高溫氣冷堆氦氣輪機基本特性的研究.pdf

1、高溫氣冷堆氦氣輪機是將氦氣輪機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渦輪做功進行高效率發(fā)電。目前，高溫氣冷堆能提供900℃的高溫熱源，蒸汽循環(huán)難以充分發(fā)揮高溫氦氣的優(yōu)勢，循環(huán)效率得不到提高。因此，高溫氣冷堆氦氣輪機成為發(fā)展的主要方向。高溫氣冷堆和氦氣輪機分別代表著當今核能和常規(guī)發(fā)電的先進技術(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)濟性能提供了新思路，有很強的競爭優(yōu)勢。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。氦氣輪機循環(huán)可以突破蒸汽動力循環(huán)的溫度限制，從而成為研究高溫氣冷堆高效率發(fā)電的一個重要方向。 本文以帶有回熱器、中冷器、預(yù)冷器的高溫氣冷堆氦氣輪機循環(huán)為研究對象，研究高溫氣冷堆氦氣輪機循環(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循環(huán)中的透平在氣體動力學方面的基本特性。 首先應(yīng)用發(fā)動機熱力計算方法導(dǎo)出循環(huán)有效效率表達式和最佳增壓比解析式，然后對高溫氣冷堆氦氣輪機循環(huán)的熱力

3、過程進行分析，揭示了各參數(shù)之間的關(guān)系。另外，還對回熱器、中冷器進行了簡要分析并進一步優(yōu)化。得到了一個優(yōu)化設(shè)計方案。最后在循環(huán)研究的基礎(chǔ)上，對10MW高溫氣冷堆氦氣輪機循環(huán)的透平進行了一維設(shè)計，并對所設(shè)計的氦氣輪機葉柵進行了三維數(shù)值模擬。研究了氦氣透平在氣體動力學方面的基本特性。 氦氣透平的級數(shù)多和葉片高度小是設(shè)計上一個很大的難點。提高圓周速度和載荷系數(shù)可以減少透平的級數(shù)，增加透平的轉(zhuǎn)速則可以提高葉片高度，同時也能減小透平的徑向尺