Содержание к диссертации
Условные обозначения 6
ВВЕДЕНИЕ 9
ГЛАВА I. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ II
1.1. Состояние вопроса исследования,общая характеристика задачи II
1.1.1. Состояние вопроса исследования II
1.1.2. Общая характеристика задачи исследования 26
1.2. Выбор объекта исследования 28
ГЛАВА 2. МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 48
2.1. Методы экспериментального определения моментов скорости за элементами проточной части насоса 48
2.1 Л. Задачи исследования 48
2.I.-2. Экспериментальная установка и объекты исследования 49
2.1.3. Методические приемы при исследовании и анализ
результатов 50
2.2. Разработка входного регулирующего аппарата (ВРА) и
исследование его работы 54
2.2.1. Задачи разработки 54
2.2.2. Описание конструкции ВРА 55
2.2.3. Результаты исследования работы ВРА 56
2.3. Методы исследования лопаточных отводов (ЛО) и
комбинированных отводов (КО) 58
2.3.1. Экспериментальная установка 58
2.3.2. Экспериментальное определение моментных характеристик лопаточных отводов 59
2.3.3. Выделение осредненных гидравлических потерь в лопаточных и комбинированных отводах 60
2.3.4. Исследование структуры потока на выходе из лопаточного отвода 62
2.3.5. Исследование местоположения срывных зон в каналах ЛО с помощью лакокрасочных покрытий 63
2.4. Методы исследования работы модельного насоса 64
2.4.1. Исследование работы модельного насоса с подводом ВРА 64
2.4.2. Исследование работы модельного насоса с полуспиральным подводом 66
2.4.3. Оценка погрешностей измерений 67
ГЛАВА 3. ЛОПАТОЧНЫЕ ОТВОДА,СОЗДАЮЩИЕ ДОБАВОЧНЫЙ МОМЕНТ СКОРОСТИ.ИССЛЕДОВАНИЕ ИХ РАБОТЫ В СОСТАВЕ КОМБИНИРОВАННОГО ОТВОДА 84
3.1. Конкретизация задач исследования 84
3.2. Разработка объектов исследования 87
3.3. Результаты исследования
3.3.1. Результаты исследования моментных характеристик и гидравлических потерь 90
3.3.2. Результаты исследования структуры потока на выходе из лопаточного отвода 98
3.3.3. Результаты исследования местоположения срывных зон 103
3.3.4. Исследование работы комбинированного отвода 104
3.4. Выводы и методические рекомендации по проектированию 105
3.4.1. Обобщающие выводы по результатам исследования 105
3.4.2. Методические рекомендации по расчету и проектированию ЛО и результаты их проверки НО
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА СПОСОБОВ УМЕНЬШЕНИЯ
ГАБАРИТОВ СПИРАЛЬНОГО ОТВОДА 147
4.1. Объекты исследования 147
4.2. Проверочные испытания модельного насоса при изменении момента скорости на входе в рабочее колесо (РК) 148
4.2.1. Влияние изменения момента скорости на оптимальные параметры работы насоса 148
4.2.2. Влияние изменения габарита отвода на энергетические характеристики насоса 154
4.2.3. Оценка кавитационных характеристик насоса при различных значениях момента скорости на входе в рабочее колесо 157
4.3. Проверочные испытания модельного насоса при введении добавочного момента скорости на входе в спиральный отвод (СО) 157
4.4. Проверочные испытания модельного насоса при различном соотношении в распределении добавочного момента скорости между подводом и лопаточным отводом 160
4.4.1. Влияние изменения момента скорости на оптимальные параметры работы насоса 160
4.4.2. Влияние на характеристики насоса согласования лопаточного отвода с рабочим колесом и спирального отвода с лопаточным 162
4.5. Сравнительная оценка способов уменьшения габаритов 173
4.5.1. Уменьшение габарита СО путем введения момента скорости на входе в РК (1-й способ) 173
4.5.2. Уменьшение габарита СО путем введения добавочного момента скорости после РК (2-й способ) 176
4.5.3. Уменьшение габарита СО путем введения добавочного момента скорости на входе в РК и после него (3-й способ) 176
ГЛАВА 5. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ПРОТОЧНОЙ ЧАСТИ НАСОСА С УМЕНЬШЕННЫМ ГАБАРИТОМ СПИРАЛЬНОГО ОТВОДА 215
5.1. Общие положения и ограничения 215
5.2. Расчет нормального габарита отвода 216
5.3. Оценочный расчет пределов уменьшения габаритного размера отвода 217
5.4. Методические рекомендации по расчету 2
5.4.1. Методические рекомендации по расчету РК 220
5.4.2. Методические рекомендации по расчету ЛО 221
5.5. Результаты применения 222
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА 2
Введение к работе
Основное направление научно-технического прогресса - повышение единичной мощности вновь создаваемых агрегатов - приводит к новым задачам в отечественном энергомашиностроении. В настоящее время можно выделить группу нового поколения крупного насосного оборудования,рост единичных мощностей которых и коэффициентов быстроходности привели к значительному увеличению их габаритных размеров и масс. К этой группе относятся главные циркуляционные насосы (ГЦН) первого контура энергетических блоков атомных электрических станций (АЭС).
В СССР в эксплуатации и на разных стадиях строительства находится двадцать АЭС общей проектной мощностью более 60 МВт [45]. В настоящее время работы по созданию и освоению блоков I млн.кВт завершены.Опыт США и СССР в развитии атомной энергетики показал,что при увеличении единичной мощности блока вдвое стоимость его строительства снижается на 20-24$ [41]. В СССР ведутся поисковые разработки и исследовательские работы по созданию энергетического оборудования для блоков 1,5-2,0 млн.кВт. Создание такого оборудования требует качественно нового подхода, разработки принципиально новых конструкций, поскольку его механическое укрупнение не позволит обеспечить жестких требований по надежности, долговечности, высокой экономичности и весо-габаритным показателям.
Перекачивают радиоактивный теплоноситель с температурой до 300°С и давлением до 20 МПа через активную зону реактора, относятся к основному оборудованию блока и в большой мере определяют его надежность и устойчивую работу. Потребляемая насосами мощность достигает А% мощности блока. Стоимость комплекта циркуляционных насосов для крупных реакторов сравнима со стоимостью реакторной установки,а трудоемкость изготовления корпуса ЩН - составляет половину трудоемкости изготовления всего насоса [ 7ll.
Размеры корпуса определяются расчетными проходными сечениями отводящего устройства. С ростом быстроходности проходные сечения отвода существенно увеличиваются.
Опыт освоения ЩНов с подачей до 20000 м3/ч показывает,что изготовление их корпусов является серьезной проблемой. При создании более мощных насосов с подачами до 45000 м3/ч размеры их корпусных деталей могут превзойти технологические возможности существующего производственного оборудования. Простое уменьшение размеров отвода приводит к изменению напорных характеристик, смещению оптимального режима работы и снижению к.п.д. насоса. Известные конструктивные решения, связанные с изменением формы расчетных сечений бокового отвода в насосах повышенной быстроходности уже неэффективны.
Поэтому, задача уменьшения габаритных размеров отвода таких насосов с сохранением требуемых характеристик и уровня к.п.д. весьма актуальна.
Размеры отвода определяются величиной момента скорости, создаваемого рабочим колесом. Для насосов повышенной быстроходности реальной возможностью уменьшения габарита спирального отвода является создание на его входе специальными статорными устройствами - лопаточными отводами - увеличенного момента скорости. Такие устройства на настоящее время не исследованы.
Цель настоящей работы состоит в проведении расчетно-экспе-риментальных исследований, направленных на разработку создание и экспериментальную проверку эффективности такого способа и определение возможных пределов уменьшения габаритов.
