高温熔盐回路系统阻力特性实验研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 孔祥波 |
| 答辩日期 | 2021 |
| 文献子类 | 博士 |
| 授予单位 | 中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所) |
| 导师 | 王纳秀 |
| 关键词 | 熔盐回路 压力降 调节阀 熔盐泵 |
| 英文摘要 | 熔盐回路系统是实现熔盐堆堆芯核热传输和转移的关键设施,主要由循环泵、熔盐换热器和管路等设备组成。系统运行时,需保证熔盐泵在最高效率点附近工作。为此,回路系统阻力与泵扬程的额定值应尽可能一致。由于常规管路和设备阻力计算公式和泵水力性能曲线都是在水介质下测试给出,其在高温熔盐状态下的适用性存在不确定性。因此,本文通过FLiNaK熔盐高温回路阻力特性的实验研究,对设备和管道阻力计算公式在熔盐下的适用性进行了评价。研制了一套熔盐调节阀并通过高温熔盐测试台架进行测试,最终给出了阀门在不同开度下的流量系数和流阻系数,同时验证了调节阀和泵在水介质下的测量结果应用于熔盐工况时的误差范围。具体研究内容如下:首先,对FLiNaK熔盐高温试验回路进行了升级改造,并对系统阻力重新进行了分析计算。通过熔盐泵变频操作,对回路在不同流量工况下的系统阻力进行实验研究。在流量为19.3-24.3m~3/h的实验范围内,电加热器压损和加热器出口至泵进口管段的压损计算值与压力测量值之间的偏差不超过±5%,证明了计算管壳式换热器壳层压损的埃索法以及计算管道压损的沿程阻力公式和弯管局部阻力公式在熔盐介质下的适用性。受实验条件限制,泵在FLiNaK回路中的扬程值无法直接测量。采用泵在水介质下的流量-扬程曲线与回路压损对比分析。根据相似性定理可获得在回路实验流量和频率下的熔盐泵扬程拟合值。回路压损与泵扬程拟合值之间的偏差在±28%以内。其次,设计并加工了一台角式柱塞型熔盐调节阀。采用CFD方法对阀门在20%、40%、60%、80%和100%相对开度下的流动特性进行仿真分析,给出了阀门流量系数和流阻系数与相对开度的关系曲线。其中阀门全开时流量系数约为444m~3/h。通过调节阀流动特性水测试台架,测量得到调节阀在水介质下的流量系数和流阻系数与相对开度的关系曲线,在阀门全开时流量系数可达485m~3/h。流量系数与流阻系数随开度的变化趋势两者高度一致。在相对开度≥20%时,流量系数测试结果大于仿真结果,两者之间的偏差最大约14%。与之相反,流阻系数测试结果小于仿真结果,两者之间的偏差最大约24%。最后,通过熔盐测试台架对调节阀进行实验研究。通过调节阀门开度和泵频率改变系统阻力特性和流量,得到了调节阀和泵在熔盐介质下的水力特性曲线。调节阀在不同开度下的流动性能曲线与仿真分析结果符合性良好,再次验证了CFD方法的准确性。在相对开度为20%-80%范围内,流量系数测量结果大于仿真结果,两者之间的偏差最大约6%。与之相反,流阻系数测量结果小于仿真结果,两者之间的偏差最大约11%。另一方面,实验证实了水介质下的泵流量-扬程曲线仍适用于高温熔盐工况,但会变得更为平坦。在25-50Hz频率区间内,两者之间的误差范围为±17%。其中,流量相对较小时表现为负偏差,相对较大时表现为正偏差。 |
| 语种 | 中文 |
| 源URL | [http://ir.sinap.ac.cn/handle/331007/33853]  |
| 专题 | 中科院上海应用物理研究所2021-2022年 |
| 作者单位 | 1.中国科学院上海应用物理研究所 2.中国科学院大学; |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 孔祥波. 高温熔盐回路系统阻力特性实验研究[D]. 中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所). 2021. |
入库方式： OAI收割
来源：上海应用物理研究所
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