為探究以超臨界二氧化碳(supercritical carbon dioxide, S-CO₂)布雷頓循環(huán)耦合核反應(yīng)堆所構(gòu)成的新型船艦動(dòng)力裝置的系統(tǒng)性能,選取4種高效緊湊的S-CO₂循環(huán)(再壓縮、內(nèi)冷、部分冷卻及再熱)耦合4種典型船用核反應(yīng)堆(鉛冷快堆、高溫氣冷快堆、鈉冷快堆及壓水堆),構(gòu)建了16種核動(dòng)力船艦S-CO₂循環(huán)動(dòng)力系統(tǒng)及其熱力學(xué)模型,研究分流比、透平入口壓力、壓縮機(jī)入口壓力和循環(huán)最低溫度對(duì)循環(huán)效率的影響.結(jié)果表明:存在最佳分流比及壓縮機(jī)入口壓力使循環(huán)效率達(dá)到最高;各系統(tǒng)循環(huán)效率隨透平入口壓力的提高,呈先迅速增長(zhǎng)后趨于穩(wěn)定趨勢(shì);S-CO₂再熱循環(huán)應(yīng)用于上述4種典型船用核反應(yīng)堆二回路系統(tǒng)時(shí)效率最高,分別為46.6%、50.8%、 44.5%及32.5%;根據(jù)高溫氣冷快堆S-CO₂再熱循環(huán)系統(tǒng)熱力性能最佳,提出了其整體系統(tǒng)布置方案.

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【部分圖文】：

圖2系統(tǒng)模型驗(yàn)證對(duì)比圖

表3循環(huán)工況詳細(xì)參數(shù)參數(shù)文獻(xiàn)[20]文獻(xiàn)[21]文獻(xiàn)[22]文獻(xiàn)[23]壓縮機(jī)等熵效率/%85898585透平等熵效率/%90909390回?zé)崞餍?%86958686循環(huán)最高壓力/MPa20202020主壓縮機(jī)入口壓力/M....

圖4鉛冷快堆S-CO2循環(huán)系統(tǒng)效率隨透平入口壓力的變化

圖4為鉛冷快堆結(jié)合不同結(jié)構(gòu)S-CO2布雷頓循環(huán)整體系統(tǒng)中,循環(huán)效率隨透平入口壓力(再熱循環(huán)指高壓透平入口壓力)的變化曲線.由圖可知,S-CO2再壓縮、內(nèi)冷及再熱循環(huán)熱效率變化規(guī)律一致,均隨透平入口壓力的提高(15～25MPa)而呈現(xiàn)出先迅速增加后增長(zhǎng)速率變緩,最終趨于穩(wěn)定的趨勢(shì)....

圖5鉛冷快堆S-CO2循環(huán)效率隨主壓縮機(jī)入口壓力的變化

主壓縮機(jī)入口壓力也是各系統(tǒng)循環(huán)效率的主要影響因素之一.為使循環(huán)處于超臨界狀態(tài)并預(yù)留壓縮機(jī)安全余量,主壓縮機(jī)入口壓力通常需高于7.6MPa[25].圖5為主壓縮機(jī)入口壓力對(duì)鉛冷快堆各S-CO2循環(huán)動(dòng)力系統(tǒng)熱效率的影響規(guī)律.隨主壓縮機(jī)入口壓力的提高(7.4～7.7MPa),透平總....

圖6部分冷卻循環(huán)系統(tǒng)效率隨預(yù)壓縮機(jī)入口壓力的變化

不同于本文其他3種S-CO2布雷頓循環(huán),部分冷卻循環(huán)系統(tǒng)最低壓力(預(yù)壓縮機(jī)入口處)低于臨界壓力(7.38MPa),工質(zhì)經(jīng)預(yù)壓縮后達(dá)到超臨界狀態(tài).合理調(diào)控預(yù)壓縮機(jī)壓比,使其與主壓縮機(jī)良好配合以降低壓縮機(jī)總功耗是提高循環(huán)效率的重要途徑.圖6給出了4種船用核反應(yīng)堆耦合部分冷卻循環(huán)系統(tǒng)....

本文編號(hào)：3982159