国家高技术研究发展计划(2005AA511010)
- 作品数：9 被引量：20H指数：3
- 相关作者：杨小勇王捷李智张作义叶萍更多>>
- 相关机构：清华大学更多>>
- 发文基金：国家高技术研究发展计划国家科技重大专项更多>>
- 相关领域：核科学技术动力工程及工程热物理更多>>
- 高温和超高温气冷堆动力转换方案研究
- 2019年
- 动力转换单元是高温和超高温气冷堆的重要组成部分。本文对高温和超高温气冷堆的动力转换单元进行研究。从4个关键参数(反应堆出口温度、反应堆入口温度、压缩比和主蒸汽参数)入手,对5个循环方案进行比较分析。综合考虑各种工程因素,上位循环为简单氦气透平循环、下位循环为有再热的蒸汽轮机循环的联合循环方案是具有竞争力的,其中下位循环在高温气冷堆范围是亚临界参数循环,在超高温气冷堆范围是超临界参数循环。联合循环可实现高温和超高温气冷堆热量的高效率转化,且反应堆入口温度在反应堆压力壳材料允许的范围内,具有足够的安全性。
- 曲新鹤杨小勇王捷
- 关键词：高温气冷堆
- 商用高温气冷堆氦气透平循环发电热力学参数分析和优化被引量：4
- 2017年
- 随着反应堆出口温度的提高,高效的动力转换技术已经成为(超)高温气冷堆的一个趋势。该文在HTR-10、HTR-10GT和HTR-PM研究的基础上,针对更高的堆芯出口温度,对高温气冷堆氦气透平循环的热力学参数进行分析、优化和设计。通过建立高温气冷堆的数学模型和优化模型,结合更符合工程经验的约束条件,确定了高温气冷堆氦气透平循环的2个设计工况点:1)接近目前工程经验的工况点,堆芯出口温度为850℃,继承HTR-10GT氦气压气机和透平的设计经验,循环压比为2.47,循环效率为47.60%;2)略带前瞻性的工况点,堆芯出口温度为900℃,堆芯入口温度为550℃,压气机压比为2.75,此时循环效率为48.92%。该文还基于这2个工况点对高温气冷堆氦气透平循环参数进行设计,将会对未来开发高温气冷堆闭式Brayton循环提供帮助。
- 曲新鹤杨小勇王捷
- 关键词：高温气冷堆
- 高温气冷堆氦气透平压气机和主氦风机研究进展被引量：3
- 2021年
- 具有固有安全特性的模块式高温气冷堆(high temperature gas-cooled reactor,HTGR)具有反应堆出口温度高的特点,可与闭式Brayton循环或Rankine循环耦合,实现高效率的发电。氦气透平压气机和主氦风机分别是与这2种循环耦合的高温气冷堆系统中的关键动力部件,该文针对氦气闭式Brayton循环,分别从稳态与动态特性2个方面揭示其内部循环机理;同时针对循环内核心部件氦气透平压气机,开展2.2 MW样机研制与120 MW商用氦气透平压气机设计。在主氦风机研制方面,顺利完成了10 MW高温气冷堆(HTR-10)主氦风机研制与高温气冷堆示范电站(HTR-PM)主氦风机研制,获得了主氦风机完整的性能数据。为进一步确保HTR-PM项目的顺利推进,搭建了主氦风机综合试验平台,同时测试了2种主氦风机(电磁轴承主氦风机和干气密封主氦风机)的性能。取得的研究成果体现了清华大学核能与新能源技术研究院在自主研发先进核能核心装备技术上取得了重大突破。
- 王捷王宏赵钢杨小勇叶萍曲新鹤
- HTR-10GT充装量调节特性及其机理
- 2015年
- 针对HTR-10GT低回热度设计带来的充装量调节规律的特殊性进行了准稳态特性与机理研究。该文通过基于假设的简化推导得到支配调节特性的主要规律与机理,同时对系统整体进行建模与数值仿真,通过对比分析对结论进行验证与补充。研究结果表明:调节过程中相对氦气质量流量降低速率慢于相对负载降低速率,二者近似满足抛物线关系;调节过程中回热度的升高有助于提高循环效率,然而温比的降低、部件偏离设计工况以及Reynolds数效应将导致循环效率的损失;另外Reynolds数效应还会对系统稳定性产生部分负面影响。研究结果可为高温气冷堆(HTR)的循环设计与运行提供参考。
- 李骁杨小勇张佑杰
- 低密度下氦气透平压气机组高速机械性能试验热工特性研究
- 2015年
- 将闭式氦气透平循环与高温气冷堆相结合,是未来高温气冷堆发电技术的潜在发展方向之一。高速机械性能试验是设计与研制氦气透平压气机组的关键环节,能考验电磁轴承支承的透平压气机组的机械旋转性能,为未来机组顺利与反应堆相连接进行热态运行奠定基础。本文设计并分析一种在密闭空间内低密度下进行高速机械性能试验的方案,建立试验系统热工模型,获得了低密度下透平压气机组性能,得到了系统温度场分布,从而确定电机定子温度为试验系统的温度限制条件。对密闭空间试验系统的传热和流动分析表明,在低密度下,存在合理的压力调节范围使得系统散热能力高于发热能力,从而保证整个系统的安全运行,确定了低密度方案的可行性。
- 叶萍丁超杨小勇王捷
- 关键词：低密度
- 空间反应堆Brayton循环的热力学特性被引量：5
- 2017年
- 地面Brayton循环系统具备高效、紧凑的特点,经过优化后,可适用于空间反应堆。该文利用Fortran语言对空间Brayton循环进行数学建模,以循环工质为基础对系统进行改进,对氦氙混合工质下闭式Brayton循环进行热力学分析,讨论混合工质成分变化对Brayton循环的综合影响。研究结果表明:加入氙气降低了Brayton循环热力学性能,循环效率和比功均有降低;但氙气的加入有效降低压气机膨胀功,改善循环气动性能。氦气与氙气在热力性能与气动性能中表现互补,纯氦工质中加入适量氙气可使Brayton循环系统减少压气机、换热器数量,从而具备空间应用的潜力。
- 李智杨小勇王捷张作义
- 关键词：热力学分析
- 叶顶间隙与轴向间隙对氦气压气机气动特性的影响被引量：2
- 2017年
- 氦气压气机是高温气冷实验堆氦气透平发电系统的关键部件,其气动性能直接影响系统发电效率。氦气压气机径向间隙和轴向间隙对其气动性能有重要影响。该文以氦气压气机模型级为研究对象,采用试验验证过的数值计算方法,研究了叶顶间隙与轴向间隙对压气机气动性能的影响和机理。分析结果表明:减小叶顶间隙会减小泄漏流、回流、二次流,能够提高压气机的压比和效率,当间隙小于0.3mm(叶高的2%)时尤其明显;动叶的偏离设计点的轴向移动会降低压气机的效率,可允许的轴向间隙变化范围为±1.0mm。该研究结果揭示了叶顶间隙与轴向间隙对模型级的影响,可为氦气压气机整机气动性能的研究与优化提供依据。
- 明亮杨小勇张佑杰王捷傅林李珊王琦
- 关键词：高温气冷堆氦气压气机叶顶间隙轴向间隙气动性能
- 空间反应堆布雷顿循环热力学优化分析被引量：8
- 2017年
- 闭式布雷顿循环具有高效率与高能量密度,适用于空间核反应堆的能量转换系统。出于经济性的考虑,地面大型高温气冷堆的布雷顿循环能量转换系统均采用效率最高的运行模式;而在空间反应堆能源中,系统受到体积、质量与特殊运行环境的限制,故提出另一种优化模式——循环比功最高优化。本文就空间反应堆闭式布雷顿循环进行优化分析,利用Fortran语言对两种优化模式进行热力学分析对比,为空间反应堆的设计计算提供参考和基础。结果表明:新提出的循环比功优化在降低空间布雷顿循环方面较有优势,但会造成叶轮机械设计难度的增加。最终设计方案的选取可根据工程要求在两种优化模式中进行折中选择。
- 李智杨小勇王捷张作义
- 关键词：热力学优化
- 商用高温气冷堆联合循环方案研究被引量：1
- 2017年
- 本文针对高温气冷堆动力转换单元设计了3种联合循环方案,并将3种循环方案在反应堆出口温度900℃的情况下与闭式Brayton循环进行比较。结果表明:闭式Brayton循环在反应堆出口温度较高时,相应反应堆入口温度也较高,这受到反应堆压力壳材料限制,且所需压气机压比较大;联合循环方案的反应堆入口温度低于370℃,反应堆压力壳可使用SA533钢材,无需内壁冷却,且所需压气机压比较小。方案比较显示,提高联合循环效率需增加下位循环出力。方案3的上位循环是简单Brayton循环,下位循环是再热Rankine循环,循环效率可达50.1%。
- 曲新鹤杨小勇王捷
- 关键词：高温气冷堆
