氦气轮机瞬态运行特性仿真研究

通过建立高温气冷堆氦气轮机各部件的集总参数数学模型,利用Matlab/Simulink(仿真软件构建仿真模型,对氦气轮机起动过程的瞬态运行特性进行了仿真研究,给出了高、低压压气机运行线以及压气机出口压力、堆芯进出口温度、涡轮功率、压气机功率、发电机功率等主要参数随堆芯功率的变化曲线.模拟计算结果表明,在氦气轮机起动过程...     

高温气冷堆氦气透平直接循环启动参数分析计算

开发了包括堆芯、蒸汽发生器、透平、压气机及换热器等模块在内的高温气冷堆氦气透平直接循环系统的稳态计算程序。对系统的启动过程进行了模拟分析,并对压气机的喘振问题进行了分析,考虑了换热能力、温度和压力的影响。结果表明：在变负荷过程中压气机有足够的安全裕度。     

高温气冷堆联合循环发电的初步分析

对模块式高温气冷堆的氦气轮机与汽轮机联合循环方案以及氦气轮机进行初步的分析 ,揭示高温堆联合循环发电的一些基本设计特点     

中间换热器的传热和阻力特性

中间换热器在高温气冷堆氦气透平间接循环发电系统中是耦合高温气冷堆和氦气透平的关键部件,承担着将高温气冷堆中高温氦气的能量传递到氦气透平回路的任务.中间换热器给氦气透平的设计和运行维护带来方便,但它的传热与阻力性能不可避免地影响循环效率,因此,中间换热器的设计和选型需综合考虑传热效率、压力损失、材料性能和紧凑度等因素.本文介绍了印制板式换热器(PCHE)的主要特点,分析了它在间接循环系统中应用的可行性,重点研究了该中间换热器的传热和流动阻力特性,以及影响PCHE换热效率和压力损失的主要因素.在此基础上,提出了优化中间换热器传热和阻力特性的途径和方法.     

TOPAZ-2型空间核反应堆电源转换器除气研究

结合热离子发电元件工作环境，分析了TOPAZ-2型空间核反应堆电源热离子发电元件除气的必要性。根据电源结构特点，确定氦气腔体、热离子发电元件发射极和接收极、铯集气腔体和冷却剂内套管为主要除气部件。利用CFD程序和专用程序分别计算得到堆芯容器和热离子发电元件额定工况下的工作温度，结合部件除气要求最终确定了各部件除气工况。编制了用于热离子发电元件发射极和接收极除气计算的二维传热程序，通过对比程序计算结果与单根热离子发电元件除气试验结果验证了程序编制的正确性。利用该程序计算得到热离子发电元件发射极和接收极的除气功率。综合电源除气部件除气工况、除气环境要求和除气计算结果，确定了转换器除气方案。     

管壳式换热器流场三维数值模拟

采用多孔介质方法 ,在PHOENICS 3 3程序的基础上建立了换热器的三维流动计算模型。引入体积穿透率、表面穿透率、分布阻力等来描述换热器内的管束。模型通过计算Halle等[1] 的实验工况来进行验证 ,并尝试用于计算 2 0 0MW低温供热堆主换热器内的流场     

高负荷氦气压气机的气体流动特点与改型设计

从氦气工质的特点入手,分析了氦气压气机设计参数选取区别于以空气为工质的压气机的特殊之处,重点分析了提高氦气压气机负荷的参数选择特点.由于氦气热物性与空气差别较大,气流经过压气机时的马赫数通常较低,造成单级压比较低,所以,氦气压气机的通流尺寸通常变化较小.为了提高单级负荷,减少压气机级数,需提高各级反动度.本文以多级氦气压气机为例,通过数值模拟分析了该压气机的三维流动特点,并进行了改型设计.     

HTR-10氦气气轮机电磁轴承系统控制器研究

10 MW高温气冷实验堆(HTR-10)氦气气轮机直接循环发电系统将使用电磁轴承支承气轮机转子和发电机转子.由于正常工况下气轮机转子转速高于二阶挠性临界转速,因此,需要研究挠性转子在电磁轴承支承下过临界转速的控制方法.在根据相似原理设计的模拟气轮机转子-电磁轴承实验系统上,采用PID和相位补偿相结合的控制方法,通过仿真和实验,研究并设计了低刚度和高刚度控制器.在两种控制器分别作用下,转子都能够稳定悬浮,并且顺利地超越前两阶挠性临界转速,最高转速达到450 r/s.实验表明,与低刚度控制器相比,50～300 r/s转速内,高刚度控制器作用下的转子振幅明显减小,具有更好的控制性能.     

TOPAZ-Ⅱ系统启动过程模拟

对前苏联热离子反应堆电源系统TOPAZ-Ⅱ进行相应的简化,分别建立了堆芯热工水力模型、中子物理学模型以及热排放系统模型。冷却剂回路采用一维热工水力模型,堆芯导热及翅片辐射导热计算采用二维分析模型。选用6组缓发中子点堆模型,考虑了二氧化铀燃料、热离子发电电极、慢化剂与反射层的温度反馈以及控制转鼓对反应性的控制,计算得到TOPAZ-Ⅱ在正常启动工况下的各处温度、功率、反应性反馈等参数的变化。计算结果与TITAM程序的计算结果符合较好,同时本程序可对启动过程进行更为精细的分析,可为控制系统的设计提供参考。     

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

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。