[发明专利]一种闭式布雷顿循环发电系统模拟试验台

说明书

本发明公开了一种闭式布雷顿循环发电系统模拟试验台，包括：试验件、加热器和冷却器；其中加热器排气口通过管路与试验件上的涡轮进口连通；加热器进气口通过管路与试验件上的回热器热端出口连通；试验件上的回热器热端出口通过管路与冷却器气体工质进口连通，冷却器气体工质出口通过管路与试验件上的压气机进口连通，由此形成封闭的气体回路；真空泵通过真空管道与加热器本体内部气流通道相通，用于对形成的封闭的气体回路抽真空；加热器采用电磁感应石墨蓄热式加热器，能够有效的增加模拟温度，且能持续长时间连续不间断工作，利用冷却器将带有剩余热量的工质温度降低到常温，从而保证工质的循环能顺利进行。

技术领域

本发明涉及一种地面模拟试验台，具体涉及一种高温闭式循环发电模拟试验台，属于地面设备发电试验技术领域。

背景技术

闭式布雷顿循环发电模拟装置主要用于工质重复参与循环的特种涡轮发电技术研究，实现地面试验设备的涡轮发电。与外界只有能量交换，没有物质交换，因而能够应用在深海、太空环境中，与空间核反应堆组成核能发电系统，为空间飞行器提供大功率、长时间的电能。应用前景十分广阔。

1999年底，由美国牵头在国际上开展了第4代核能系统的路线图研究。从上百种技术中选取了包括超高温气冷堆、超临界轻水堆、钠冷快中子堆、气冷快中子堆、铅冷快中子堆和熔岩堆6种技术作为第4代核能系统的候选技术。经过论证比选，美国在爱达荷建设热功率为400～600MW、反应堆出口温度为1000℃的超高温气冷堆。

另外，国际上大力发展高温气冷堆的背景除了看重其固有安全性、可用于高效发电外，也看重其可以提供约1000℃高温热能，用于热化学制氢，为氢能时代提供能源。目前的高温堆技术出口温度已经可以达到950℃。

国外已建成的布雷顿循环发电用的试验台的有美国桑迪亚公司建设的20kW布雷顿循环地面试验台。该试验台加热器使用电加热器，最高模拟温度为950K，使用的工质为氮气。

国内的闭式布雷顿循环的应用有高温气冷堆氦气透平直接循环。氦气既是堆芯的冷却剂,同时又作为循环工质将堆芯的热量传递给透平做功,带动发电机发电。

由清华大学建设的10MW高温气冷实验堆(HTR-10)核电站，已于2003年1月实现满功率运行并网发电，成为世界上第1座具有模块式高温气冷堆特点的实验电站。研制成功达到国际先进水平的包覆颗粒球形燃料元件制造技术；在国内首次开发和研制成功关键氦技术设备，掌握了高难度的氦技术；发明了脉冲气动式单列化排出球形燃料元件装置，解决了连续装卸核燃料的一系列关键技术；研制了全数字化仪控系统和反应堆保护系统等。

布雷顿循环发电试验研究过程中需要模拟反应堆来加热循环工质，模拟辐射换热器来释放多余热量，对工质进行冷却，达到重复使用的目的，使布雷顿循环样机能够进行试验验证。目前国内还没有闭式布雷顿循环发电模拟地面试验台。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种闭式布雷顿循环发电系统模拟试验台，利用电磁感应石墨蓄热式加热器，为试验件持续提供最高温度能达到1400K的高温气流，同时利用冷却器换热带走试验件多余的热量，保证试验件进口需要的常温气流，从而实现工质在管道中的重复使用。

所述的闭式布雷顿循环发电系统模拟试验台包括：试验件、加热器和冷却器；外围设备为充气系统和冷却水系统；

所述试验件上设置有四个气流接口，分别为：涡轮进口、回热器冷端出口、回热器热端出口和压气机进口；

所述冷却器由冷却水系统提供冷却水；所述冷却器上设置有冷却器气体工质进口和冷却器气体工质出口，所述冷却器用于对通过所述冷却器气体工质进口进入其内部的气体进行冷却；