气液两相流核主泵叶轮不等扬程水力设计方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103104548A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103104548103104548A(43)申请公布日2013.05.15(21)申请号201310072413.6(22)申请日2013.03.07(71)申请人江苏大学地址212013江苏省镇江市学府路301号(72)发明人朱荣生王秀礼龙云付强(51)Int.Cl.F04D29/22(2006.01)F04D29/24(2006.01)权权利要求书2页利要求书2页说明书6页说明书6页附图1页附图1页(54)发明名称气液两相流核主泵叶轮不等扬程水力设计方法(57)摘要本发明涉及一种气液两相流核主泵叶轮不等扬程水力设计方法。其特征是在叶片出口的前盖板的无限叶片理论扬程小于后盖板的无限叶片理论扬程时，叶轮出口前盖板有限叶片理论扬程与后盖板有限叶片理论扬程相等，在计算无限叶片理论扬程时考虑了气液混合介质，并通过一定的约束条件来调节叶轮主要几何参数，以满足核主泵叶轮设计要求。用本发明设计的叶轮能够提高核主泵叶轮的气液混输能力。因此，可保证失水事故工况下核主泵的安全稳定运行。CN103104548ACN103458ACN103104548A权利要求书1/2页1.气液两相流核主泵叶轮不等扬程水力设计方法，根据对核主泵性能满足最优效率工况的流量QBEP，最优效率工况的扬程HBEP，叶轮转速n的要求。其特征是在叶片出口的前盖板的无限叶片理论扬程小于后盖板的无限叶片理论扬程时，叶轮出口前盖板有限叶片理论扬程与后盖板有限叶片理论扬程相等，并考虑了失水事故时核主泵输送气液两相介质，并通过以下公式和约束条件来调节叶轮主要几何参数，以满足离心泵叶轮设计要求。Hth∞a＝[(1-x2)Vu2lau2a-(1-x1)Vu1lau1a+x2Vu2gau2a-x1Vu1gau1a]/g前盖板Hth∞a＝[(1-x2)Vu2lbu2b-(1-x1)Vu1lbu1b+x2Vu2gbu2b-x1Vu1gbu1b]/g后盖板(4)Hta∞＜Htb∞(6)Hta＝Htb(7)约束条件：25°＜β2＜60°(8)30°＜β1＜40°(12)式中：μ——滑移系数；ψ——扬程系数；Km1——修正系数；δ——系数，δ＝1.473φ2.16；φ——几何参数；2CN103104548A权利要求书2/2页LR——叶片弦长，b1、b2——叶轮进、出口宽度；D1、D2——叶轮进、出口直径；β1、β2——叶轮叶片进、出口安放角；n速，转/分；Q——设计工况点流量，米3/秒；H——设计工况点扬程，米；x——质量含气率，x＝mg/mmg——气相质量流量，m1——液相质量流量，m——气液混合相质量流量，m＝mg+m1，V——绝对速度的圆周分量，u——圆周速度。2.如权利要求书1所述的气液两相流核主泵叶轮不等扬程水力设计方法，其特征是在Hta∞＞Htb∞时，Hta＝Htb，叶轮中所产生的水力损失最小，这样的水力设计才是最佳的设计结果。3.如权利要求1所述的气液两相流核主泵叶轮不等扬程水力设计方法，其特征是：根据设计要求所要达到的性能曲线形状，将β2在25°～60°之间调整，当曲线陡降时β2取小值，当曲线平坦时β2取大值。为提高核主泵叶轮的气液混输能力，应选取尽可能大的出口安放角。4.如权利要求1所述的气液两相流核主泵叶轮不等扬程水力设计方法，其特征是：叶轮叶片进口安放角β1按最优效率点无脱流，在30°～40°之间调整。5.如权利要求1所述的气液两相流核主泵叶轮不等扬程水力设计方法，叶片包角和叶片数可以根据铸造工艺要求选择确定，在保证性能的同时，选择更多的叶片数，通常取叶片数为4～7个。3CN103104548A说明书1/6页气液两相流核主泵叶轮不等扬程水力设计方法所属技术领域[0001]本发明涉及一种气液两相流核主泵叶轮不等扬程水力设计方法，特别涉及一种叶片出口的前盖板的无限叶片理论扬程小于后盖板的无限叶片理论扬程时，叶轮出口前后盖板有限叶片理论扬程相等的气液两相流核主泵叶轮不等扬程水力设计方法。背景技术[0002]80年代以来，原子能反应堆的安全问题，引起了人们的高度重视，从而推动了气液两相泵的研究。当反应堆内出现冷却液泄漏时，随着冷却系统内压力的降低，冷却液开始沸腾，从而使冷却泵在气液两相流状态下运动。[0003]目前对气液两相流泵尚没有成熟的设计方法，还不能想清水泵那样根据给定的流量、扬程、转速等参数即能较可靠地进行设计。对气液两相流泵的主要要求是提高其所能输送的介质的气液混合比。[0004]传统叶轮设计方法预先假定，为了避免有害的流动，对叶轮内所有的流线来说，理论扬程应为同一数值。同时认为，在整个出口边上出口安放角的值保持不变。每一条流线的静矩不相同，由此可以