氣泡分離器設(shè)計(jì)與性能研究.pdf

1、熔鹽堆是六種第四代反應(yīng)堆堆型之一，能夠?qū)崿F(xiàn)核燃料的閉式循環(huán)，在防止核擴(kuò)散方面擁有極高的優(yōu)勢(shì)。為了保證其連續(xù)可靠地運(yùn)行，必須對(duì)液態(tài)燃料中的氙等有害氣體進(jìn)行在線處理。氣泡分離器是熔鹽堆脫氣系統(tǒng)中最關(guān)鍵的設(shè)備之一，通過離心分離的方式去除反應(yīng)堆中氙等裂變氣體及載氣，其工作性能的優(yōu)劣直接影響到反應(yīng)堆運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。因此，設(shè)計(jì)合理的氣泡分離器結(jié)構(gòu)，并對(duì)其性能進(jìn)行測(cè)試，將有助于熔鹽堆脫氣系統(tǒng)的研發(fā)。
　　針對(duì)2MW釷基熔鹽試驗(yàn)堆，共設(shè)計(jì)了

2、三種結(jié)構(gòu)參數(shù)的氣泡分離器，并以空氣和水為工作介質(zhì)，設(shè)計(jì)了專門的水試驗(yàn)回路，對(duì)氣泡分離器的工作性能進(jìn)行了試驗(yàn)測(cè)試，以期確定最佳的氣泡分離器結(jié)構(gòu)參數(shù)。具體試驗(yàn)條件：水流量10-30m3/h、平均截面含氣率0.3％以下。試驗(yàn)采用可視化技術(shù)，利用高速攝像系統(tǒng)記錄氣泡的分離過程，以分析葉片結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)氣泡分離過程的影響。測(cè)試及分析結(jié)果表明，葉片進(jìn)出口角度、葉片長(zhǎng)度、葉片個(gè)數(shù)等參數(shù)變化均會(huì)影響氣泡的分離過程。在本文的試驗(yàn)條件下，攪渾葉片的軸向出口角不

3、應(yīng)太大；攪渾葉片個(gè)數(shù)應(yīng)該在5個(gè)以上、且長(zhǎng)度大于50mm，據(jù)此設(shè)計(jì)的第三套分離器，幾乎能夠分離出所有的氣泡，完全滿足氣泡分離器的設(shè)計(jì)要求。
　　利用CFD軟件fluent，采用瞬態(tài)的二次壓應(yīng)力RSM模型，對(duì)氣泡分離器內(nèi)部液相流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬。分析了邊界條件以及工作介質(zhì)的粘度、密度變化對(duì)分離器內(nèi)部流場(chǎng)的影響。結(jié)果表明：系統(tǒng)壓力對(duì)切向速度分布、壓力分布及軸向零速包絡(luò)面的結(jié)構(gòu)均有較大影響，進(jìn)而影響設(shè)備的分離特性；對(duì)比計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)現(xiàn)象，