高温气冷堆氦气透平直接循环的Exergy分析

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1、万方数据第41卷第2期原子能科学技术V01．41，No．22007年3BAtomicEnergyScienceandTechnologyMar．2007温气冷堆氦气透平直接循环的Exergy分析曹建华，王捷，杨小勇，于溯源(清华大学核能与新能源技术研究院，北京100084)摘要：针对100MW电功率的氦气透平直接循环的设计，对循环各个部件分别进行热力学第一和第二定律分析。给出了各个部件的输入和产出Exergy公式，计算了Exergy损失分布，并与按照传统分析方法获得的分析结果进行了比较。结果表明：一半以上的Exergy损失发生在堆芯部分，而由预冷器、压气机和间冷器组成的压缩系统所占Ex

2、ergy损失比重比按照第一定律计算的能量损失份额小得多；循环Exergy损失主要原因是能量形式的转换和不可逆换热。系统Exergy效率略高于热效率。关键词：热力学分析；Exergy分析；高温气冷堆；布雷登循环；Exergy损失中图分类号：TL333文献标识码：A文章编号：1000—6931(2007)02—0211一04ExergyAnalysisofGasTurbineCombined100MWHigh_ITemperatureGas。·CooledReactorCAOJian—hua，WANGJie，YANGXiao—yong，YUSu—yuan(InstituteofNuclea

3、randNewEnergyTechnology，TsinghuaUniversity，Beijing100084，China)Abstract：Accordingtothedesignof100MWHigh—TemperatureGas-CooledReactorcoupledwithgasturbine，theenergyandExergyanalysiswerecarriedoutforeachpartofthecycle，andinletandoutletExergiesofthosepartswerecalculated．TheExergylossdistributionand

4、Exergylossratioofeachsub—processwerequantifiedandcomparedwiththeresultsofenergyanalysis．TheresultsshowthatmorethanahalfoftheExergylosstakesplaceinsidethereactorcore，whilethecompresssystemcomposedoflowandhighpressurecompressorsaswellastheintercoolerplayamuchsmallerroleinthecontributionofExergylOS

5、SeSthantheresultsintheenergyanalysis．TheExergylossofthecycleismainlyduetotheenergyconversionandirreversibleheatexchange．Thetotalenergyefficiencyofthecycleisquitehigh，andtheExergyefficiencyishigher．Keywords：thermalanalysis；Exergyanalysis；high—temperaturegas—cooledreactor；Braytoncycle；ExergylOSS收稿

6、日期：2005—09—22；修回日期：2006—01—15基金项目：国家“863”计划资助项目(2003AA51lOlO)}国家自然科学基金资助项目(90410001)作者简介：曹建华(1981一)，男，山东枣庄人，博士研究生，核科学与技术专业高万方数据212原子能科学技术第41卷高温气冷堆(HTGR)采用全陶瓷包覆颗粒燃料元件，以石墨为慢化剂，氦气为冷却剂n]。HTGR可与各种动力转换系统耦合。高温气冷堆直接循环的发电效率最高可达50孵21。国际上正在开展的GTMHR和PBMR以及中国的HTR-10GT设计，均选择了直接气体透平循环方案口]。联合热力学第一和第二定律的Exergy分析

7、法，提供了不同质能量的等价换算，近年来发展很快阻引。本工作对氦气透平直接循环啪进行Exergy分析，给出循环各部件的Exergy损失分布，并与按照传统热力学分析方式得出的结论进行对照分析。1氦气透平直接循环及其热力学分析高温气冷堆氦气透平(HTGR—GT)赢接循环是1个实际的布雷登循环，带有回热、预冷和间冷过程，循环流程和温熵分别示于图1、2。直接循环系指高压氦气在高温堆堆芯加热后直接推动气体透平发电机组的1种循环方式，工质是一回路冷却剂氦气。