本文關(guān)鍵詞：高溫氣冷堆核電廠余熱利用的熱力學(xué)研究

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【摘要】：高溫氣冷堆是一種具有固有安全性的堆型,合理的熱力循環(huán)是保證其實(shí)現(xiàn)高效率的前提。在核能閉式Brayton循環(huán)或氦氣/蒸汽聯(lián)合循環(huán)中,預(yù)冷器中有大量余熱可回收利用,且進(jìn)入此設(shè)備的氦氣溫度約125℃,在此溫度范圍內(nèi),利用水作為工質(zhì)回收利用余熱的效率低,而低溫發(fā)電技術(shù)正好提供了可行的手段。本課題以高溫氣冷堆閉式Brayton循環(huán)中預(yù)冷器處排放的低溫余熱為研究對(duì)象,以熱力學(xué)第一、第二定律為基礎(chǔ),構(gòu)建用于回收核能閉式Brayton循環(huán)低溫余熱的新型熱力學(xué)循環(huán),以研究高溫氣冷堆電廠排放余熱的深度利用。本文首先構(gòu)建了核能閉式Brayton/ORC聯(lián)合循環(huán),計(jì)算結(jié)果表明:在最優(yōu)的ORC情況下,此聯(lián)合循環(huán)的凈輸出功、熱效率分別為3.1×105k W、52.14%,分別比閉式Brayton循環(huán)高1.16×104k W、2.45%;其中,本文以Brayton循環(huán)中預(yù)冷器的入口溫度(398.8K)為熱源基礎(chǔ),針對(duì)ORC,以三種不同的優(yōu)化方式進(jìn)行優(yōu)化:一,ORC的單目標(biāo)優(yōu)化,以蒸發(fā)溫度及冷凝溫度分別變化的情況下,分析了不同目標(biāo)函數(shù)的性能,結(jié)果表明:當(dāng)冷凝溫度不變時(shí),熱源出口溫度、熱效率隨著蒸發(fā)溫度的增加而提高,總不可逆損失則相應(yīng)減少,而除R227ea外,其余工質(zhì)的?效率及輸出凈功則先增加后降低。當(dāng)蒸發(fā)溫度不變時(shí),熱源出口溫度、熱效率、?效率、輸出凈功以及總不可逆損失都隨著冷凝溫度的增加而減少。二,ORC的多目標(biāo)優(yōu)化,論文針對(duì)R245fa等8種工質(zhì),以熱效率與?效率組成多目標(biāo)函數(shù),對(duì)于多目標(biāo)優(yōu)化能更好的協(xié)調(diào)各性能指標(biāo)間的關(guān)系,在對(duì)蒸發(fā)溫度及冷凝溫度同時(shí)優(yōu)化后發(fā)現(xiàn):存在最佳蒸發(fā)溫度和冷凝溫度。三,ORC的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性優(yōu)化,分析了蒸發(fā)壓力和冷凝壓力對(duì)循環(huán)性能的影響,更全面的對(duì)循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行分析,在研究工質(zhì)中,R123的綜合目標(biāo)函數(shù)值最小,存在最佳蒸發(fā)壓力和冷凝壓力,且發(fā)電成本最低,投資回收期最短,為最佳工質(zhì)。本文還構(gòu)建了核能閉式Brayton/Kalina聯(lián)合循環(huán),并對(duì)此聯(lián)合循環(huán)進(jìn)行了熱力學(xué)分析。計(jì)算結(jié)果表明:在最優(yōu)的Kalina循環(huán)情況下,此聯(lián)合循環(huán)的凈輸出功率、熱效率分別為3.24×105k W、54.53%,分別比閉式Brayton循環(huán)高2.57×104k W、4.84%,其中,本文以Brayton循環(huán)中預(yù)冷器的入口溫度(398.8K)為熱源基礎(chǔ),對(duì)不同的優(yōu)化函數(shù)進(jìn)行了性能分析,表明,提高透平入口工質(zhì)溫度或壓力,降低冷凝壓力或溫度以及提高基礎(chǔ)溶液的氨濃度都有利于提高循環(huán)的凈輸出功和熱效率。
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM623;TK115

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1227822