一种微型堆布雷顿循环系统综合设计方法技术方案

本发明专利技术公开了一种微型堆布雷顿循环系统综合设计方法，将部件性能与循环参数间耦合关系纳入考虑，构建了微型堆布雷顿循环

【技术实现步骤摘要】
一种微型堆布雷顿循环系统综合设计方法


[0001]本专利技术属于核能应用技术与动力工程
，具体涉及一种微型堆布雷顿循环系统综合设计方法。

技术介绍

[0002]随着第四代核反应堆技术快速发展，小型化可移动反应堆技术引起各国研究者高度关注。微型堆功率等级在1
‑
20MW之间，功率密度大，可靠性好，寿命周期可长达数年，可通过车载、机载、船载快速移动和部署。微型堆动力系统可在高寒、极地和远洋环境下提供电力和热量，在军用动力、远洋科考和抢险救灾等领域具有潜在的应用价值。微型堆堆型包括高温气冷堆和热管堆，通常以布雷顿循环作为热电转换方式，整体系统具备高效、紧凑、灵活特点。微型堆布雷顿循环系统示意图如图1所示，由反应堆热源、加热器、透平、回热器、冷却器、压缩机和发电机构成。工质首先经过压缩机加压(1
‑
2)，然后进入回热器低温侧回收热量(2
‑
3)，之后在加热器中被加热至循环最高温度(3
‑
4)，高温高压工质进入透平膨胀做功(4
‑
5)，完成做功后工质进入回热器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微型堆布雷顿循环系统综合设计方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)建立微型堆布雷顿循环
‑
部件联合设计程序，具体如下；(1.1)根据循环边界条件，给定微型堆布雷顿循环初始设计参数并假定部件性能参数；(1.2)建立布雷顿循环热力学模型，通过热力学计算得到微型堆布雷顿循环内各点热力状态和流量的初始值，作为部件设计所需的热力参数边界条件；(1.3)根据部件设计所需的热力参数边界条件，进行热力学计算结果和部件设计计算结果之间的交互式迭代修正计算，获得部件设计结果包括性能参数和结构参数，以及热力学计算结果包括循环效率与流量；(1.4)将循环效率与上一次热力学计算得到的循环效率值对比，当两次热力学计算结果的误差小于或等于给定误差上限时结束步骤(1.4)，否则以最后一次热力学计算得到的循环设计参数替代部件原边界条件，返回步骤(1.3)重新开始部件设计；(1.5)输出微型堆布雷顿循环系统功率密度D
p
；微型堆布雷顿循环
‑
部件联合设计程序的数学表达为：其中，D
p
是微型堆布雷顿循环系统功率密度，是压缩机进口温度，是冷却介质出口温度，ε
re
是回热器效能，π
C
是压缩机压比；(2)采用遗传优化算法，以微型堆布雷顿循环系统功率密度最大为目标对循环设计参数寻优；(3)计算并输出循环优化设计结果和部件设计结果。2.根据权利要求1所述的综合设计方法，其特征在于：步骤(1.3)中，进行热力学计算结果和部件设计计算结果之间进行交互式迭代修正计算；交互式迭代修正计算的具体内容为：每完成一次部件设计计算，都以新的部件性能参数计算结果替代该部件的原有性能参数，并进行一次热力学计算，更新微型堆布雷顿循环内各点热力状态和流量，作为下一个部件设计计算的边界条件；在设计时，以上一次部件设计计算输出的部件性能参数作为本次热力学计算的输入值，以本次热力学计算输出的微型堆布雷顿循环内各点热力状态和流量作为下一次部件设计计算的输入值；按照加热...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈伟雄，钱奕然，唐鑫，严俊杰，种道彤，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：