為了提高10MW高溫氣冷堆循環(huán)的效率，由清華大學設計建造的二期工程采用氦氣輪機閉式循環(huán)裝置代替了一期的蒸汽輪機循環(huán)。氦氣在堆芯被裂變能加熱后，直接在氦氣輪機中被轉化為機械能帶動發(fā)電機運轉。目前由我國研制的閉式氦氣輪機裝置是世界上唯一的實物，且氦氣輪機閉式循環(huán)裝置的設計和運行仍處于經驗積累的階段，因此對氦氣輪機閉式循環(huán)裝置的仿真研究是必要的。本文以10MW高溫氣冷堆二期工程氦氣輪機閉式循環(huán)裝置作為研究對象，針對氦氣輪機閉式循環(huán)裝置中各部件——氦氣輪機、氦氣壓氣機、預冷器、間冷器、回熱器、轉子及管道等采用模塊化建模的思想建立了數學模型。其中：反應堆堆芯模塊，采用6組緩發(fā)中子的點堆模型來描述堆裂變過程，且按氦氣在反應堆中的換熱流程以及堆芯與其構件的換熱劃分換熱子模塊；板翅式回熱器模塊中回熱器結構對其特性的影響體現在對其換熱系數及阻力系數的影響上；氦氣壓氣機模塊采用平均截面法逐級進行建模，考慮流道形狀對總壓損失系數的影響，最后將其計算特性逐級疊加；氦氣輪機模塊采用準穩(wěn)態(tài)法和曲線擬合相結合進行了建模；預冷器及間冷器模塊中采用定常的換熱系數和阻力系數進行計算。將上述的模型編寫成Fortran程序，... 

【文章來源】：哈爾濱工程大學黑龍江省 211工程院校

【文章頁數】：78 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

氦氣輪機閉式循環(huán)裝置

氦氣輪機閉式循環(huán)HTR-10GT 氦氣輪機閉式循環(huán)裝置采用氦氣為工作工質，氦氣與空氣的特性有很區(qū)別，0.1MPa、20℃下氦氣與空氣的性質如下表。從表 2.1 中可以看出同空氣相氣具有很大的比熱容，還具有較好的傳熱特性和較小的摩擦特性。表 2.1 氦氣與空氣物性項目 氦氣 空氣音速/ m/s 1007 343定壓比熱容/ J/(kg K) 5274 1010等熵指數 1.665 1.40導熱系數/ W(m K) 0.1466 0.0265動力粘性系數/ kg/(m s) 1.98 10-51.82 10-5比重/ kg/m30.17850 1.29304

其工作流程如下：高壓低溫氦氣進入反應堆堆芯中膨脹做功。氦氣輪機、高低壓壓氣機與發(fā)電機共軸也帶動高低壓壓氣機的運行。氦氣輪機出口的氦氣仍熱器低壓側，以加熱回熱器的高壓側氦氣。流過回熱，還需要進入預冷器進一步被冷卻，達到低壓壓氣機壓氣機。低壓壓氣機對其進行壓縮，氦氣的壓力得到上升，在進入高壓壓氣機被進一步壓縮之前，需由間卻的氦氣進入高壓壓氣機，壓力被提升至滿足要求后熱，再從回熱器高壓側出口經由管道流入反應堆堆芯循環(huán)裝置中的流程[21]。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]氦氣輪機發(fā)電系統動態(tài)仿真模型[J]. 解衡,王捷.  核動力工程. 2011(02)
[2]氦氣輪機瞬態(tài)運行特性仿真研究[J]. 馬云翔,李東,田兆斐.  核動力工程. 2011(02)
[3]高溫氣冷堆氦氣輪機起動過程仿真[J]. 王恩華,夏勝枝,李東明,夏軍宏.  系統仿真學報. 2009(06)
[4]高溫氣冷堆HTGR-10能量轉換單元中壓氣機氣動性能試驗研究[J]. 朱榮凱,張健,鄭群,鄒積國.  哈爾濱工程大學學報. 2009(02)
[5]高溫氣冷堆氦氣透平直接循環(huán)啟動參數分析計算[J]. 解衡,趙鋼,王捷.  原子能科學技術. 2008(11)
[6]高溫氣冷堆布雷登循環(huán)的壓比優(yōu)化分析[J]. 曹建華,王捷,楊小勇,于溯源.  沈陽工業(yè)大學學報. 2008(04)
[7]10MW高溫氣冷堆的集總參數動態(tài)模型[J]. 李海鵬,黃曉津,張良駒.  原子能科學技術. 2008(05)
[8]氣體透平直接循環(huán)高溫氣冷堆安全分析方法及應用[J]. 萬力,傅激揚.  科技導報. 2006(07)
[9]高溫氣冷堆氦氣透平循環(huán)工質的熱物性[J]. 任啟森,楊小勇,黃志勇,趙鋼,王捷.  汽輪機技術. 2006(02)
[10]用于高溫氣冷堆發(fā)電設備的閉式循環(huán)氦氣輪機裝置[J]. 王輝,王沖.  熱能動力工程. 2005(04)

碩士論文
[1]高溫氣冷堆氣體透平循環(huán)分析及堆芯動態(tài)仿真研究[D]. 張劍城.上海交通大學 2009
[2]氦氣與空氣平面葉柵相似性的初步研究[D]. 劉玉娥.哈爾濱工程大學 2008



本文編號：3211710