Математическое моделирование и комплексная оптимизация АЭС с одноконтурной газотурбинной установкой и газоохлаждаемым реактором на различных рабочих телах

• Автор: Малевский, Анатолий Леонидович
• Шифр специальности: 05.14.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 198 c. : ил

ВВЕДЕНИЕ

2. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ВЫБОРА ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ И

ВИДА РАБОЧЕГО ТЕЛА АЭС

2.1. Общая характеристика проблемы поиска оптимальных рабочих тел и параметров АЭС

2.2. Выбор рабочих тел для одноконтурной АГТУ с

2.3. Постановка задачи математического моделирования

и комплексной оптимизации АЭС .

2.3.1. Характеристика объекта исследований в плане математического моделирования и оптимизации

2.3.2. Анализ возможных способов построения

и реализации математических моделей .

2.3.3. Общие вопросы и особенности проблемы комплексной оптимизации АЗС с БГР

3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ АГТУ В СОСТАВЕ ОДНОКОНТУРНОЙ АЭС
3.1. Обоснование состава возможных схем одноконтурной АГТУ
3.2. Структура математической модели теплосиловой части одноконтурной АЭС
3.3. Краткое описание состава математической
модели ТСЧ
3.3.1. Математическая модель теплообменного аппарата
3.3.2. Математическая модель турбомашины
3.3.3. Прочее оборудование и вспомогательные программы.
3.4. Определение приведенных затрат по АЭС.
3.5. Описание метода оптимизации.
3.6. Краткое описание математической модели РЧ АЗС
3.7. Краткое описание программновычислительного
комплекса
4. РАСЧЕТ ТЕМОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ РАБОЧИХ ТЕЛ АГТУ
4.1. Анализ методов расчета свойств веществ .
4.1.1. Гелий.
4.1.2. Двуокись углерода.
4.1.3. Азот.
4.1.4. Газовые смеси
4.2. Методика и программа расчета теплофизических свойств рабочих тел
5. РЕЗУЛЬТАТЫ КОМПЛЕКСНОЙ ОПТИМИЗАЦИИ ОДНОКОНТУРНОЙ АЭС С ГА0ХЛАЕДАЕШМ РЕАКТОРОМ НА БЫСТРЫХ НЕЙТРОНАХ И РАЗЛИЧНЫХ РАБОЧИХ ТЕЛАХ
5.1. Программа, глетодика исследований и исходная информация.
5.2. Результаты исследований РЧ АЭС .
5.3. Результаты исследовании ТСЧ АЭС и АЭС в целом . .
5.4. Учет влияния неопределенности исходной информации
на результаты оптимизации .
6. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Второй этап процесса создания энергетической установки нового типа - определение оптимальной схемы преобразования тепла на оптимальном рабочем теле. Для этого необходимо провести сопоставление технико-экономических характеристик различных АЭС на различных рабочих телах при оптимальном наборе параметров. Такую сложную задачу следует решать на математических моделях, адекватно отображающих процессы, проходящие в элементах оборудования. Разнообразие возможных технологических схем установки требует обеспечения перестройки модели в процессе исследований, а при проведении оптимизации - организации автоматического поиска оптимальной структуры технологической схемы установки. Математическая модель энергетической установки должна включать подробные модели нестандартного оборудования. Свойства рабочих тел во всем диапазоне изменения параметров должны определяться достаточно точно. Многократность обращений к программе расчета свойств в процессе исследований требует приемлемого времени счета одного комплекса свойств. Новизна рабочих тел, характер протекающих процессов, свойства материалов, вступающих в контакт с теплоносителем, вносят неопределенность в исходную информацию. Необходимо оценить влияние этой неопределенности на оптимальные параметры и вид схемы установки. В соответствии с вышеуказанным в плане решения проблемы поиска оптимального вида рабочего тела, параметров и вида схемы для одноконтурной АЭС с БГР и ГТУ в данной работе поставлены следующие задачи. Произвести предварительный отбор газообразных веществ, исходя из их теплопередающих, эксплуатационных свойств, эффективности их использования как рабочих тел АЭС с БГР. Для выбранных рабочих тел определить наиболее эффективные термодинамические циклы и соответствующие им технологические схемы АЭС. Разработать математические модели элементов оборудования технологических схем АЭС с БГР и математическую модель теплофизических свойств рабочих тел для широкого диапазона температур и давлений. Используя ПВК, провести исследования и технико-экономическую оптимизацию АЭС с целью определения оптимального рабочего тела и вида схемы АГТУ с БГР. При выборе перспективных рабочих тел одноконтурной АГТУ необходимо принимать во внимание специфи ку их функционирования: теплоноситель проходит через активную зону реактора и далее направляется непосредственно в газовую турбину. Вопросам сопоставления перспективных рабочих тел энергетических объектов различных типов посвящено значительное количество работ, основную часть которых можно разделить на несколько групп. К первой группе можно отнести работы, в которых различные вещества сравниваются только по теплопередающим способностям [,]. Ц - газовая постоянная; у[ - молекулярный вес. Величина ф характеризует сравнительную эффективность использования теплоносителя в газовой фазе. Авторами работы показано, что гелий является лучшим теплоносителем, чем азот, углекислота и другие инертные газы, но уступает водороду. В работе [] авторы провели сопоставительные расчеты коэффициентов теплоотдачи при различных условиях теплообмена для водорода, гелия, воздуха и углекислоты. В работе приводится номограмма, по которой можно сравнивать теплопередающие свойства этих газов при продольном и поперечном обтекании гладких труб для различных скоростей движения потоков в широком диапазоне температур и давлений. Одни теплопередающие способности не могут полностью характеризовать вещество как рабочее тело АГТУ. Важным показателем являются затраты мощности на циркуляцию рабочего тела, поскольку от них существенно зависит тепловая экономичность установки. В связи с этим молено выделить вторую группу работ, в которых рабочие тела сравниваются по более полной характеристике - отношению переданного через единицу поверхности тепла к необходимой на прокачку теплоносителя мощности. Такой подход использовался, например, в работах [,]. В работе [] показано, что при одинаковых условиях течения теплоносителей через активную зону реактора величины переданного количества тепла для гелия, утлекислоты и азота относятся как 1:1.