹒m；m—飞轮的质量，kg；r—飞轮外径，m；dh—飞轮的轴径，m。3.如权利要求1所述一种核主泵的惰转模型叶轮水力设计方法，其特征在于：叶轮进口直径D0由下式公式确定：式中：D0—叶轮进口直径，m；I0—飞轮转动惯量，N﹒m；Z—叶片数，枚；n—转速，rev/min；Q—流量，m3/s；H—扬程，m；g—重力加速度，N/kg。4.如权利要求1所述一种核主泵的惰转模型叶轮水力设计方法，其特征在于：叶轮出口口直径D2由下式公式确定：2CN105545799A权利要求书2/3页式中：D2—叶轮进口直径，m；I0—飞轮转动惯量，N﹒m；Z—叶片数，枚；n—转速，rev/min；Q—流量，m3/s；H—扬程，m；g—重力加速度，N/kg。5.如权利要求1所述一种核主泵的惰转模型叶轮水力设计方法，其特征在于：叶片出口安放角β2由以下公式确定：式中：β2—叶片出口安放角，°；kD2—叶轮外径对叶片出口安放角的影响；kZ—叶片数安放角的影响；U2—叶轮出口速度，m/s；n—转速，rev/min；Q—流量，m3/s；H—扬程，m；g—重力加速度，N/kg。6.如权利要求1所述一种核主泵的惰转模型叶轮水力设计方法，其特征在于：叶轮出口口宽度b2由以下公式确定：式中：b2—叶轮出口宽度，m；kD22—叶轮外径对叶片出口安放角的影响；kβ2—叶片出口安放角对叶轮出口宽度的影响；n—转速，rev/min；3CN105545799A权利要求书3/3页Q—流量，m3/s；H—扬程，m。7.如权利要求1所述一种核主泵的惰转模型叶轮水力设计方法，其特征在于：叶片包角φ由以下公式确定：式中：—叶片包角，°；D0—叶轮进口直径，m；D2—叶轮出口直径，m；β2—叶片出口安放角，°；b2—叶轮出口宽度，m。4CN105545799A说明书1/4页一种核主泵的惰转模型叶轮水力设计方法技术领域[0001]本发明属于流体机械领域，涉及一种核主泵叶轮的水力设计方法，特别涉及一种核主泵的惰转模型叶轮水力设计方法。背景技术[0002]核主泵，又叫核反应堆冷却剂泵，是反应堆冷却剂系统的主要设备之一，它位于核反应堆与蒸汽发生器之间，它的主要作用有以下几个：在主系统充水时,主泵被用来赶气；在开堆前，为了达到开堆要求的温度条件用主泵进行循环升温；在反应堆正常运行时，把流出蒸发器的冷却剂重新送回反应堆加热，确保一回路冷却剂循环以冷却堆芯。核主泵是核岛内部唯一旋转的设备，被称为核电站的心脏，是一回路的主要压力边界，它强调压力边界的完整性和在特殊工况下的运行的可靠性。长时间安全稳定运行对冷却堆芯和防止核电站发生事故都具有极为重大的意义。核主泵在全厂断电事故时，因失去电源而停止运转，导致通过堆芯的冷却剂流量突然减少，给反应堆的安全带来威胁，为了保障核安全,使断电事故状态下反应堆不至达到泡核沸腾状态，通常要求核主泵有一定的转动惯量，断电后的核主泵有一定的惰转时间，使泵在断电后的短时间内还提供足够的惯性流量来排除反应堆产生的热量，为此，核主泵需要设置飞轮来增加泵转子的转动惯量。核主泵机组的转动惯量主要由飞轮提供，惰转时间主要由飞轮的转动惯量大小决定，同时