熔盐堆是六种第四代反应堆堆型之一,能够实现核燃料的闭式循环,在防止核扩散方面拥有极高的优势。为了保证其连续可靠地运行,必须对液态燃料中的氙等有害气体进行在线处理。气泡分离器是熔盐堆脱气系统中最关键的设备之一,通过离心分离的方式去除反应堆中氙等裂变气体及载气,其工作性能的优劣直接影响到反应堆运行的安全性和经济性。因此,设计合理的气泡分离器结构,并对其性能进行测试,将有助于熔盐堆脱气系统的研发。针对2MW钍基熔盐试验堆,共设计了三种结构参数的气泡分离器,并以空气和水为工作介质,设计了专门的水试验回路,对气泡分离器的工作性能进行了试验测试,以期确定最佳的气泡分离器结构参数。具体试验条件:水流量10-30m3/h、平均截面含气率0.3%以下。试验采用可视化技术,利用高速摄像系统记录气泡的分离过程,以分析叶片结构参数对气泡分离过程的影响。测试及分析结果表明,叶片进出口角度、叶片长度、叶片个数等参数变化均会影响气泡的分离过程。在本文的试验条件下,搅浑叶片的轴向出口角不应太大;搅浑叶片个数应该在5个以上、且长度大于50mm,据此设计的第三套分离器,几乎能够分离出所有的气泡,完全满足气泡分离器的设计要求。利用CFD软件fluent,采用瞬态的二次压应力RSM模型,对气泡分离器内部液相流场进行了数值模拟。分析了边界条件以及工作介质的粘度、密度变化对分离器内部流场的影响。结果表明:系统压力对切向速度分布、压力分布及轴向零速包络面的结构均有较大影响,进而影响设备的分离特性;对比计算结果与试验现象,可以看出,增加出口压力有利于气液分离;另外,工作介质的粘度和密度对分离器内离心力场强度也具有较大影响。