Исследование условий возникновения и характеристик кавитации в главных циркуляционных насосах реакторов на быстрых нейтронах, охлаждаемых ТЖМТ

• Автор: Боков, Павел Андреевич
• Шифр специальности: 05.14.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 177 с. : ил.

Содержание

Перечень сокращений, условных обозначений

Введение
1. Аналитический обзор. Необходимость определения кавитационных характеристик тяжелых жидкомсталлическнх теплоносителей

1.1 Сущность явления кавитации

1.2 Специфические свойства ТЖМТ, влияющие на возникновение и развитие кавитации

1.3 Анализ опыта создания и эксплуатации насосов реакторных контуров со свинец-висмутовым теплоносителем отечественных атомных подводных лодок

1.4 Постановка задач исследований

2 Стенды (установки) с ТЖМТ, созданные для исследовательских испытаний кавитационных явлений

2.1 Установки для определения и наличия газа в ТЖМТ в статических условиях

2.2 Стенд 2009-302ФТ-НК с центробежным насосом НСЦ-05НГТУ для экспериментального подтверждения отсутствия в ТЖМТ традиционной паровой (парогазовой) кавитации и наличие газовой кавитации
2.3 Стенды ФТ-3 и ФТ-ЗА с центробежным насосом НСЦ-04 НГТУ для исследований кавитационных характеристик высокотемпературного свинцового теплоносителя
2.4 Стенд ФТ-4А для определения кавитационных явлений в проточной части осевого насоса
2.5 Установка для проведения исследовательских испытаний моделей проточной части ГЦНА РУ БРЕСТ -ОД-ЗОО (стенд ФТ-4 НГТУ) с осевым насосом НСО-01 НГТУ
3 Исследования наличия и состояния газа (газопаровых смесей) в ТЖМТ
3.1 Объемная прочность и ядра кавитации в ТЖМТ
3.2 Экспериментальное определение наличия газа в объеме ТЖМТ в статических условиях
3.2.1 Программа и методика экспериментов
3.2.2 Обсуждение результатов
3.2.3 Выводы
3.3 Анализ исследования наличия газовой (газопаровой) фазы в пристенном слое и объеме ТЖМТ с использованием ультразвука. Ультразвуковая кавитация в ТЖМТ
3.3.1 Сущность метода исследований

3.3.2 Экспериментальные исследования пристенного слоя ультразвуковыми датчиками сдвиговых волн
3.3.3 Обсуждение результатов
3.3.4 Выводы
3.4 Исследования наличия газовой (газопаровой) фазы в пристенном слое и в потоке ТЖМТ с использованием метода «экспресс - замораживания»
3.4.1 Сущность метода исследований
3.4.2 Обсуждение результатов
3.4.3 Выводы
4 Экспериментальное подтверждение отсутствия в потоке ТЖМТ традиционной паровой (парогазовой) кавитации и наличие газовой кавитации на стенде 2009-302ФТ-НК с центробежным насосом
4.1 Сущность эксперимента
4.2 Изменения характеристик в контуре ТЖМТ при возникновении и развитии процесса кавитации
4.3 Выводы
5 Экспериментальное подтверждение отсутствия в ТЖМТ традиционной паровой (парогазовой) кавитации и наличие газовой кавитации на стендах ФТ-3 и ФТ-ЗА с центробежным насосом
5.1 Сущность исследований кавитационных процессов тремя независимыми методами
5.2 Определение характеристик кавитации в потоке ТЖМТ путем изменения высоты всасывания насоса
5.3 Определение характеристик кавитации в потоке ТЖМТ путем вакуумирования газовой системы контура
5.4 Изменение характеристик потока ТЖМТ в эжекторе (сопле Вентури) при развитии кавитации
5.5 Результаты ревизии проточной части насоса
5.6 Выводы
6 Экспериментальное исследование кавитационных явлений в проточной части осевого насоса на стенде ФТ-4А
6.1 Сущность эксперимента
6.2 Обсуждение результатов
6.3 Выводы

7 Кавитационные испытании осевого насоса в свинцовом теплоносителе на стенде ФТ-4 НГ131ТУ
7.1 Программа и методика испытаний
7.2 Изменение характеристик проточной части, осевого насоса и контура в процессе кавитационных испытаний
7.3 Результаты ревизии проточной части насоса после кавтационных испытаний и после испытаний по определению напорной и энергетической характеристик (с уменьшенной высотой трубы постоянного напора насоса)
7.4 Выводы
8 Обсуждение результатов и модель кавитации в потоке ТЖМТ применительно к условиям главных циркуляционных насосов установок с реакторами на быстрых нейтронах.
8.1 Методология исследования характеристик кавитации в ТЖМТ
8.2 Условия возникновения и характеристики кавитации в среде ТЖМТ
8.3 Эрозионное и корозионно-эрозионное разрушение элементов конструкций в потоке ТЖМТ
Заключение
Список использованных источников
Приложение Л Техническое решение по укорочению вала ГЦНА РУ СВБР-100 совещания в ОАО «АКМЭ-инжиниринг»
Приложение Б Награды лучшего доклада на международной конференции
ICONE

На рисунке 2.4.1 представлена схема циркуляции теплоносителя в экспериментальном стенде при вращении осевого колеса. На рисунке 2.4.2 и 2.4.3 представлены фотографии экспериментального участка стенда ФТ-4А.
Экспериментальный участок расположен на валу, соединенным с электроприводом через муфты и представляет собой рабочее колесо (поз.З Рис. 2.4.1) и спрямляющий аппарат (поз.4 Рис. 2.4.1). Рабочее колесо выполнено из стали СтЗ. Она имеет более плохие прочностные характеристики, по сравнению со сталью 08Х18Н10Т, которая используется в реакторостроении и насосостроении в частности. Спрямляющий аппарат выполнен из стали 08Х18Н10Т.
Циркуляция свинцового теплоносителя в каналах стенда осуществляется следующим образом. При вращении вала осевое колесо подает свинцовый теплоноситель снизу - вверх в выпрямляющий аппарат. Выйдя из направляющего аппарата основной поток теплоносителя поднимается вверх до крышки емкости, затем поворачивает на 180°С и опускается на вход рабочего колеса. Расчетные параметры циркуляционного потока высокотемпературного (400-550°С) потока свинцового теплоносителя при п=1200 об/мин - подача - 1000 - 1200 т/ч, напор -ок. 1,5 м.ст.свинца, давление на входе в рабочее колесо - 0,8 - 0,5 кгс/см2 (ата). Часть потока с относительно небольшим (ок. 0,5 - 0,8 т/ч ) поступает в гидростатический подшипник.