氣泡分離器設計與性能研究.pdf

1、熔鹽堆是六種第四代反應堆堆型之一，能夠實現(xiàn)核燃料的閉式循環(huán)，在防止核擴散方面擁有極高的優(yōu)勢。為了保證其連續(xù)可靠地運行，必須對液態(tài)燃料中的氙等有害氣體進行在線處理。氣泡分離器是熔鹽堆脫氣系統(tǒng)中最關鍵的設備之一，通過離心分離的方式去除反應堆中氙等裂變氣體及載氣，其工作性能的優(yōu)劣直接影響到反應堆運行的安全性和經(jīng)濟性。因此，設計合理的氣泡分離器結構，并對其性能進行測試，將有助于熔鹽堆脫氣系統(tǒng)的研發(fā)。
　　針對2MW釷基熔鹽試驗堆，共設計了

2、三種結構參數(shù)的氣泡分離器，并以空氣和水為工作介質，設計了專門的水試驗回路，對氣泡分離器的工作性能進行了試驗測試，以期確定最佳的氣泡分離器結構參數(shù)。具體試驗條件：水流量10-30m3/h、平均截面含氣率0.3％以下。試驗采用可視化技術，利用高速攝像系統(tǒng)記錄氣泡的分離過程，以分析葉片結構參數(shù)對氣泡分離過程的影響。測試及分析結果表明，葉片進出口角度、葉片長度、葉片個數(shù)等參數(shù)變化均會影響氣泡的分離過程。在本文的試驗條件下，攪渾葉片的軸向出口角不

3、應太大；攪渾葉片個數(shù)應該在5個以上、且長度大于50mm，據(jù)此設計的第三套分離器，幾乎能夠分離出所有的氣泡，完全滿足氣泡分離器的設計要求。
　　利用CFD軟件fluent，采用瞬態(tài)的二次壓應力RSM模型，對氣泡分離器內(nèi)部液相流場進行了數(shù)值模擬。分析了邊界條件以及工作介質的粘度、密度變化對分離器內(nèi)部流場的影響。結果表明：系統(tǒng)壓力對切向速度分布、壓力分布及軸向零速包絡面的結構均有較大影響，進而影響設備的分離特性；對比計算結果與試驗現(xiàn)象，