高溫氣冷堆氦氣輪機(jī)基本特性的研究.pdf

1、高溫氣冷堆氦氣輪機(jī)是將氦氣輪機(jī)與模塊式高溫氣冷堆相結(jié)合，利用高溫氣冷堆產(chǎn)生的高溫氦氣直接推動(dòng)渦輪做功進(jìn)行高效率發(fā)電。目前，高溫氣冷堆能提供900℃的高溫?zé)嵩?，蒸汽循環(huán)難以充分發(fā)揮高溫氦氣的優(yōu)勢(shì)，循環(huán)效率得不到提高。因此，高溫氣冷堆氦氣輪機(jī)成為發(fā)展的主要方向。高溫氣冷堆和氦氣輪機(jī)分別代表著當(dāng)今核能和常規(guī)發(fā)電的先進(jìn)技術(shù)。它是核電領(lǐng)域中的全新概念，為提高核電安全性和經(jīng)濟(jì)性能提供了新思路，有很強(qiáng)的競爭優(yōu)勢(shì)。常規(guī)蒸汽透平由于受工質(zhì)溫度的限制，不能

2、有效地利用高溫氣冷堆的高溫潛力。氦氣輪機(jī)循環(huán)可以突破蒸汽動(dòng)力循環(huán)的溫度限制，從而成為研究高溫氣冷堆高效率發(fā)電的一個(gè)重要方向。 本文以帶有回?zé)崞?、中冷器、預(yù)冷器的高溫氣冷堆氦氣輪機(jī)循環(huán)為研究對(duì)象，研究高溫氣冷堆氦氣輪機(jī)循環(huán)的基本特性；在循環(huán)研究的基礎(chǔ)上，研究適用于高溫氣冷堆氦氣輪機(jī)循環(huán)中的透平在氣體動(dòng)力學(xué)方面的基本特性。 首先應(yīng)用發(fā)動(dòng)機(jī)熱力計(jì)算方法導(dǎo)出循環(huán)有效效率表達(dá)式和最佳增壓比解析式，然后對(duì)高溫氣冷堆氦氣輪機(jī)循環(huán)的熱力

3、過程進(jìn)行分析，揭示了各參數(shù)之間的關(guān)系。另外，還對(duì)回?zé)崞?、中冷器進(jìn)行了簡要分析并進(jìn)一步優(yōu)化。得到了一個(gè)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。最后在循環(huán)研究的基礎(chǔ)上，對(duì)10MW高溫氣冷堆氦氣輪機(jī)循環(huán)的透平進(jìn)行了一維設(shè)計(jì)，并對(duì)所設(shè)計(jì)的氦氣輪機(jī)葉柵進(jìn)行了三維數(shù)值模擬。研究了氦氣透平在氣體動(dòng)力學(xué)方面的基本特性。 氦氣透平的級(jí)數(shù)多和葉片高度小是設(shè)計(jì)上一個(gè)很大的難點(diǎn)。提高圓周速度和載荷系數(shù)可以減少透平的級(jí)數(shù)，增加透平的轉(zhuǎn)速則可以提高葉片高度，同時(shí)也能減小透平的徑向尺