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1、无限大芯部热容板翅式回热器动态性能研究第41卷第4期2007年7月原子能科学技术AtomicEnergyScienceandTechnologyVo1.41,NO.4July2007无限大芯部热容板翅式回热器动态性能研究丁铭,王捷,杨小勇,石磊,苏庆善(清华大学核能与新能源技术研究院,北京100084)摘要:针对高温气冷堆直接氦气透平循环中的板翅式回热器,研究提出一仅考虑回热器芯部热容的集总参数模型,即无限大芯部热容的集总参数模型,并利用四阶龙格一库塔方法求解该模型,求解过程中考虑温度对气体物性的影响.利
2、用该模型,分析了在入口温度,流量阶跃和斜坡扰动下回热器出口温度的响应过程.在此基础上,分析了高温气冷堆直接氦气透平循环中的功率调节过程及透平甩负荷过程时回热器出口温度和芯部温度的响应过程.关键词:高温气冷堆;板翅式回热器;集总参数模型;动态性能中图分类号:TK124文献标识码:A文章编号:1000—6931(2007)040453—05DynamicPerformancesofPlate-FinRecuperatorWithInfiniteCoreHeatCapacitanceDINGMing,WANGJ
3、ie,YANGXiao—yong,SHILei,SUQing-shan(InstituteofNuclearandNewEnergyTechnology,TsinghuaUniversity,Beijing10084,China)Abstract:Alumpedparametermodelwasproposedtoresearchdynamicperformancesofplate——finreeuperatorinhigh——temperaturegas——cooledreactorwithdirect
4、heliumturbinecycle(HTGR—GT).Themodelwithinfinitecoreheatcapacitancecouldbenumericallysolvedbyfourth-orderRounge—Kuttamethod.Basedonthislumpedparametermodel,transientresponsesofoutlettemperatureofrecuperatorwereanalyzedwhenstepandrampchangedofinlettemperat
5、uresandmassflowratetookplaceinhotside.More-over,transientresponsesofoutlettemperatureandcoretemperaturewereanalyzedwhilepowerofHTGR-GTwasregulatedinnormaloperationconditionandtotalelectricloadwasrejectedfromfullpower.Themodelcanbeappliedtoanalyzedynamicpe
6、r—formancesofplate—finrecuperator.Keywords:high-temperaturegas—cooledreactor;plate—finrecuperator;lumpedparametermodel;dynamicperformance收稿日期:2006—01—20;修回日期:2006—06—07基金项目:"863"计划资助项目(2003AA511010);国家自然科学基金资助项目(90410001)作者简介:丁铭(1980一),男,浙江绍兴人,博士研究生,核科学与技
7、术专业454原子能科学技术第41卷在高温气冷堆直接氦气透平循环中,回热器对系统性能有重要影响[1].为寻求和开发适合高温气冷堆直接氦气透平循环使用的回热器,研究人员已对其进行了一些研究口].因回热器的工作条件较复杂,稳态设计虽能保证其在设计工况下完成预定的功能,但仍有一定局限性,稳态设计也无法预知系统出现事故.因此,研究板翅式回热器的动态性能十分必要.对其他用途板翅式换热器,已进行了动态性能研究[6].在关于换热器动态特性研究[1叩中,通常假设工质的物性参数不变,借助拉普拉斯变换法求得换热器模型频域内的解
8、,然后通过拉氏反变换或拉氏数值反变换法求得回热器时域内的动态响应过程.因温度,压力变化对氦气的物性影响较大,若仍假设物性不变,则会带来一定误差.因此,针对高温气冷堆中板翅式回热器,本工作研究建立一芯部比热容无限大的换热器集总参数模型,并利用数值方法直接求解方程组,同时考虑氦气物性随温度的变化对回热器换热的影响.1理论模型1.1基本假设本工作对文献[1]设计的板翅式回热器(图1)进行动态性能研究.板翅式回热器采用逆流布置,冷热两
