[发明专利]屏蔽式核主泵冷却系统的温度分布测定方法

说明书

本发明提出一种屏蔽式核主泵冷却系统的温度分布测定方法，包括建立所述屏蔽式核主泵冷却系统的等效物理模型，将所述上冷却回路和下冷却回路上的装置设置为节点；获取各节点内冷却液的质量流量、等效热影响功率、冷却液的比热；确定相应节点的温度变化；获取各汇流点的两个支路汇流前的流量，及汇流后的流量，根据能量守恒，确定汇流点的温度变化关系；选取回路中的一点作为温度起点，根据所述拓扑结构将温度变化串接起来，以获得所述等效物理模型的温度分布。本发明能够获得屏蔽式核主泵冷却系统的整体温度分布，便于系统分析。

技术领域

本发明涉及流体机械领域，特别涉及的是屏蔽式核主泵冷却系统的温度分布测定方法。

背景技术

屏蔽泵是一种无动密封泵，泵和驱动电机都被密封在一个被泵送介质充满的压力容器内，此压力容器为静密封，通过驱动转子而由一个电线绕组来提供旋转磁场。由于屏蔽泵的这种结构取消了传统离心泵具有的旋转轴密封装置，故能做到完全无泄漏。

屏蔽泵以其无泄漏的技术优势，被广泛应用于能源、化工等众多行业。在第三代核电技术中，为了提高反应堆的安全性，大型屏蔽式核主泵被用作堆芯冷却剂循环动力源以取代传统的轴封式主泵。屏蔽式核主泵内部流体冷却回路热源包含了高速流体内摩擦生热，泵头一回路高温热传导，轴承发热以及电机绕组电磁涡流生热。

冷却回路流经的轴承、线圈等部件对温度要求严格，关键部件耐受热冲击的性能也需要冷却液来保障，正是由于内部热源多、损耗大、关键件温度要求高的严格条件，屏蔽式核主泵内部流体冷却系统的温度预测和计算在主泵的设计中尤其重要。且目前大型屏蔽式核主泵的温度分析仅局限于单一的功能区域，比如轴承区、飞轮区等，没有系统的温度检测分析。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种屏蔽式核主泵冷却系统的温度分布测定方法，能够获得屏蔽式核主泵冷却系统的整体温度分布，便于系统分析。

为解决上述问题，本发明提出一种屏蔽式核主泵冷却系统的温度分布测定方法，所述屏蔽式核主泵冷却系统包括用于冷却液循环流动的上冷却回路和下冷却回路，所述上冷却回路和下冷却回路的总汇流点和总分流点之间为共用支路，所述共用支路上设有辅助叶轮；

所述上冷却回路上设有屏蔽套、上径向轴承和换热器，其中，所述总分流点的一部分冷却液流入所述屏蔽套，在所述屏蔽套之后为子分流点，子分流点的一部分冷却液流入上径向轴承的内部流道中，子分流点的另一部分冷却液流入上径向轴承的外部流道中，所述内部流道和外部流道的冷却液在子汇流点汇合，流入换热器进行换热，之后流回所述总汇流点；

所述下冷却回路上设有下径向轴承，所述总分流点的另一部分冷却液流入所述下径向轴承，下径向轴承的冷却液流回所述总汇流点；

该方法包括以下步骤：

S1：建立所述屏蔽式核主泵冷却系统的等效物理模型，将所述上冷却回路和下冷却回路上的装置设置为节点，节点和回路的连接构建为一拓扑结构；

S2：获取各节点内冷却液的质量流量Q_m、等效热影响功率P、冷却液的比热C；根据CQ_mΔT＝P确定相应节点的温度变化ΔT，或者，通过数值仿真的方法获得相应节点的温度变化ΔT；

S3：获取各汇流点的两个支路汇流前的流量Q1和Q2，及汇流后的流量Q，根据能量守恒，确定汇流点的温度变化关系CQ₁(T-T₁)＝CQ₂(T₂-T₁)，其中，T₁和T₂为两个支路汇流前的温度，T为汇流后的温度；

S4：选取回路中的一点作为温度起点，根据所述拓扑结构将温度变化串接起来，以获得所述等效物理模型的温度分布。