Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Атомное реакторостроение, машины, агрегаты и технология материалов атомной промышленности

Диссертационная работа:

Назаров Антон Владимирович. Исследование характеристик контактного взаимодействия элементов механизмов в среде высокотемпературных свинцового и свинец-висмутового теплоносителей : диссертация ... кандидата технических наук : 05.04.11 / Назаров Антон Владимирович; [Место защиты: Нижегор. гос. техн. ун-т].- Нижний Новгород, 2007.- 230 с.: ил. РГБ ОД, 61 07-5/5011

смотреть введение
Введение к работе:

Актуальность темы

Наша страна обладает значительным положительным опытом создания и эксплуатации механизмов с контактными стальными поверхностями, работающими в среде свинец-висмутового теплоносителя при температуре до 300 … 330 С. К ним относятся элементы гидростатических подшипников (ГСП) главных и вспомогательных насосов реакторных контуров атомных подводных лодок проектов 645, 705 и 705К. В составе паропроизводящей установки (ППУ) ОК - 550 имелось два вспомогательных и три главных циркуляционных насосов; в состав установки ППУ БМ-40А входило два вспомогательных и два главных насоса реакторного контура. К подшипниковым узлам насосов в процессе эксплуатации серий реакторных установок, каких либо замечаний или претензий не имелось.

В системах управления и защиты реакторов этих типов стержни регулирования перемещались в чехловых трубах заполненных эвтектикой свинец-висмут. Вследствие вибрации происходит контактное взаимодействие хвостовиков тепловыделяющих сборок (ТВС) и трубок парогенератора в среде сплава свинец-висмут.

При конструировании указанных насосов, ввиду сжатых сроков их создания, проблемам триботехники контактных пар, работающих в среде свинец-висмутового теплоносителя, внимания практически не уделялось. Путем оценочных расчетов по методикам, созданным для принципиально других сред, разрабатывались опытные конструкции подшипниковых узлов, работающих в ТЖМТ.

Разрабатываемые реакторные установки (РУ) с тяжелыми жидкометаллическими теплоносителями (ТЖМТ) (БРЕСТ, STAR и др.) имеют баковую компоновку и значительно меньшее гидравлическое сопротивление реакторного контура, чем петлевые РУ транспортных установок. В установках с баковой компоновкой такого типа циркуляция жидкометаллического теплоносителя осуществляется главными циркуляционными насосами осевого типа, имеющими существенно меньший напор, и отсутствуют вспомогательные насосы. В РУ баковой компоновки отсутствуют циркуляторы, которые могли бы обеспечить работу подшипников осевых насосов.

В реакторных контурах с ТЖМТ возможны механизмы с контактным взаимодействием в среде жидкого металла в механизмах систем перезагрузки ядерного топлива.

Поэтому, исследование условий эксплуатации контактных элементов механизмов, работающих в среде высокотемпературных ТЖМТ и разработка рекомендаций по их конструктивному исполнению, является актуальной задачей.

Цель работы

Целью настоящей работы является разработка рекомендаций по конструктивному исполнению и оптимальным условиям эксплуатации контактных элементов механизмов, работающих в среде высокотемпературных ТЖМТ (подшипниковых опор скольжения, зубчатых зацеплений и др.).

Задачи работы:

- проведение анализа информационного материала накопленного в исследуемой области;

- разработка и создание высокотемпературных стендов со свинцовым, свинец-висмутовым и свинец-литиевым теплоносителями с температурой до 550 оС;

- разработка, создание и внедрение средств циркуляции;

- разработка и отработка методов измерения и компьютерной обработки сигналов от датчиков температуры, термодинамической активности кислорода в свинце и эвтектике свинец-висмут, вибрации элементов насосных агрегатов и трубопроводов, методики контроля изменения геометрии рабочих поверхностей контактных пар;

- оценка влияния примесей в ТЖМТ на ресурсную работоспособность узлов механизмов с контактным взаимодействием поверхностей в среде теплоносителя, анализ механизмов разрушения контактных поверхностей в среде ТЖМТ и факторов их обуславливающих;

- анализ и экспериментальная проверка методик снижения интенсивности изнашивания, основанных на выборе режимов эксплуатации и материалов пар трения, применительно к рабочим поверхностям зубчатых зацеплений, подшипниковых опор скольжения, лабиринтно-винтовых уплотнений и насосов работающих в ТЖМТ.

На защиту выносятся следующие положения:

- Методология исследований трибологических характеристик подшипников скольжения, лабиринтно-винтовых уплотнений, насосов и зубчатых зацеплений в высокотемпературных тяжелых жидкометаллических теплоносителях с контролем и регулированием в них содержания примеси кислорода.

- Массив экспериментальных результатов испытаний характеристик процессов изнашивания стальных и чугунных подшипниковых опор скольжения вертикальных валов (насосов и зацеплений), работающих в среде свинца, эвтектических сплавов свинец-висмут и свинец-литий при температуре до 510 C при содержании термодинамически активного кислорода в жидком металле от 10-4 до 100 и при наличии твердой фазы оксидов теплоносителя.

- Массив экспериментальных результатов испытаний характеристик процессов изнашивания стальных и чугунных зубчатых зацеплений, в зависимости от условий их эксплуатации, работающих в среде свинца с температурой 450 oC и содержании термодинамически активного кислорода в жидком металле на линии насыщения и при наличии твердой фазы оксидов теплоносителя.

- Конструкция и результаты исследования характеристик малогабаритного лабиринтно-винтового насоса в эвтектике свинец-висмут при температуре до 480 oC и контролируемом, регулируемом содержании примеси кислорода в теплоносителе.

Научная новизна

Научная новизна заключается в том, что впервые изучены вопросы ресурсной работоспособности контактных поверхностей конструкционных материалов при их относительном движении в среде жидкого металла (свинца, свинец-висмута и свинец-лития). В ходе выполненных исследований учитывалось влияние содержания примесей в теплоносителе, рабочей температуры, режимов эксплуатации. В дополнение к ранее опубликованным работам теоретически и экспериментально доказано, что необходимым условием ресурсной работоспособности контактных элементов механизмов в среде высокотемпературных ТЖМТ является формирование и поддержание оксидных покрытий на поверхностях контактных пар. Предложена новая, конструкция подшипникового узла, обладающего рядом преимуществ по сравнению с другими подшипниками скольжения, работающими в среде ТЖМТ, теоретически и экспериментально, доказана ее работоспособность в лимитируемых диапазонах износа, на протяжении тысяч часов.

Практическая значимость

Подтверждена и обоснована работоспособность в среде высокотемпературных свинцового и свинец-висмутового теплоносителей предложенных гидростатодинамических (лабиринтно-винтовых) подшипников, зубчатых зацеплений и лабиринтно-винтовых насосов. Подтверждена работоспособность подшипников сухого трения в указанных условиях.

Личный вклад автора

Все расчетные, теоретические и экспериментальные исследования, результаты которых приведены в настоящей работе, а так же, проектирование монтаж и отладка оборудования и экспериментальных контуров с ТЖМТ, выполнены автором или при его непосредственном участии.

Апробация работы

Результаты работы докладывались и обсуждались на Международной конференции «Теплофизика-2002» в г. Обнинске, на Российском научно-техническом форуме «Ядерные реакторы на быстрых нейтронах» г. Обнинск, 2003г., на Шестой международной научной конференции «Полярное сияние» г. С.Петербург, 2003г., на Второй Курчатовской молодежной научной школе г. Москва, 2004г., на Российской межотраслевой тематической конференции «Теплогидравлические аспекты безопасности ЯЭУ с реакторами на быстрых нейтронах» г. Обнинск, 2005г., на Третьей Курчатовской молодежной научной школе г. Москва, 2005г., на Четвертой Курчатовской молодежной научной школе г. Москва, 2006г.

Публикации

Основные результаты диссертации изложены в двух статьях в реферируемом журнале «Известия высших учебных заведений. Ядерная энергетика», в трёх патентах на изобретение и в одном свидетельстве на полезную модель, восемнадцати докладах на научных конференциях, трёх зарегистрированных научно-технических отчетах.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, приложения. Объем работы составляет 230 страниц, 90 рисунков, 1 таблицы, список использованных источников из 60 наименований.

Подобные работы
Пинаев Сергей Сергеевич
Исследование в обоснование применения свинец-висмутовой эвтектики в качестве теплоносителя бланкета термоядерного реактора
Бокова Татьяна Александровна
Очистка от примесей свинцового и свинец-висмутового теплоносителей контура ядерного реактора с баковой компоновкой
Васильев Александр Владимирович
Развитие комплекса JARER и исследования нейтронно-физических характеристик инновационных быстрых реакторов с жидкометаллическими теплоносителями
Рыбникова Елена Владимировна
Динамический синтез кулачковых механизмов с учетом контактного взаимодействия элементов высшей пары
Никитенко Сергей Иванович
Механизм обменных взаимодействий в системах с комплексонатами редкоземельных элементов
Чернов Михаил Ефимович
Датчик капсульного типа для контроля кислорода в контурах ЯЭУ с теплоносителями свинец и свинец-висмут
Кудрявцев Алексей Сергеевич
Исследование взаимодействия сталей с жидкометаллическими теплоносителями в условиях эксплуатации теплообменного оборудования реакторов на быстрых нейтронах
Лузин Игорь Павлович
Разработка методики теплового расчета вертикальных контейнеров для транспортирования отработавшего ядерного топлива на основе исследования вязкостно-гравитационного течения газового теплоносителя
Сидоров Валерий Григорьевич
Исследование перемешивания в циркуляционном трубопроводе и опускном канале корпусного реактора при аварии с малой потерей теплоносителя
Дремин Георгий Иванович
Исследование эффективности естественной циркуляции в первом контуре РУ с ВВЭР-1000 при аварии с малой течью теплоносителя

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net