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

钠电磁泵国产化设计研发对钠冷快堆电站具有重要意义,而电磁泵运行过程中产生的热量会严重影响其安全运行。因此,电磁泵温度场的分析研究对其设计、制造及运行监测十分重要。本文以流量为10 m^3/h,扬程为0.5 MPa的圆柱型钠电磁泵为研究对象建立三维模型,并基于有限元计算分析方法,对电磁泵在不同负荷和工况下进行三维温度场的计算和分析。计算结果显示,影响电磁泵绕组线圈散热的主要热源为泵沟内部高温钠的导热,电磁泵绕组线圈在电流为30 A的工况下,最高温度约为493.4 K(220.4℃),接近其设计限值513 K(240℃)。同时,本文通过采用更高绝热系数隔热材料,减少高温钠热量的径向传递,有效地降低了电磁泵绕组线圈的温度,使其最高温度降至468.1 K(195.1℃),满足长期安全运行的要求。最后通过试验数据验证了仿真计算模型与计算结果的准确性。

圆柱型感应式钠电磁泵电磁设计影响因素的仿真分析

钠电磁泵具有无转动部件、无需动密封、安装维护方便等诸多优点。本文采用三维分析软件仿真电磁泵的磁感应强度分布和金属液体的受力情况,对圆环型感应式钠电磁泵电磁性能的主要影响因素:电磁气隙、绕组接线方式、外铁芯数量以及内铁芯尺寸等参数进行分析。通过研究分析得到了上述主要参数对电磁性能的影响趋势,为电磁泵进一步设计打下理论基础。

基于Comsol的钠电磁泵电磁分析校核计算与设计优化

为提高电磁泵设计效率,解决电磁泵电磁设计和性能分析的难点,用Comsol multiphysics软件对电磁设计部分进行校核计算,将电磁模块和流体模块进行耦合计算,计算结果和钠回路性能实验结果相吻合,证明了计算结果的可靠性。并且,计算分析了影响电磁泵性能的关键参数,提出了优化方案,通过减小齿宽、增大钠流道厚度、减小泵沟内外壁厚度等措施,使得泵的长度减小、体积减小、效率增加,优化后的效率提高110%。

用于钠泵的螺管型超导磁体设计与实验

本文对钠金属电磁泵的螺管型超导磁体部分进行了详细设计和实验研究。磁体设计指标为水平室温孔长度600mm,直径160mm,中心场磁感应强度5T。对超导磁体所用的超导线进行了短样测试,当温度为4.2K、磁感应强度为5T时,临界电流为464A,大于工作电流。磁体经过绕制、真空压力浸渍工艺后进行10次失超锻炼,在失超电流97 A的电流下测试,磁体中心磁感应强度达到4.66T。若进一步降低励磁速率,磁体中心磁感应强度预计可以达到5T左右,可以满足钠金属电磁泵的要求。