深海空间站氦氙气冷堆发电系统技术方案

本实用新型专利技术涉及深海开发技术领域，公开了一种深海空间站氦氙气冷堆发电系统，包括依次连接的氦氙气冷堆、磁流体发电模块、布雷顿发电模块和冷却压缩模块，冷却压缩模块的出口与氦氙气冷堆的进口连接。由于布雷顿循环发电与磁流体发电对循环工质温度的要求不同，本实用新型专利技术提供的深海空间站氦氙气冷堆发电系统，以氦氙混合气体为循环工质，通过使氦氙循环工质先经过对工质温度要求相对较高的磁流体发电模块，再经过对工质温度要求相对较低的布雷顿发电模块，实现了对氦氙循环工质能量的梯度利用，不但有效提高了系统效率和输出功率，而且能够有效降低循环的回热需求、减少庞大的回热装置，使系统更为紧凑，节省深海空间站宝贵的空间资源。空间资源。空间资源。

【技术实现步骤摘要】
深海空间站氦氙气冷堆发电系统


[0001]本技术涉及深海开发
，特别是涉及一种深海空间站氦氙气冷堆发电系统。

技术介绍

[0002]深海空间站是进行深海经济开发和战略布局最重要的基础平台，其开展水下作业任务依赖于自身所携带的能源。深海空间站能源一般分为常规能源和核动力能源。其中，常规动力主要包括柴油发电机组、蓄电池组等。我国开发的“龙宫”深海空间站采用电池动力，水下续航时间通常不超过数十小时，导致深海空间站所能携带的有效负载和作业范围受到较大限制。
[0003]美国曾经开发了采用压水堆的核动力系统的深海空间站，虽然提升了其作业范围和作业能力，但由于系统动力转换效率低，设备庞大等，难以满足更深、更远的水下作业需求。目前国内外航天等领域均已研究了氦氙布雷顿循环核动力系统、基于氦氙混合其他磁流体发电核动力系统的技术，可提升核动力系统转换效率，但提升效率依赖于庞大的回热装置，且对循环工质的能量利用率不高。

技术实现思路

[0004]本技术实施例提供一种深海空间站氦氙气冷堆发电系统，用以解决现有深海空间站核能发电中对循环工质的能量利用率不高、提升效率依赖于庞大的回热装置的问题。
[0005]本技术实施例提供一种深海空间站氦氙气冷堆发电系统，包括依次连接的氦氙气冷堆、磁流体发电模块、布雷顿发电模块和冷却压缩模块，所述冷却压缩模块的出口与所述氦氙气冷堆的进口连接。
[0006]其中，所述系统还包括第一进口截止阀和第一旁通截止阀，所述磁流体发电模块的出口通过所述第一进口截止阀与所述布雷顿发电模块的进口连接，所述第一旁通截止阀的进口与所述磁流体发电模块的出口连接，所述第一旁通截止阀的出口与所述冷却压缩模块的进口连接。
[0007]其中，所述系统还包括第二进口截止阀和第二旁通截止阀，所述氦氙气冷堆的出口通过所述第二进口截止阀与所述磁流体发电模块的进口连接，所述第二旁通截止阀的进口与所述氦氙气冷堆的出口连接，所述第二旁通截止阀的出口与所述布雷顿发电模块的进口连接。
[0008]其中，所述磁流体发电模块包括预电离装置和磁流体发电机；所述氦氙气冷堆的出口与所述预电离装置的进口连接，所述预电离装置的出口与所述磁流体发电机的进口连接，所述磁流体发电机的出口与所述布雷顿发电模块的进口连接，所述磁流体发电机的出口与所述布雷顿发电模块的进口之间设有第一止回阀。
[0009]其中，所述布雷顿发电模块包括传动连接的氦氙透平机和布雷顿发电机，所述磁
流体发电模块的出口与所述氦氙透平机的进口连接，所述氦氙透平机的出口与所述冷却压缩模块的进口连接，所述氦氙透平机的出口与所述冷却压缩模块的进口之间设有第二止回阀。
[0010]其中，所述冷却压缩模块包括冷却器和氦氙压缩机，所述冷却器的工质侧进口与所述布雷顿发电模块的出口连接，所述冷却器的工质侧出口通过所述氦氙压缩机与所述氦氙气冷堆的进口连接。
[0011]其中，所述冷却压缩模块还包括回热器，所述布雷顿发电模块的出口通过所述回热器的回热侧与所述冷却器的工质侧进口连接，所述氦氙压缩机的出口通过所述回热器的预热侧与所述氦氙气冷堆的进口连接。
[0012]其中，所述氦氙压缩机与压缩电机传动连接。
[0013]其中，所述氦氙压缩机的转轴与所述布雷顿发电模块的转轴传动连接。
[0014]本技术实施例提供的深海空间站氦氙气冷堆发电系统，以氦氙混合气体为循环工质。氦氙循环工质从核反应堆将吸收热量后，具有较高的温度，满足磁流体发电对循环工质较高的温度要求。首先进入磁流体发电模块后，氦氙循环工质的一部分内能通过磁流体发电模块转换为电能输出，氦氙循环工质本身内能减少、温度降低。从磁流体发电模块的出口流出后，进入布雷顿发电模块，氦氙循环工质的又一部分内能通过布雷顿发电模块最终转换为电能输出。由于布雷顿循环发电与磁流体发电对循环工质温度的要求不同，本技术实施例提供的深海空间站氦氙气冷堆发电系统，通过使氦氙循环工质先经过对工质温度要求相对较高的磁流体发电模块，再经过对工质温度要求相对较低的布雷顿发电模块，实现了对氦氙循环工质能量的梯度利用，不但有效提高了系统效率和输出功率，而且能够有效降低循环的回热需求、减少庞大的回热装置，使系统更为紧凑，节省深海空间站宝贵的空间资源。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0016]图1为本技术实施例提供的深海空间站氦氙气冷堆发电系统结构示意图；
[0017]图2为本技术另一实施例提供的深海空间站氦氙气冷堆发电系统磁流体模式结构示意图；
[0018]图3为本技术另一实施例提供的深海空间站氦氙气冷堆发电系统布雷顿模式结构示意图；
[0019]图4为本技术另一实施例提供的深海空间站氦氙气冷堆发电系统联合循环模式结构示意图；
[0020]图中：1、氦氙气冷堆；2、第二进口截止阀；3、第二旁通截止阀；4、第一止回阀；5、第一进口截止阀；6、预电离装置；7、第一旁通截止阀；8、氦氙透平机；9、第二止回阀；10、压缩电机；11、回热器；12、氦氙压缩机；13、冷却器；14、布雷顿发电机；15、磁流体发电机。
具体实施方式
[0021]下面结合附图和实施例，对本技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本技术，但不用来限制本技术的范围。
[0022]在本技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0023]在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
[0024]此外，在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上。
[0025]如图1、图4所示，本技术实施例提供了一种深海空间站氦氙气冷堆发电系统，包括依次连接的氦氙气冷堆1、磁流体发电模块、布雷顿发电模块和冷却压缩模块，冷却压缩本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种深海空间站氦氙气冷堆发电系统，其特征在于，包括依次连接的氦氙气冷堆、磁流体发电模块、布雷顿发电模块和冷却压缩模块，所述冷却压缩模块的出口与所述氦氙气冷堆的进口连接。2.根据权利要求1所述的深海空间站氦氙气冷堆发电系统，其特征在于，所述系统还包括第一进口截止阀和第一旁通截止阀，所述磁流体发电模块的出口通过所述第一进口截止阀与所述布雷顿发电模块的进口连接，所述第一旁通截止阀的进口与所述磁流体发电模块的出口连接，所述第一旁通截止阀的出口与所述冷却压缩模块的进口连接。3.根据权利要求1所述的深海空间站氦氙气冷堆发电系统，其特征在于，所述系统还包括第二进口截止阀和第二旁通截止阀，所述氦氙气冷堆的出口通过所述第二进口截止阀与所述磁流体发电模块的进口连接，所述第二旁通截止阀的进口与所述氦氙气冷堆的出口连接，所述第二旁通截止阀的出口与所述布雷顿发电模块的进口连接。4.根据权利要求1所述的深海空间站氦氙气冷堆发电系统，其特征在于，所述磁流体发电模块包括预电离装置和磁流体发电机；所述氦氙气冷堆的出口与所述预电离装置的进口连接，所述预电离装置的出口与所述磁流体发电机的进口连接，所述磁流体发电机的出口与所述布雷顿发电模块的进口连接，所述磁流体发电机...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴春辉，廖梦然，杨小虎，柯志武，赵振兴，马灿，劳星胜，柳勇，
申请(专利权)人：武汉第二船舶设计研究所中国船舶重工集团公司第七一九研究所，
类型：新型
国别省市：