Антоненков, Максим Александрович. Обоснование проектных решений гидростатических подшипников главных циркуляционных насосов реакторов на быстрых нейтронах, охлаждаемых свинцовым и свинец-висмутовым теплоносителями : Антоненков, Максим Олександрович. Обгрунтування проектних рішень гідростатичних підшипників головних циркуляційних насосів реакторів на швидких нейтронах, охолоджуваних свинцевим і свинець-вісмутовий теплоносіями Antonenkov, Maxim Alexandrovich. Justification of design solutions for hydrostatic bearings of the main circulation pumps of fast neutron reactors cooled with lead and lead-bismuth coolants



  • Название:
  • Антоненков, Максим Александрович. Обоснование проектных решений гидростатических подшипников главных циркуляционных насосов реакторов на быстрых нейтронах, охлаждаемых свинцовым и свинец-висмутовым теплоносителями
  • Альтернативное название:
  • Антоненков, Максим Олександрович. Обгрунтування проектних рішень гідростатичних підшипників головних циркуляційних насосів реакторів на швидких нейтронах, охолоджуваних свинцевим і свинець-вісмутовий теплоносіями Antonenkov, Maxim Alexandrovich. Justification of design solutions for hydrostatic bearings of the main circulation pumps of fast neutron reactors cooled with lead and lead-bismuth coolants
  • Кол-во страниц:
  • 260
  • ВУЗ:
  • ОАО ОКБ "Гидропресс"
  • Год защиты:
  • 2013
  • Краткое описание:
  • Антоненков, Максим Александрович. Обоснование проектных решений гидростатических подшипников главных циркуляционных насосов реакторов на быстрых нейтронах, охлаждаемых свинцовым и свинец-висмутовым теплоносителями : диссертация ... кандидата технических наук : 05.04.11 / Антоненков Максим Александрович; [Место защиты: ОАО ОКБ "Гидропресс"].- Нижний Новгород, 2013.- 260 с.: ил. РГБ ОД, 61 13-5/2193





    НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ
    УНИВЕРСИТЕТ
    ИМ. Р.Е. АЛЕКСЕЕВА
    04201360090
    На правах рукописи
    Антоненков Максим Александрович
    ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ ГИДРОСТАТИЧЕСКИХ
    ПОДШИПНИКОВ ГЛАВНЫХ ЦИРКУЛЯЦИОННЫХ НАСОСОВ
    РЕАКТОРОВ НА БЫСТРЫХ НЕЙТРОНАХ, ОХЛАЖДАЕМЫХ
    СВИНЦОВЫМ И СВИНЕЦ-ВИСМУТОВЫМ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯМИ
    Диссертация
    на соискание учёной степени кандидата технических наук
    05.04.11 - “Атомное реакторостроение, машины, агрегаты и технология
    материалов атомной промышленности”
    Научный руководитель - доктор технических наук, профессор Безносов А.В.
    г. Нижний Новгород 2012 г.
    Содержание
    Стр.
    Перечень сокращений, условных обозначений 8
    Введение 9
    Глава 1. Аналитический обзор и методология исследований направленных на обоснование методов расчета и проектирования гидростатических подшипников, работающих в среде ТЖМТ Г7
    1.1 Основные различия физических характеристик традиционных
    теплоносителей ЯЭУ реакторов на быстрых нейтронах 17
    1.1.1 Свинцовый теплоноситель 17
    1.1.2 Эвтектика свинец-висмут 19
    1.1.3 Металлический натрий 20
    1.2 Принципы расчета и проектирования гидростатических подшипников для традиционных сред 22
    1.2.1 Условный расчет подшипников скольжения 22
    1.2.2 Расчет подшипников при жидкостной смазке 27
    1.2.2.1 Определение несущей силы смазочного слоя 28
    1.2.2.2 Сопротивление смазочного слоя вращению вала_ 33
    1.2.2.3 Количество смазки, вытекающей из торцов подшипника 35
    1.2.2.4 Теплообмен в подшипниках скольжения 36
    1.3 Опыт создания и эксплуатации подшипников скольжения для ТЖМТ - гидродинамических, сухого трения, лабиринтно-винтовых и гидростатических 39
    1.3.1 Особенности эксплуатации гидростатических подшипников
    циркуляционных насосов, работающих в тяжелых жидких металлах 40
    1.3.2 Гидродинамические подшипники. Обоснование невозможности
    обеспечения условий работы в высокотемпературных расплавах тяжелых жидкометаллических теплоносителей 42
    1.3.3 Экспериментальные исследования характеристик подшипников
    сухого трения в тяжелых жидкометаллических теплоносителях 44
    1.3.4 Экспериментальные исследования характеристик
    гидростатодинамического (лабиринтно-винтового) подшипника в свинцовом теплоносителе 49
    1.4 Методология экспериментальных исследований, направленных
    на обоснование методов расчета, проектирования и режимов эксплуатации ГСП в среде ТЖМТ 52
    1.5 Постановка задач исследований 54
    Глава 2. Сравнительное исследование гидравлических характеристик дросселей гидростатических подшипников насосов на воде и на свинцовом теплоносителе и с результатами расчетов 56
    2.1 Общие положения 56
    2.1.1 Виды и роль дросселей в работе гидростатических подшипников 56
    2.1.2 Методика расчета дросселя 58
    2.2 Сравнительные экспериментальные исследования характеристик
    дросселей на воде и на свинцовом теплоноси теле 60
    2.2.1 Цели и задачи исследований 60
    2.2.2 Описание экспериментальных стендов 62
    2.2.2.1 Стенд на водяном теплоносителе 62
    2.2.2.2 Стенд на свинцовом теплоносителе 63
    2.2.2.3 Описание экспериментального участка 68
    2.3 Программа-методика проведения экспериментов на воде и ТЖМТ 69
    2.4 Обсуждение результатов экспериментов 71
    2.4.1 Характеристика и последовательность этапов исследований 73
    2.4.2 Сравнение гидравлических характеристик (ДН =/(Re), с =/(Re)) вариантов конструкций дросселей на свинцовом теплоносителе и
    на воде 76
    2.4.3 Зависимость гидравлических характеристик дросселей от давления
    на выходе потока из них 82
    2.4.4 Зависимость гидравлических характеристик дросселей от
    конструктивных параметров (/0/do) 89
    2.4.5 Расчет давления в канале дросселя 90
    2.4.6 Сравнение теоретического расчета перепада давления па дросселе с
    результатами эксперимента 96
    2.5 Выводы по главе 2 103
    Глава 3. Сравнительное исследование гидравлических характеристик течения воды и ТЖМТ через дроссель и кольцевой зазор 106
    3.1 Общие положения 106
    3.1.1 Ламинарное течение жидкости между соосными вращающимися
    цилиндрами Щ8
    3.1.2 Основы гидродинамической теории цилиндрического подшипника
    скол ьжения И2
    3.2 Сравнительные экспериментальные исследования гидравлических характеристик течения воды и свинца через дроссель и кольцевой зазор 118
    3.2.1 Цели и задачи исследований Ц8
    3.2.2 Описание экспериментальных стендов 120
    3.2.2.1 Стенд на водяном теплоносителе 1_20
    3.2.2.2 Стенд на свинцовом теплоносителе 12!
    3.2.2.3 Описание экспериментального участка 122
    3.3 Программа-методика проведения экспериментов на воде и на ТЖМТ 124
    3.4 Обсуждение результатов экспериментов 125
    3.4.1 Характеристика и последовательность этапов исследований 125
    3.4.2 Сравнение гидравлических характеристик (АР =XRe), AH =XRe),
    ^ =XRe)) вариантов величин кольцевого зазора на свинцовом теплоносителе и на воде 127
    3.4.3 Оценка сопротивления рабочей среды вращению вала 140
    3.4.4 Оценка количества среды, подаваемой в подшипник 144
    3.5 Выводы по главе 3 147
    Глава 4. Комплексные испытания па высокотемпературном свинцовом теплоносителе варианта конструкции гидростатического подшипника с ограничителями расхода постоянного сечения (дросселями) и отводом жидкости через торцы подшипника 150
    4.1 Общие положения 150
    4.1.1 Принцип работы гидростатического подшипника. 151
    4.1.2 Принцип работы гидростатодинамического (лабиринтно-винтового)
    подшипника в свинцовом теплоносителе 156
    4.2 Цели и задачи исследований 158
    4.3 Описание экспериментальных стендов 160
    4.3.1 Стенд на водяном теплоносителе 160
    4.3.2 Стенд на свинцовом теплоносителе 161
    4.3.3 Описание экспериментального участка 166
    4.4 Программа-методика проведения экспериментов на воде и на ТЖМТ 170
    4.5 Обсуждение результатов 171
    4.5.1 Характеристика и последовательность этапов исследований ГИ
    4.5.2 Сравнение величины тока электродвигателя при испытаниях на
    свинце и на воде 177
    4.5.3 Сравнение гидравлических характеристик (Q =Дп), ЛР =_/(Re),
    G =/(п)) макетного образца гидростатического подшипника с ограничителями расхода постоянного сечения (дросселями) и отводом жидкости через торцы подшипника при испытаниях на водяном и свинцовом теплоносителях 181
    4.5.4 Грузоподъемность подшипника 185
    4.6 Выводы по главе 4 (87
    Глава 5. Комплексные испытания варианта конструкции гидростатического подшипника с ограничителем расхода переменного сопротивления
    (гидростатический подшипник с двойным взаимообратным щелевым дросселированием) 189
    5.1 Цели и задачи исследований 1_89
    5.2 Принцип работы гидростатического подшипника с двойным
    взаимообратным щелевым дросселированием 190
    5.3 Описание эксперимен тальных стендов 194
    5.3.1 Стенд на водяном теплоносителе 195
    5.3.2 Стенд на свинцовом теплоносителе (96
    5.3.3 Описание экспериментального участка 198
    5.4 Программа-методика проведения экспериментов на ТЖМТ 202
    5.5 Обсуждение результатов экспериментов 203
    5.5.1 Характеристика и последовательность этапов исследований 203
    5.5.2 Результаты ревизии подшипника 208
    5.5.3 Исследования шлифов продольного разреза имитатора вала ГЦН и
    поперечного разреза рабочей камеры ГСП 214
    5.5.4 Сравнение нагрузки электродвигателя при испытаниях на свинце и
    на воде 217
    5.5.5 Сравнение гидравлических характеристик (Q =Дп), АР =Д11е),
    G =Дп)) макетного образца гидростатического подшипника с двойным
    взаихмообратным щелевым дросселированием при испытаниях на
    водяном и свинцовом теплоносителях_ 222
    5.5.6 Грузоподъемность подшипника 226
    5.6 Выводы по главе 5 227
    Глава 6. Экспериментально обоснованные рекомендации по оптимизации конструктивных решений гидростатических подшипников работающих в среде высокотемпературного ТЖМТ 230
    6.1 Рекохмепдации по традиционному гидродинамическому расчету ГСП 232
    6.2 Рекомендации по гидродинамическому расчету ГСП осевых ГЦН установок с реакторами на быстрых нейтронах, охлаждаемыми ТЖМТ 239
    6.3 Рекомендации по обоснованным оптимальным конструктивным
    решениям ГСП осевых ГЦН для РУ с ТЖМТ 242
    6.4 Рекомендации к условиям эксплуатации 245
    6.5 Выводы по главе 6 248
    Заключение 250
    Список использованных источников 253
    ГСП - гидростатический подшипник
    ЭУ - экспериментальный участок
    ТДАК - термодинамическая активность кислорода
    ТЖМТ - тяжёлый жидкометаллический теплоноситель
    ГЦН - главный циркуляционный насос
    АЭС - атомная электрическая станция
    РУ - реакторная установка
    а - термодинамическая активность кислорода
    /- коэффициент трения скольжения
    D - диаметр вала, м
    L - полная длина подшипника, м
    I, - осевая длина торцевых поясков, м
    т - длина рабочих камер подшипника, м
    5о - радиальный зазор, м
    е - абсолютный эксцентриситет, м
    d0 - диаметр дросселя, м
    /о - длина дросселя, м
    N - число рабочих камер
    п - число оборотов вала, об/мин
    со - угловая скорость вращения, 1/с
    Др - статический перепад давления на подшипнике, кг/м2 G - грузоподъемность подшипника, кг р - плотность жидкости, кг/м3 д -динамическая вязкость, Па-с v - кинематическая вязкость, м2/сек Q - безразмерный параметр вращения Re - критерий Рейнольдса Остальные обозначения поясняются в тексте
    Введение
    Федеральная целевая программа «Развитие атомного энергопромышленного комплекса России на 2007 - 2010 годы и на перспективу до 20015 года», утвержденная постановлением правительства Российской Федерации от 6 октября 2006 г., наряду со строительством энергоблоков атомных электростанций на базе ВВЭР, предусматривает инновационные проекты в области атомной энергетики с тяжелыми жидкометаллическими теплоносителями. В них входят: создание головного опытно-промышленного энергоблока с реакторной установкой типа СВБР-100 со свинец-висмутовым теплоносителем, а также обоснование реакторной установки типа БРЕСТ со свинцовым теплоносителем.
    Насосное оборудование составляет важную и существенную долю в составе контуров энергетических установок. Наша страна имеет уникальный опыт создания и эксплуатации главных циркуляционных насосов (ГЦН) атомных подводных лодок (АПЛ) с реакторами, охлаждаемыми свинец- висмутовым теплоносителем проектов 645, 705 и 705К. ГЦН реакторных установок (РУ) проектов 645 и 705К имели нижние гидростатические подшипники, работа которых обеспечивалась в том числе за счет работы вспомогательных насосов (насосов возврата протечек) реакторного контура. ГЦН атомных подводных лодок проекта 705 был выполнен с консольным расположением вала и нижнего подшипника скольжения не имел.
    Реакторные установки, создаваемых в РФ энергоблоков со свинец- висмутовым и свинцовым теплоносителями имеют баковые или моноблочные компоновки, в отличие от компоновок РУ транспортных установок петлевого типа. Гидравлическое сопротивление таких контуров существенно меньше, чем у контуров транспортных установок. В составе реакторных контуров СВБР и БРЕСТ предусматриваются погружные ГЦН осевого типа и отсутствуют вспомогательные насосы. Одним из проблемных узлов ГЦН этих установок
    являются нижние подшипники скольжения, работающие в перекачиваемой среде.
    Это, в свою очередь, ставит задачу создания обоснованных конструкций гидростатических подшипников, работающих в среде высокотемпературных ТЖМТ при величинах напоров осевых насосов, учитывающих специфику тяжелых жидкометаллических теплоносителей с требованием большого ресурса и более жесткой моделью эксплуатации, чем подшипники транспортных установок. Опыт проектирования и эксплуатации таких подшипников в мире отсутствует.
    Обоснование проектных решений гидростатических подшипников главных циркуляционных насосов реакторов на быстрых нейтронах, охлаждаемых свинцовым и свинец-висмутовым теплоносителями — актуальная тема для диссертационной работы.
    Целью диссертационной работы является уточнение методики расчета гидростатических подшипников с учетом специфических свойств свинцового и свинец-висмутового теплоносителей и разработка рекомендаций по оптимальным конструкциям таких подшипников.
    Задачи работы. Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих научно-технических задач:
    - предложить методологию исследования характеристик отдельных элементов гидростатических подшипников, и подшипников в целом с учетом специфики тяжелых жидкометаллических теплоносителей;
    - выполнить анализ специфических свойств ТЖМТ и их влияния на процессы и характеристики, обуславливающие работоспособность ГСП;
    - разработать экспериментальные стенды с водяным и тяжелым высокотемпературным жидкометаллическим теплоносителями и методики для проведения на них сравнительных гидродинамических и триботехнических исследований элементов гидростатических подшипников и ГСП в целом;
    - провести сравнительные экспериментальные и расчетно-теоретические исследования элементов ГСП и подшипников в целом на воде и на
    высокотемпературном жидкометаллическом теплоносителе и выявить зависимость их характеристик от рабочей среды и параметров ГСП;
    - на основе проведенных исследований разработать уточненную методику расчета гидростатических подшипников, работающих в среде высокотемпературных тяжелых жидкометаллических теплоносителей
    инновационных реакторов на быстрых нейтронах;
    - разработать рекомендации, обоснованные проведенными
    исследованиями, по оптимальным конструкциям гидростатических подшипников для ГЦН реакторных контуров с ТЖМТ.
    Научная новизна работы заключается в следующем:
    1) Предложен, разработан и реализован метод проведения сравнительных исследований элементов гидростатических подшипников и вариантов конструкций подшипников в целом, позволивший уточнить методику расчета ГСП и разработать обоснованные рекомендации для конструкций ГСП на ТЖМТ.
    2) Получен массив экспериментальных данных гидравлических и трибологических характеристик отдельных элементов гидростатических подшипников: дросселей и последовательного сочетания дроссель плюс кольцевой зазор и обоснованных исследованиями двух вариантов конструкций ГСП в среде высокотемпературного (450 ч- 550 °С) свинцового теплоносителя.
    3) Определены условия, при которых экспериментально определенные гидравлические характеристики каналов гидростатических подшипников на воде и на свинцовом теплоносителе существенно различаются. Предложена причина расхождения этих характеристик.
    4) Проведен анализ и предложена модель оптимизации антифрикционных характеристик гидростатических подшипников в среде высокотемпературных ТЖМТ при пусках и остановках.
    5) Предложена и обоснована методика расчета ГСП с учетом специфики высокотемпературных жидкометаллических теплоносителей реакторов на
    быстрых нейтронах и разработаны рекомендации по оптимальным конструкциям таких подшипников.
    Практическая значимость работы.
    1) Впервые в отечественной и мировой практике предложены и обоснованы конструкции и режимы эксплуатации гидростатических подшипников, работающих в среде высокотемпературных тяжелых жидкометаллических теплоносителей погружных главных циркуляционных насосов осевого типа инновационных реакторов на быстрых нейтронах.
    2) Разработанная уточненная методика расчета гидростатических подшипников ГЦН в среде ТЖМТ рекомендована к внедрению в инженерную практику.
    3) Рекомендации по оптимальным обоснованным конструктивным решениям ГСП, работающих в среде ТЖМТ для ГЦН рекомендованы для внедрения в инженерную практику.
    Личный вклад автора. Исследования, результаты которых приводятся в настоящей работе, проводились по оригинальным программам-методикам на экспериментальных установках и оборудовании предложенных и созданных на кафедре «Атомные, тепловые станции и медицинская инженерия» НГТУ автором лично или при его непосредственном участии. Автор принимал участие на всех этапах подготовки, проектирования, монтажа, отладки экспериментальных участков, оборудования и контура в целом, в проведении исследований, обработке и обсуждении результатов исследований. Подготовка диссертационной работы осуществлялась под научным руководством доктора технических наук, профессора Безносова Александра Викторовича.
    В работе обобщены результаты теоретических и экспериментальных исследований, выполненных на кафедре «АТС и МИ» НГТУ автором лично и в соавторстве с д.т.н., проф. Безносовым А.В., к.т.н. Боковой Т.А., к.т.и. Савиновым С.Ю., инж. Серовым В.Е., асп. Ярмоновым М.В., асп. Маховым К.А., асп. Боковым П.А. (НГТУ).
    На защиту выносятся следующие положения:
    1) Метод проведения сравнительных исследований элементов гидростатических подшипников и вариантов конструкций подшипников в целом, позволяющий уточнить методику расчета ГСП и обосновать оптимальные варианты конструкций ГСП для погружных осевых ГЦН реакторов на быстрых нейтронах.
    2) Массив экспериментальных данных характеристик гидростатических подшипников ГЦЫ реакторов на быстрых нейтронах в среде высокотемпературного жидкометаллического теплоносителя.
    3) Экспериментально определенные условия, при которых характеристики ГСП на свинцовом теплоносителе существенно отличаются от аналогичных характеристик на воде, включая модель антифрикционных характеристик ГСП в среде высокотемпературных ТЖМТ при пусках и остановах.
    4) Уточненная методика расчета гидростатических подшипников ГЦН реакторов на быстрых нейтронах, охлаждаемых тяжелыми жидкометаллическими теплоносителями.
    5) Рекомендации по конструктивным решениям гидростатических подшипников с учетом специфических характеристик высокотемпературных тяжелых жидкометаллических теплоносителей.
    Апробация работы и публикации. Результаты работы докладывались и обсуждались па международных и российских конференциях. Основные положения диссертационной работы изложены в публикациях [5-8, 12, 14-16, 19-21,24-30,32,35-37,39].
    Результаты работы докладывались и обсуждались на V курчатовской молодежной научной школе, г. Москва, 2007 г.; на VI курчатовской молодежной научной школе, г. Москва, 2008 г.; на VII международной молодежной научно-технической конференции «Будущее технической науки», г. II. Новгород, 2008 г.; на третьей межотраслевой научно-практической конференции «Тяжёлые жидкометаллические теплоносители в ядерных технологиях (ТЖМТ-2008)», г. Обнинск, 2008 г.; на XIV Нижегородской сессии
    молодых ученых (технические науки), г. ІІ.ЕІовгород, 2009 г.; на VIII Международной молодежной научно-технической конференции «Будущее технической науки», г. Н.Новгород, 2009 г.; на всероссийской научной школе для молодежи Реакторы на быстрых нейтронах, г. Обнинск, 2009 г.; на VII курчатовской молодежной научной школе, г. Москва, 2009 г.; на XVI международном семинаре Технологические проблемы прочности, г. Подольск, 2009 г.; на IX международной молодежной научно-технической конференции «Будущее технической пауки», г. Н. Новгород, 2010 г.; на 18th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-18), Xi’an, China, 2010 г.; на всероссийской научной школе для молодежи Теплофизика реакторов на быстрых нейтронах, г. Обнинск, 2010 г.; на X международной молодежной научно-технической конференции «Будущее технической науки»,
    г. Н.Новгород, 2011г.; на IX курчатовской молодежной научной школе, г. Москва, 2011г.; на XI Международной молодежной научно-технической конференции «Будущее технической науки», г. Н.Новгород, 2012 г.
    Ряд технических решений, предложенных с участием автора в процессе выполнения диссертационной работы, защищены патентами и авторскими свидетельствами [47-54].
    Статьи с результатами исследований, выполненных автором лично или при его непосредственном участии, опубликованы в журналах «Вестник машиностроения», «Известия высших учебных заведений. Ядерная
    энергетика», «Информатизация и связь», «Атомная энергия», «Труды Нижегородского государственного технического университета им. Р.Е. Алексеева», «Вопросы атомной науки и техники. Серия термоядерный синтез», «Проблемы машиностроения и надежности машин», «Трение и износ», «Вопросы атомной науки и техники. Серия физика ядерных реакторов» [5, 6, 14, 19-21,24,25,32, 42-46].
    Автор выражает глубокую признательность д.т.н., профессору А.В. Безносову осуществлявшему научное руководство этой работой и предоставившему автору все условия для научной деятельности.
    Диссертация состоит из введения, шести глав, списка использованных источников. Объем работы составляет 260 страниц, 145 рисунков, 19 таблиц, список использованных источников из 54 наименований, в том числе 37 работ автора.
    Во введении обосновывается актуальность темы диссертации, формулируется научная новизна и практическая значимость работы.
    В первой главе приведены результаты анализа влияния физических характеристик и свойств теплоносителей реакторных контуров на процессы, протекающие в гидростатическом подшипнике. Обобщен и изложен опыт создания и эксплуатации гидростатических подшипников скольжения главных циркуляционных насосов реакторов на быстрых нейтронах с жидкометаллическими теплоносителями.
    Во второй главе приведены результаты сравнительного исследования гидравлических характеристик дросселей гидростатических подшипников насосов на воде и на свинцовом теплоносителе и с результатами расчетов.
    В третьей главе отражены результаты сравнительного исследования гидравлических характеристик течения воды и ТЖМТ через дроссель и кольцевой зазор.
    В четвертой главе рассмотрены результаты комплексных испытаний на высокотемпературном свинцовом теплоносителе варианта конструкции гидростатического подшипника с ограничителями расхода постоянного сечения (дросселями) и отводом жидкости через торцы подшипника.
    В пятой главе представлены результаты комплексных испытаний варианта конструкции гидростатического подшипника с ограничителем расхода переменного сопротивления (гидростатический подшипник с двойным взаимообратным щелевым дросселированием).
    В шестой главе отражены рекомендации автора по расчету гидростатических подшипников, работающих в высокотемпературном жидкометаллическом теплоносителе, разработанные па основе традиционной методики расчета ГСП с учетом специфики физических свойств ТЖМТ, опыта
    создания и эксплуатации ГСП главных циркуляционных насосов реакторных контуров с натриевым теплоносителем, а также, прежде всего, на основе результатов экспериментальных и расчетно-теоретических исследований отраженных в предыдущих главах диссертации.
  • Список литературы:
  • Заключение
    1) Предложена, обоснована и разработана методология исследований, направленных на создание гидростатических подшипников и режимов их эксплуатации для ГЦН с реакторами на быстрых нейтронах, охлаждаемых тяжелыми жидкометаллическими теплоносителями (свинцовым и свинец- висмутовым). Для проведения экспериментальных работ предложены и реализованы метод и устройства измерения давления в рабочей камере гидростатического подшипника в свинцовом теплоносителе.
    2) Испытания на высокотемпературном расплаве свинца показывают, что режим течения в дросселях (для условий ГСП) соответствует переходному режиму, в котором нарушается линейная зависимость £ =/(Re) в логарифмических координатах. Зафиксировано влияние противодавления на выходе потока из дросселя на величину коэффициента местного сопротивления.
    3) Экспериментальные исследования гидравлических характеристик
    течения на сравниваемых жидкостях (вода и ТЖМТ) через комбинацию: дроссель и кольцевой зазор при испытаниях на свинцовом теплоносителе не выявили различий гидродинамики потока для вращающегося и
    невращающегося вала.
    4) Конструкция ГСП с ограничителями расхода постоянного сечения
    (дросселями) и отводом рабочей среды через торцы подшипника совмещенный с лабиринтным импеллером обеспечивает необходимые характеристики гидростатического подшипника на высокотемпературном расплаве свинца (Т = 450 500 °С) при а= 10° и при наличии частиц примесей в свинце при
    оборотах в диапазоне п = 300 -ь 1200 об/мин величина грузоподъемности одной камеры G = 0,41 ^ 0,96 кг.
    ГСП с ограничителями расхода постоянного сечения (дросселями) и отводом рабочей среды через торцы подшипника совмещенный с лабиринтным импеллером в составе ЭУ эксплуатировался как самостоятельная единица (без
    элементов осевого насоса). Недостатком данной конструкции является сложность технологического исполнения и сложность использования в составе ГЦН (высокие требования к соосности вала ГЦН с корпусом подшипника, технически сложная установка в выемной части насоса)
    Следы износа рабочих поверхностей подшипника после эксплуатации в свинцовом теплоносителе не зафиксированы. Подшипник работал в режиме жидкостного трения. Отсутствует забивание каналов подшипника частицами примесей, содержащихся в теплоносителе
    5) Исследуемая конструкция ГСП с двойным взаимообратным щелевым дросселированием на высокотемпературном расплаве свинца (Т = 450 ч- 550°С) при а= 10° и при наличии частиц примесей в свинце при оборотах в диапазоне п = 300 -ь 1200 об/мин обеспечивает грузоподъемность одной камеры G = 0,07 -ь 0,16 кг. При тех же условиях при а = 10'4 ч- 10’3 величина грузоподъемности одной камеры существенно изменяется и составляет G = 0,65 ч- 1,29 кг. Вариант конструктивной схемы гидростатического подшипника с двойным взаимообратным щелевым дросселированием эксплуатировался совместно с элементами циркуляционного насоса (осевое колесо, спрямляющий аппарат) в условиях повышенной вибрации и больших температурных перепадах.
    Подшипник работал в режиме жидкостного трения. Ревизия подшипника после испытаний на свинце при а= 10° показала отсутствие забивания каналов гидростатического подшипника частицами примесей, содержащихся в теплоносителе. После испытаний на свинце при а = 10'5 ч- 1 (Г1 отложения примесей на поверхностях ГСП отсутствовали. Следы износа рабочих поверхностей подшипника после испытаний на свинце не зафиксированы. Поверхности были черного цвета.
    6) В варианте конструктивной схемы гидростатического подшипника с ограничителями расхода постоянного сечения (дросселями) и отводом рабочей среды через торцы подшипника совмещенной с лабиринтным импеллером в случае аварийного забивания дросселирующих отверстий оксидами
    теплоносителя имеется гарантированная возможность их восстановления при технологических обработках контура двухкомпонентыми потоками потому, что через кольцевой зазор между валом и корпусом подшипника будет осуществляться гарантированная циркуляция теплоносителя с восстановительной газовой смесью.
    В варианте конструктивной схемы гидростатического подшипника с двойным взаимообратным щелевым дросселированием в случае аварийного полного забивания винтовых каналов оксидами теплоносителя не может гарантироваться восстановление (очистка каналов) при технологических обработках контура двухкомпонентыми потоками потому, что через эти каналы будет отсутствовать циркуляция теплоносителя.
    7) Величина зазоров в каналах ГСП должна обеспечивать гарантированную циркуляцию раскисленного ТЖМТ или двухкомпонентного потока: ТЖМТ - восстановительная газовая смесь в режимах технологических обработок контура, что позволит обеспечивать очистку каналов от твердой фазы оксидов, которая может накапливаться в процессе аварийных ситуаций.
    Разработана и рекомендована к использованию в инженерной практике откорректированная методика расчета ГСП для осевых ГЦН РУ с ТЖМТ, обоснованная экспериментальными и расчетно-теоретическими исследованиями и разработаны рекомендации по конструктивным решениям ГСП с учетом специфических высокотемпературных тяжелых жидкометаллических теплоносителей.
  • Стоимость доставки:
  • 230.00 руб


ПОИСК ДИССЕРТАЦИИ, АВТОРЕФЕРАТА ИЛИ СТАТЬИ


Доставка любой диссертации из России и Украины