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SIMP钢在高温液态铅铋合金中的腐蚀行为

装备环境工程 2024年第2期21卷 119-128页

作者：高雄何斌余磊汪瑶刘晓红胡体刚蔡振兵西南交通大学摩擦学研究所成都610031

目的研究SIMP钢在不同溶解氧浓度的高温液态铅铋合金中长期浸泡后腐蚀产物的变化规律。方法在550℃静态液态铅铋合金(饱和氧状态和贫氧状态)中对SIMP钢进行500、1 000、2 000、3 500、5000h的腐蚀试验。通过观察腐蚀后试样的表面和截... 详细信息

目的研究SIMP钢在不同溶解氧浓度的高温液态铅铋合金中长期浸泡后腐蚀产物的变化规律。方法在550℃静态液态铅铋合金(饱和氧状态和贫氧状态)中对SIMP钢进行500、1 000、2 000、3 500、5000h的腐蚀试验。通过观察腐蚀后试样的表面和截面形貌,进行物化分析,对比不同时间下腐蚀层厚度以及腐蚀产物结构的变化,得出溶解氧浓度和浸泡时间的变化对腐蚀产物的影响规律。结果在贫氧环境中,SIMP钢的腐蚀类型主要为氧化腐蚀,氧化腐蚀产物具有双层结构,外层为Fe-Cr尖晶石氧化层,内层为富铬氧化物与基体的混合物层;在饱和氧环境,SIMP钢腐蚀产物则具有3层结构,外层为Fe_(3)O_(4)磁铁矿层,中层为Fe-Cr尖晶石氧化层,最内层为富铬氧化物与基体的混合物层。结论溶解氧浓度和浸泡时间的变化对腐蚀产物的结构和厚度产生了显著影响,SIMP钢在贫氧环境中呈现出优异的耐腐蚀性能。

关键词： SIMP钢液态铅铋腐蚀高温氧化层腐蚀产物

基于液态铅铋与清水的轴流泵性能预测及能量耗散分析

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水泵技术 2024年第4期 13-18页

作者：杨勤赵雷刚程哲李战白俊江常杰元武汉船用机械有限责任公司武汉430084

以清水理论设计的轴流泵模型为研究对象,预测铅铋和清水介质下轴流泵水力性能,分析设计工况下两种介质在泵内的流线轨迹、速度矢量和熵产率分布差异性。结果表明:流动介质参数对水力性能的影响比较明显,当清水替换为液态铅铋时,轴流泵... 详细信息

以清水理论设计的轴流泵模型为研究对象,预测铅铋和清水介质下轴流泵水力性能,分析设计工况下两种介质在泵内的流线轨迹、速度矢量和熵产率分布差异性。结果表明:流动介质参数对水力性能的影响比较明显,当清水替换为液态铅铋时,轴流泵水力性能得到提升,特别在设计工况下扬程和效率分别提升了0.28 m和1.7%;回流旋涡对水力性能影响较大,当流动介质为液态铅铋时,其旋涡强度较清水有明显降低;高熵产率区域主要分布在叶轮叶片尾部和导叶叶片吸力面,随着靠近叶缘熵产率增大,液态铅铋在导叶处高熵产率区域较清水范围缩小、峰值降低,故液态铅铋的水力性能优于清水。

关键词：液态铅铋清水轴流泵性能预测能量耗散

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新型槽式集热管液态铅铋传热下集热性能分析

工程热物理学报 2019年第5期40卷 1131-1138页

作者：吴闽强柏云清朱志强黄望哩中国科学院核能安全技术研究所中子输运理论与辐射安全重点实验室合肥230031 中国科学技术大学合肥230027

针对熔盐或导热油传热下传统槽式集热管高温条件下集热效率低、热量损失严重的问题,提出了一种采用液态铅铋(LBE)作为传热介质的新型槽式集热管,建立了新型槽式集热管的二维稳态传热模型。基于该模型研究了太阳直射辐射强度、液态铅铋... 详细信息

针对熔盐或导热油传热下传统槽式集热管高温条件下集热效率低、热量损失严重的问题,提出了一种采用液态铅铋(LBE)作为传热介质的新型槽式集热管,建立了新型槽式集热管的二维稳态传热模型。基于该模型研究了太阳直射辐射强度、液态铅铋进口温度、涂层发射率、环境温度及风速对该新型槽式集热管集热性能的影响。此外,通过对比液态LBE及熔盐与导热油的热物性,对其在光热领域的应用进行了分析。结果表明,液态铅铋传热下该新型集热管相比传统集热管集热效率提高显著;太阳直射辐射强度、进口温度及涂层发射率对新型集热管性能影响严重,环境温度及风速的影响相对较弱;实际应用中,液态LBE作为传热介质结合其他介质间接储能的光热系统更为现实可行。

关键词：液态铅铋新型槽式集热管二维经验模拟集热性能

六边形组件棒束通道内液态铅铋流动传热特性实验研究

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原子能科学技术 2023年第6期57卷 1140-1150页

作者：刘杰张大林周星光林超田文喜苏光辉秋穗正西安交通大学核科学与技术学院陕西西安710049 中国原子能科学研究院反应堆工程技术研究所北京102413

为探究液态铅铋在六边形组件棒束通道内流动传热特性,开展了操作压力为0~250 kPa、实验段入口温度为200~300℃、热流密度为0~47071.48 W·m^(-2)、质量流量为0~4 kg·s^(-1)及Pe为300~600的液态铅铋流动传热实验。依据实验结果重点分析... 详细信息

为探究液态铅铋在六边形组件棒束通道内流动传热特性,开展了操作压力为0~250 kPa、实验段入口温度为200~300℃、热流密度为0~47071.48 W·m^(-2)、质量流量为0~4 kg·s^(-1)及Pe为300~600的液态铅铋流动传热实验。依据实验结果重点分析了液态铅铋在不同测点位置、热流密度和进口温度等工况下的棒束内通道传热特性。基于棒束通道流动传热特性实验数据,对国际上液态金属的流动传热经验关系式进行计算评估,并参考Mikityuk关系式的基础形式,拟合出一个新的流动传热经验关系式。采用德国卡尔斯鲁厄研究中心(KIT)的实验数据校核并评价该关系式的适用性和可信度。结果表明,拟合经验关系式对KIT棒束的计算相对偏差为±20%,证明新经验关系式有较高的适用性与可信度。该实验数据与经验关系式可为我国液态金属冷却快堆六边形组件棒束通道内流动传热特性的设计研究提供参考与技术支持。

关键词：液态铅铋六边形组件棒束通道传热特性传热关系式

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半周加热下集热管内液态铅铋传热特性研究

太阳能学报 2019年第4期40卷 950-956页

作者：吴闽强朱志强黄望哩柏云清中国科学院核能安全技术研究所中国科学院中子输运理论与辐射安全重点实验室合肥230031 中国科学技术大学合肥230027

建立液态铅铋合金在太阳能高温集热管内对流传热数值计算模型。采用Fluent软件,通过求解三维N-S方程及能量方程,研究半周加热半周绝热边界条件下集热管内液态铅铋合金的传热性能。研究结果表明:构建湍流普朗特数模型的方法可用于半周加... 详细信息

建立液态铅铋合金在太阳能高温集热管内对流传热数值计算模型。采用Fluent软件,通过求解三维N-S方程及能量方程,研究半周加热半周绝热边界条件下集热管内液态铅铋合金的传热性能。研究结果表明:构建湍流普朗特数模型的方法可用于半周加热半周绝热下集热管内液态铅铋传热性能的数值模拟;液态铅铋的质量流量对换热性能的影响较大,热流密度大小对换热性能影响较小,绝热面努塞尔数Nu始终高于加热面;相比传统熔盐介质,液态铅铋传热性能更佳,在提高系统工作温度、降低集热管热量损失方面具有潜力。

关键词：太阳能槽式集热管半周热流密度液态铅铋

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Y型截止阀在液态铅铋中流阻测量与分析

核技术 2015年第4期38卷 80-84页

作者：贺建朱志强黄群英汪海尚华中国科学技术大学合肥230027 中国科学院核能安全技术研究所中国科学院中子输运理论与辐射安全重点实验室合肥230031

液态铅铋合金是加速器驱动次临界系统(Accelerator Driven Sub-critical System,ADS)反应堆主选冷却剂材料之一,阀门是高温液态铅铋实验回路的重要组成部件之一,它的流动阻力大小直接影响整个回路装置的结构设计与安全运行。基于液态铅... 详细信息

液态铅铋合金是加速器驱动次临界系统(Accelerator Driven Sub-critical System,ADS)反应堆主选冷却剂材料之一,阀门是高温液态铅铋实验回路的重要组成部件之一,它的流动阻力大小直接影响整个回路装置的结构设计与安全运行。基于液态铅铋流体测量技术实验回路PREKY,开展了Y型截止阀在液态铅铋堆典型工况下的阻力特性测量实验研究,利用压差变送器获得压差实验数据,并与理论计算结果进行对比分析,验证了实验测量方法的可行性和测量结果的合理性。另外,获得了流速1.2–2.0 m·s-1内液态铅铋介质中Y型截止阀流阻理论计算指数x值为2.4,此值可直接应用于未来液态铅铋实验回路流阻计算与分析工作。

关键词：液态铅铋 Y型截止阀 PREKY 流阻

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液态铅铋槽式太阳能集热管设计及性能分析

液态铅铋槽式太阳能集热管设计及性能分析

作者：吴闽强中国科学技术大学

学位级别：硕士

槽式光热发电技术具有风险低、技术可靠、经济性好等优点被广泛应用。当前,商业化应用的传统槽式集热管为单层真空玻璃套管结构,传热介质以导热油和熔盐为主。受其结构及传热介质热物性的影响,高温工况下传统槽式集热管的集热效率相对... 详细信息

槽式光热发电技术具有风险低、技术可靠、经济性好等优点被广泛应用。当前,商业化应用的传统槽式集热管为单层真空玻璃套管结构,传热介质以导热油和熔盐为主。受其结构及传热介质热物性的影响,高温工况下传统槽式集热管的集热效率相对较低。本文在总结国内外研究现状和最新进展的基础上,提出采用具有良好热物理性能的液态铅铋合金(LBE)作为新型传热介质,系统分析了槽式集热管集热性能与结构优化设计,并初步分析了 50 MW光热电站系统。论文的主要研究内容和结论如下:(1)分析了非均匀热流下集热管内液态LBE的传热特性,通过与经验公式对比,验证了非均匀热流下换热计算公式的有效性。基于槽式集热管二维稳态传热模型,对比分析了不同介质下的集热性能及其影响规律。重点研究了直射太阳辐射强度(DNI)、出口温度、环形真空区压强、涂层发射率及环境温度与风速对集热管性能的影响。结果表明,四种传热介质中液态金属传热下的集热效率高于融盐与导热油;出口温度565℃时熔盐的效率为53.2%,低于液态LBE的59.45%;环境风速的改变对槽式集热管效率的影响不明显。(2)针对当前传统槽式真空集热管能量损失大、集热效率低的问题,对传统槽式真空集热管进行了优化设计,提出了一种含有中间玻璃套管的新型槽式集热管,对其集热性能及其影响因素进行了理论分析。结果表明,该新型槽式集热管在能量损失方面优于传统集热管,涂层发射率和真空区压强对能量损失的影响较大,环境风速的影响较小。工作温度为800℃时新型集热管的能量损失较传统集热管低448.25 W/m,发射率为1时则为1800 W/m。(3)基于目前槽式光热电站系统的特点,设计了 50 MW液态LBE传热的槽式光热发电系统。结果表明,采用液态LBE传热介质的槽式光热发电系统峰值效率为25.16%,较熔盐高3%;年发电效率为18.04%,较熔盐系统高2.21%,因此液态LBE槽式光热发电系统热力性能优于传统熔盐电站。

关键词：光热发电系统新型槽式集热管液态铅铋集热性能

铁素体/马氏体钢在液态铅铋中的断裂力学试验研究进展

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固体力学学报 2023年第3期44卷 317-345页

作者：林强冯金辉陈刚许斌吴冰洁石守稳天津大学化工学院过程装备与控制工程系天津300350 中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室成都610213

基于第四代核反应堆的发展与需要,具有低熔点的铅基快堆成为当前研究热点之一.作为铅基快堆中的冷却剂,铅铋共晶合金(LBE)对铁素体/马氏体钢断裂性能的影响成为了研究热点.论文首先介绍了铁素体/马氏体钢在液态铅铋中的相容性研究进展,... 详细信息

基于第四代核反应堆的发展与需要,具有低熔点的铅基快堆成为当前研究热点之一.作为铅基快堆中的冷却剂,铅铋共晶合金(LBE)对铁素体/马氏体钢断裂性能的影响成为了研究热点.论文首先介绍了铁素体/马氏体钢在液态铅铋中的相容性研究进展,包括液态金属腐蚀(LMC)和液态金属脆化(LME)两个方面,然后分析了液态金属环境下断裂力学测试方法,阐述了液态铅铋共晶合金对铁素体/马氏体钢断裂性能的影响,最后总结了铁素体/马氏体钢在液态铅铋中断裂的微观机制.

关键词：铁素体/马氏体钢液态铅铋试验装置断裂性能液态金属脆化

液态铅铋对T91铁素体马氏体钢中裂纹扩展的影响

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