摘要：为了提高太阳能光热发电系统高温多级熔盐泵的运行可靠性,基于流固热多场耦合理论系统对熔盐泵在极端高温工况下的结构应力进行研究,对比分析高温转子系统在无预应力和有预应力(流场、质量力和温度载荷)作用下的模态特征.研究结果表明:熔盐介质的密度和黏度对外特性影响较小,清水测试结果可作为高温熔盐泵运行性能的参考;随着叶轮级数增多,各级叶轮温度整体升高,且叶轮的温度变化呈中心对称分布,叶轮最高温度随流量减小整体上升;叶轮受到的主要应力来自流场与质量力载荷,且分布具有对称性;在叶片与盖板交线处有应力集中现象,在叶片尾缘处应力大幅上升至60.000 MPa以上;温度是引起叶轮变形的首要原因,随温度升高,叶轮变形量增大;转子结构的固有频率在有预应力下比无预应力时有较大程度提升,上升幅度为109%~498%,各阶振幅没有明显规律;熔盐泵临界转速值均偏离泵额定转速,避免了转子系统在运行中发生共振.研究结果可为高温熔盐泵设计开发提供一定的理论依据.

摘要：高温熔盐泵是钍基熔盐仿真堆(Thorium Molten Salt Reactor-Solid Fuel,TMSR-SF0)一回路系统的关键设备,设计温度高达700°C,其结构完整性对反应堆安全运行至关重要。针对TMSR-SF0高温熔盐泵泵罐初始平封头设计方案应力过大问题,提出了三角形、单井形及双井形三种筋板优化方案,研究了筋板间距对双井方案泵罐应力的影响,制定了泵罐的最终设计方案,按照美国机械工程师协会(American Society of Mechanical Engineers,ASME)标准第III卷第5册对其进行了评定。结果表明:三种方案均可大幅降低泵罐应力水平,双井方案最优,单井方案次之,三角形方案最差;泵罐最终设计方案为双井方案,此方案可使泵罐应力由413.4 MPa下降至65.4 MPa,应力降幅高达84.2%,并通过了ASME标准评定。

摘要：高温熔盐泵是使用熔盐冷却剂热工回路的"心脏",为回路中的熔盐强迫循环提供动力。目前熔盐堆使用的高温熔盐泵采用悬臂式结构,其较长的液下主轴需要采用滑动轴承支撑。在轴承表面加工出具有一定尺寸和规则排列的几何形状,是改善轴承表面摩擦学特性提高承载能力一种有效手段。本文采用有限体积法对高温熔盐泵轴承进行研究,以光滑轴承作为对比项,分析了长条织构、圆形织构、正方形织构和十字形织构对轴承承载能力的影响,通过优化织构的形状、密度、深度等参数,得到长度8 mm、宽度3 mm、深度20μm的十字形织构,这种织构形式的轴承承压能力最好,可以为高温熔盐泵轴承设计提供有效的理论指导。

摘要：基于ANSYS Workbench平台开展高温熔盐泵转动系统的结构应力分析,采用计算流体动力学软件CFX对泵内部全流场进行多工况定常数值计算,并通过试验对计算结果进行验证.综合考虑了高温熔盐泵的水动力载荷、离心力载荷、温度载荷等因素,建立了流、热、固耦合作用下动力学模型,研究不同温度下不同材料属性变化对高温熔盐泵结构性能的影响,并对高温熔盐泵转子部件进行应力分析.结果表明:在同一流量工况下,不同材料的叶轮叶片最大变形量均随温度的升高呈先增大后减小的趋势;同时,不同材料的叶轮形变程度基本趋于稳定,受流量影响不大;叶片工作面应力值大于叶片背面应力值,且不同温度工况下不同材料的叶轮背面应力值呈线性递减的趋势;叶轮等效应力最大位置主要集中在叶轮出口处叶片和前、后盖板接触的区域;经过变形及强度综合分析,表明3种不同的不锈钢材料中316L材质的叶轮力学性能最好.研究结果可为高温熔盐泵的结构设计提供一定参考.

摘要：以高温熔盐泵为研究对象,基于Reynolds时均化的N-S方程和标准的k-ε2方程湍流模型,运用流场计算软件Fluent,计算了该泵叶轮在不同工况下的内部流场,在对该泵叶轮内部流速分布、压力分布等计算结果分析的基础上,提出了设计上的一些改进措施,为该叶轮优化设计及泵叶轮内两相流动研究提供参考。

摘要：为改善高温熔盐泵底座支撑钢架受热环境,对底座和支撑钢架之间以及底座两安装钢板之间的隔热垫片材料导热系数进行数值优化,分析熔盐温度与隔热垫片导热系数对支撑钢架受热面的温度场影响。结果表明:隔热垫片能明显降低支撑钢架的受热面温度,当隔热垫片导热系数小于0.40 W/(m·K)时,其隔热作用最好。当隔热垫片导热系数低于0.10 W/(m·K),熔盐温度低于600℃时,钢架支撑面最高温度始终低于200℃,支撑钢架的工作性能可得到较好的保障。

摘要：高温熔盐泵是一种液下长轴泵,用于输送温度高达400~700℃的熔融盐,是太阳能光热发电的核心部件,其稳定性、可靠性是保证储热系统安全运行的关键,但其关键技术掌握在国外厂家手中,我国仍无法实现国产化。为解决高温熔盐泵的关键“卡脖子”技术,为高温熔盐泵的研发与优化提供参考,基于ANSYS-CFX计算软件,以太阳能光热电厂高温熔盐泵为研究对象,针对其在实际运行中的工况与水力特性,从三维设计、数值模拟、水力分析三方面入手,通过应用有限元对高温熔盐泵进行应力应变强度分析、温度场耦合分析、模态分析以及转子动力学分析。针对分析结果设计了机械密封与上部轴承及其散热机构,并结合试验对高温熔盐泵的水力性能进行了对比分析,对其结构进行了优化,设计出了效率符合要求的高温熔盐泵水力样机,为太阳能光热电站高温熔盐泵的优化设计提供了参考依据。

摘要：介绍一种由烟台龙港泵业股份有限公司为河南中原大化集团有限公司三聚氰胺车间独立研发设计的新型螺旋上升式节能高温熔盐泵,通过分析用户现场特殊的使用工况,详细介绍了该产品设计中的创新技术。通过对该泵型的试验结果与用户所使用的进口产品进行对比,分析了该新型熔盐泵的节能效果,并依据现行电费预估了用户使用该泵型后所达到的节能经济效益,为同行业熔盐泵的优化设计提供借鉴经验。

摘要：随着钍基熔盐堆核能系统(Thorium Molten Salt Reactor Nuclear Energy System,TMSR)由实验堆向研究堆、示范堆及商用堆发展,其轴系演变为由液下轴承支承的细长柔性转子结构。高温熔盐泵是钍基核能系统的主要动力部件,是TMSR的心脏设备。熔盐泵的运行稳定性和可靠性取决于液下轴承的支撑特性。本文采用数值模拟对液下轴承进行理论计算分析,并结合试验研究了不同偏心率对液下轴承支撑特性的影响。结果显示:随着转速增大,液下轴承的偏心率不断减小;随着偏心率的增大,液下轴承支撑的正交刚度和阻尼不断增大,交叉刚度和阻尼的数值也不断增大,液下轴承的最小液膜厚度不断减小。当偏心率大于0.6时,由于最小液膜厚度较薄,液下轴承的压力以零和零梯度结束。此时液下轴承在实际运转中存在液膜失效导致液下轴承磨损严重,此结果在试验中得到了验证。本文研究成果为超高温长轴熔盐泵液下轴承的设计提供了理论指导和试验数据支撑。

摘要：光热电站熔盐泵转子系统由于其自身结构及外部载荷激励,在极端运行工况下难以维持运行稳定性。针对该问题建立有限元模型,分析了温度载荷、流场力载荷、离心力载荷等对熔盐泵转子的应力变形规律;设置4种不同轴段长度的转子模型,分析不同转子模态振型、固有频率以及临界转速等动力学特性。研究发现:转子结构中最大等效应力出现在首级叶轮叶片进口与前盖板交界处,最大变形出现在首级叶轮前盖板尾缘处,流场载荷与质量力载荷使应力与变形在叶轮上大致呈现中心对称分布,温度载荷使得叶轮产生较大的形变;对首级叶轮进行强度校核后,所选材料满足结构强度要求。模型转子的固有频率随中间轴段长度的增加而降低,湿态转子模型的固有频率略低于干态固有频率;其他转子的一阶临界转速均小于转子的设计转速,只有A9转子的临界转速满足±10%安全裕度,不易在运行过程中发生共振。研究结果对于该类型泵安全稳定运行以及在能源应用等领域具有重要的指导意义。