小型NaK热真空电磁泵热控措施影响分析

发布时间：2021-06-22 22:30

　　热真空电磁泵是一种在热真空环境条件下使用的高温电磁泵,换热途径的缺失使得设备整体温度很高,高温会使结构和功能材料的性能剧烈下降。本文采用数值计算方法对中国原子能科学研究院研制的小型NaK热真空电磁泵内构件温度分布进行了计算。结果表明:在泵沟外壁采用真空隔热屏、气密腔室内外壁喷涂黑体涂层的热控措施行之有效,降低了设备内构件尤其是励磁线圈的温度,提高了设备的使用寿命。 

【文章来源】：原子能科学技术. 2020,54(08)北大核心EICSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

小型NaK热真空电磁泵结构

几何建模过程中的合理简化可有效节约计算资源[5],缩短计算时间。对电磁泵进行传热计算时,固体计算域主要包括泵沟、陶瓷内环、线圈、线圈陶瓷纤维侧板、硅钢、硅钢压条、硅钢固定件、端侧安装板、端侧定位法兰、外壳、侧端盖等区域;流体计算域为固体结构内部填充的气体空间与外部环境域。根据对传热过程的分析,主要简化包括:励磁线圈由金属导体和电工绝缘物两种固体材料组成,金属导体与绝缘物之间接触紧密且存在多层结构,对线圈直接建模会使模型变得极其复杂,网格数量激增,故将线圈等效为均质均匀体;定子硅钢由多片厚度很薄的电工硅钢片堆叠后压紧而成,将其简化视为一整体。简化后的模型如图2所示。在电磁泵中,硅钢与外壳内壁面有一定接触。考虑到实际运行过程中接触形式的可能变化,以及对此区域进行几何建模和网格划分的便利性,将其接触方式简化为面接触,并对硅钢与外壳内壁面采用不同的接触面积简化方式。计算时采用的不同接触面积示意图如图3所示。

在电磁泵中,硅钢与外壳内壁面有一定接触。考虑到实际运行过程中接触形式的可能变化,以及对此区域进行几何建模和网格划分的便利性,将其接触方式简化为面接触,并对硅钢与外壳内壁面采用不同的接触面积简化方式。计算时采用的不同接触面积示意图如图3所示。为阻挡泵沟内高温工质向定子及线圈方向的传热,泵沟中设计真空隔热屏,如图4所示,真空隔热层厚0.3 mm、真空热屏结构管厚0.5 mm。

【参考文献】：
期刊论文
[1]小型NaK热真空电磁泵设计及其特性实验研究[J]. 毕可明,陈硕,柴宝华,刘天才,杜开文,卫光仁.  原子能科学技术. 2020(03)
[2]圆柱型感应式钠电磁泵自然对流下的三维温度场仿真研究[J]. 宋德宽,詹佳硕,郑向阳,张琭,彭康伟,杜丽岩.  核科学与工程. 2016(06)
[3]CARR辐照压水堆小组件热工水力分析[J]. 尹皓,邹耀,刘兴民.  原子能科学技术. 2015(06)
[4]接触热阻与接触导热填料[J]. 任红艳,胡金刚.  宇航材料工艺. 1999(06)

硕士论文
[1]高温磁力泵基于多场耦合数值分析的结构优化和实验研究[D]. 董哲明.合肥工业大学 2015
[2]定位格架对燃料组件流动传热特性影响的数值模拟研究[D]. 晁嫣萌.北京交通大学 2015



本文编号：3243646