氦气轮机.ppt

学号 姓名 高温气冷堆氦气轮机技术 目录 1绪论 2数据库检索报告 3研究现状 4问题及研究方向 1绪论 1 1概念 高温气冷堆工作原理 高温气冷堆氦气轮机工作原理 1 1概念 氦气的物性 标准状态 latm 0 下几种工质热物性的比较 从上表中可以看出 与其他工质相比 氦气有下列的物理性质 导热性强 原子量小 气体常数大 比热大 气体密度小 等嫡指数大 氦气的这些特殊的热物性对气体透平循环的影响 气体密度小 因此需要很高的循环压力 以增加其密度 等嫡指数大 因此在相同的温差下 其压比较小 也就难于压缩 比热大 因此在相同的温差下 循环比功大 透平的膨胀功和压气机的压缩功都比其他气体大 1 2背景 就我国而言 当前发电 取暖 交通和工业生产所消耗能源的90 来自煤炭 石油 天然气等化石燃料 也就是说 我国的能源消耗主要依赖于化石燃料 随着经济的发展和人们生活水平的提高 能源消耗的需求量越来越大 对于我国来说 预计到2050年能源的消耗量为35 6 41 2亿吨标煤 而供应量预计为32 4亿吨标煤 缺口达3 2 8 8亿吨标煤 形式十分严峻 2数据库检索报告 2 1引文报告 检索式 TS hightemperaturegas cooledreactorOR HTGR OR hightemperaturegascooledreactor OR high temperaturegas cooledreactor OR hightemperaturegascooledreactors ANDTS heliumturbineOR heliumgasturbine OR heliumturbomachine OR heliumturbineincorporated 每年发表的论文数 每年的引文数 2 2结果分析 2 3TOP10文献 1 ForsbergCW PetersonPF PickardPS Studyoncharacteristicofheliumturbinewiththehightemperaturegas cooledreacter J NuclearTechnology 2003 144 3 289 302 被引157次 2 FujikawaS HayashiH NakazawaT etal Achievementofreactor outletcoolanttemperatureof950 CinHTTR J JournalofNuclearScienceandTechnology 2004 41 12 1245 1254 被引145次 3 YariM MahmoudiSMS UtilizationofwasteheatfromGT MHRforpowergenerationinorganicRankinecycles J AppliedThermalEngineering 2010 30 4 366 375 被引128次 4 KunitomiK YanX NishiharaT etal JAEA sVHTRforhydrogenandelectricitycogeneration GTHTR300C J NuclearEngineeringandTechnology 2007 39 1 9 20 被引104次 5 MeyerMK FieldingR GanJ Fueldevelopmentforgas cooledfastreactors J JournalofNuclearMaterials 2007 371 1 281 287 被引93次 6 KissaneMP Areviewofradionuclidebehaviourintheprimarysystemofavery high temperaturereactor J NuclearEngineeringandDesign 2009 239 12 3076 3091 被引77次 7 El GenkMS TournierJM Noblegasbinarymixturesforgas cooledreactorpowerplants J NuclearEngineeringandDesign 2008 238 6 1353 1372 被引54次 8 TalamoA GudowskiW VenneriF TheburnupcapabilitiesofthedeepburnmodularheliumreactoranalyzedbytheMonteCarlocontinuousenergycodeMCB J AnnalsofNuclearEnergy 2004 31 2 173 196 被引43次 9 R Donthepowerconversionsystemforgasturbinehightemperaturereactors 被引40次 10 VerfondernK NabielekH KendallJM Coatedparticlefuelforhightemperaturegascooledreactors J NuclearEngineeringandTechnology 2007 39 5 603 616 被引32次 2 4文献翻译 Themodularhightemperaturegas cooledreactor HTGR incorporatedwithheliumturbineisconsideredasoneoftheleadingcandidatesforfuturenuclearpowerplants Nowadays HTGRcanprovidetheheatsourceatthetemperatureof900 Limitedbythetemperatureoftheworkingfluid steamturbinecyclecannotmaximizetheeconomicpotentialofHTGR Theheliumisanidealcoolingfluidforthereactorduetoitschemicalcharacteristics Heliumturbinecyclehasnosuchlimitation andsuchkindofnuclearpowerplantisofhigherefficiencycomparedwithconventionalnuclearpowerplantbecauseofthehigherheliumturbineinlettemperature Consequently itisexpectedtobeacompetingcandidateforfutureconceptsofhighefficiencypowergeneration Theperformanceofclosed cycleheliumturbineincorporatedwithHTGRwhichcoupledwithrecuperating intercoolingandprecoolingprocessesisstudiedinthispaper ThemainpurposeofthisarticleistostudythefundamentalfeaturesofHTGRcoupledwithgasturbinecycle HTGR GT Basedontheresultsofthecyclestudy fundamentalaerodynamicfeaturesofheliumturbinedesignforHTGR GTcycleareanalyzed Abstract Areviewofradionuclidebehaviourintheprimarysystemofavery high temperaturereactor 高温气冷堆氦气轮机是将氦气轮机与模块式高温气冷堆相结合 利用高温气冷堆产生的高温氦气直接推动涡轮做功进行高效率发电 目前 高温气冷堆能提供900 的高温热源 蒸汽循环难以充分发挥高温氦气的优势 循环效率得不到提高 因此 高温气冷堆氦气轮机成为发展的主要方向 高温气冷堆和氦气轮机分别代表着当今核能和常规发电的先进技术 它是核电领域中的全新概念 为提高核电安全性和经济性能提供了新思路 有很强的竞争优势 常规蒸汽透平由于受工质温度的限制 不能有效地利用高温气冷堆的高温潜力 氦气轮机循环可以突破蒸汽动力循环的温度限制 从而成为研究高温气冷堆高效率发电的一个重要方向 本文以带有回热器 中冷器 预冷器的高温气冷堆氮气轮机循环为研究对象 研究高温气冷堆氦气轮机循环的基本特性 在循环研究的基础上 研究适用于高温气冷堆氦气轮机循环中的透平在气体动力学方面的基本特性 摘要 高温气冷堆氦气轮机基本特性的研究 3研究现状 1 2 3 20世纪60年代末期 20世纪70年代末80年代初 20世纪90年代至今 南非和美俄 3 1基于时间的研究现状 1975年 广泛开展国际合作来研究开发高温对气体透平循环南非 球床模块高温气冷堆 PMBR 美俄 气透平 模块氦冷反应堆 GT MHR 德国专家提出模块式高温气冷堆概念 高温气冷堆与氦气轮机联合的动力装置开始发展 3 2基于机构的研究现状 于利希研究中心 FZJ 开展HTRwithHelium Turbine HHT 的研究 另外 在高温气冷堆工艺热应用 PNP 计划中 德国也对氦一氦热交换器 热气导管 氦气净化等做了大量研究 美国 美俄 南非 德国 MIT开展了模块化高温气冷堆 MGR 氦气透平循环电厂的研究 提出了两种技术方案 即直接氦气透平循环方案 MGR GT 和间接氦气透平循环方案 MGR GTI 发电效率可达45 费用明显低于HTGR蒸汽电厂 南非NECSA进行球床模块高温气冷堆 PMBR 的研究 PBMR采用的是标准的布雷登循环 并带有闭式水冷的预冷器和间冷器 美国GA公司和俄罗斯OKBM研究院合作完成GT MHR GasTurbine ModularHeliumReactor 其是在原MHGTR基础上结合闭式布雷顿循环能量转换系统而形成的 周湘文 王洪涛等人 压应力对各向同性细颗粒石墨热膨胀系数的影响 EFermi和RMoormann等人 对球床式高温气冷堆堆内使用的石墨材料如结构石墨和球形燃料元件基体石墨进行了较为详细的介绍 雏晓卫 喻新利等人 对高温气冷堆用石墨材料的氧化性能进行了研究 刘超 刘兵等人 SiC涂层不能满足包覆燃料颗粒性能 对高温气冷堆包覆燃料颗粒ZrC涂层的研究 KunitomiK YanX NishiharaT等 对高温气冷堆氦气流动及燃料球冷却过程进行了数值模拟研究 3 3基于问题的研究现状 3 3 1球床式高温气冷堆石墨材料的研究 TalamoA GudowskiW VenneriF等 介绍了高温气冷堆氦气透平发电磁力轴承的设计原理及技术特点 给出了磁力轴承的详细结构设计及关键设计参数 氦气轮机转子采用立式一体化布置的结构方式 由两个径向磁力轴承和一个轴向磁力轴承支撑 MeyerMK FieldingR GanJ等 应用发动机热力计算方法导出循环有效效率表达式和最佳增压比解析式 然后对高温气冷堆氦气轮机循环的