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固体氧化物电解池(Solid Oxide Electrolysis Cell,SOEC)电堆是高温水蒸气电解(High Temperature Electrolysis System,HTSE)制氢系统的核心反应器,由多片单电池串联组装而成。单电池的尺寸制约着单位有效面积上SOEC电堆的电化学制氢性能,进而影响着HTSE制氢装置的系统复杂程度和成本。基于计算流体力学软件建立了平板式SOEC电解池三维模型,采用平面尺寸为4 cm×4 cm、8 cm×8 cm和16 cm×16 cm的电解池,研究其尺寸对电解反应特性的影响。结果表明:工作电压低于热中性电压时,电解池尺寸对电解性能影响不大。当工作电压高于热中性电压时,电解池尺寸越大时电解电流密度越大;然而电解池中温度和电流密度分布的均匀性也会随着电解池的尺寸增大而变差,即产生明显的梯度分布。通过适当增大所通入的H_2O/H_2混合气体量即减小H_2O的整体反应比可以缓解由电解池尺寸的增大引起的温度和电流密度梯度分布。经过计算分析可知,对于有效面积为16 cm×16 cm的电解池,当反应物中水蒸气整体反应比为70%时,在1.34 V的电解电压下,电解电流密度可以达到8 033 A·m~(-2),且电解池中的温度和电流密度分布均匀性均有所改善。 相似文献
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对再热蒸汽温度降低的原因进行了分析,分别给出再热蒸汽温度变化对核电汽轮机相对内效率和理想循环热效率影响的计算方法,并分析核电汽轮机相对内效率与理想循环热效率之间的独立性.最后给出再热蒸汽温度变化对汽轮机热耗率影响的计算方法.以900 MW核电汽轮机为例的计算结果表明,再热蒸汽温度每降低10℃,理想循环热效率降低0.04... 相似文献
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高温气冷堆螺旋管蒸汽发生器结构复杂,运行工况严苛,为实现对高温气冷堆蒸汽发生器运行特性的快速预测,获得其正常运行及典型瞬态工况下的热工水力特性,本文建立了一套完善准确的螺旋管蒸汽发生器管壳两侧流动换热模型,开发了适用范围较广的蒸汽发生器系统热工水力分析程序STAGS;基于THTR-300反应堆蒸汽发生器验证了STAGS程序准确性和可靠性;以球床模块式高温气冷堆(HTR-PM)为对象,开展了螺旋管蒸汽发生器满负荷工况下系统运行特性分析,获得了关键热工水力参数沿螺旋管分布以及管壳侧流体流量对蒸汽发生器运行影响规律,进而研究了管壳侧入口参数受扰动时蒸汽发生器关键热工参数响应特性。结果表明:管侧换热系数最大值受管侧流体流量影响较大,管侧流量增加10%时,管侧对流换热系数最大值增加约5 149.3 W/(m2·K);壳侧入口氦气热工水力参数的变化对蒸汽发生器的换热功率影响较为剧烈,壳侧流量突降10%以及入口温度突增20 K时分别导致蒸汽发生器换热功率降低968 kW和上升664 kW。 相似文献
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针对压水堆核电机组循环热效率较低及电网对核电调峰能力的需求,基于Ebsilon软件,在大亚湾核电站二回路热力系统模型基础上,建立核-气联合循环发电热力系统。以燃气轮机循环效率、联合循环效率作为热经济性指标,评价联合循环系统的性能,并分析环境温度、压力及燃气轮机负荷变化对系统性能的影响。结果表明:核-气联合循环系统热效率相比原核电机组提高13.15%,汽轮机输出功率增加75.49%,工作环境得到明显改善;环境温度降低或压力升高会提高燃气轮机效率及联合循环功率;燃气轮机降负荷时,通过补燃天然气可维持核蒸汽发生器进口温度不变,汽轮机仍有较高的输出功率,负荷可调节范围为56.57%~100%。 相似文献
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高温气冷堆间接联合循环热力学分析 总被引:3,自引:0,他引:3
高温气冷堆的堆芯出口温度能达到 950℃ ,可以耦合各种动力转换系统。间接蒸汽 /气体透平联合循环是一个技术发展方向。基于现有的高温堆和动力转换部件技术发展水平 ,提出了四种循环方案 ,分析比较了循环效率。同时 ,对影响循环效率的重要因素做了分析。由蒸汽循环和带有预冷器的氮气透平循环构成的间接联合循环可以作为首选方案。堆芯出口温度为 950℃时 ,循环效率可以达到 4 7%以上。 相似文献
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高温气冷堆简化型联合循环特性研究 总被引:2,自引:1,他引:1
高温气冷堆具有900~1000℃的出口温度而使其具备采用联合循环发电的潜力。在典型高温气冷堆氦气 蒸汽联合循环中,氦气回路多采用预冷器等设备以降低压气机入口温度和压缩功,但这也使反应堆的入口温度过低而影响联合循环效率的进一步提高。为提高循环效率,对联合循环中的预冷器对循环效率的影响进行了热力学分析,提出了联合循环中是否需设置预冷器的判据,并根据这一判据提出了一种简化型联合循环,即无预冷器的联合循环。简化型联合循环的优化结果表明,在950 ℃的反应堆出口温度下,其循环效率可达52.2%,较典型联合循环的效率提高了1.4%,较回热循环的效率提高了1.7%。与回热循环相比,在反应堆出口温度较高而其入口温度要求较低的工况下,简化型联合循环更具有优势。 相似文献
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高温气冷堆氦气透平直接循环发电技术进展 总被引:3,自引:0,他引:3
模块式高温气冷堆是一种先进的、具有固有安全性的新型反应堆,其冷却剂氦气的出口温度可高达950℃,可以采用气体透平发电技术,以提高发电效率。美国和南非分别提出了两种高温气冷堆氦气透平直接循环发电方案。他们所使用的氦气透平技术主要基于现在的重工业燃气透平技术和航空发动机技术。本文介绍了这两种技术的区别及氦气透平机设计制造中存在的问题。同时认为由于气体透平的效率比蒸汽透平高得多,所以氦气透平直接循环发电 相似文献
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Tritium behaviors in the very high temperature gas reactor (VHTR)/high temperature steam electrolysis (HTSE) system have been analyzed by the TPAC developed by Idaho National Laboratory (INL). The reference system design and conditions were based on the indirect parallel configuration between a VHTR and a HTSE. The analyses were based on the SOBOL method, a modern uncertainty and sensitivity analyses method using variance decomposition and Monte Carlo method. A total of 14 parameters have been taken into account associated with tritium sources, heat exchangers, purification systems, and temperatures. Two sensitivity indices (first order index and total index) were considered, and 15,360 samples were totally used for solution convergence. As a result, important parameters that affect tritium concentration in the hydrogen product have been identified and quantified with the rankings. Several guidelines and recommendations for reducing modeling uncertainties have been also provided throughout the discussions along with some useful ideas for mitigating tritium contaminations in the hydrogen product. 相似文献
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由于高的热效率和简单的系统组成,超临界水堆(SCWR)被认为是第四代核反应堆的一种选择。超临界水堆的关键问题之一是核心部件尤其是燃料组件包壳的材料。这些材料在高温下的力学性能、腐蚀和应力腐蚀开裂敏感性以及抗辐射性能等对核电厂的安全运行至关重要。本文对SCWR包壳候选材料的F/M类材料P92钢进行了高温低周疲劳实验研究。实验温度为600和650℃,控制方式为总应变控制,应变范围均为±0.2%~±0.6%。实验结果表明,在两种温度下,P92钢均为循环软化材料,但未出现循环稳定现象。由于温度升高,塑性增强,P92钢在650℃下的宏观裂纹出现周次比率随应变范围的增加,下降比较平缓,且650℃下的失效寿命显著高于600℃下的失效寿命。并得到了两种温度下的稳定循环应力-塑性应变的关系以及循环失效寿命和应变的关系。 相似文献
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高温气冷堆具有900~1 000℃的出口温度,其能量转换系统可采用回热循环和联合循环而具有较高的效率。然而,回热循环对回热器回热度的要求较高,而联合循环的反应堆入口温度较低,不利于循环效率的提高。为进一步提高循环效率,本文提出了一种复合联合循环方案,分析了预冷器和回热器对复合循环效率的影响,并与回热和联合循环进行了比较。结果表明,当反应堆出口温度为950℃、回热器回热度为0.95时,不设置预冷器的复合循环效率可达54.2%。随回热器回热度的增大,不设置预冷器时的复合循环与设置预冷器时的效率差由1.7%逐渐减小。比较回热、联合和复合3种循环方案发现,提高透平总的做功能力较减小压气机功耗更有利于效率的提高。当反应堆出口温度为900~1 200℃时,复合循环的最佳效率较回热循环高3.6%~4.0%,较联合循环高1.9%~2.7%;当反应堆入口温度存在限值且高于500~550℃时,复合循环具有最高的效率。 相似文献
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以钛涂钌铱网为阳极、钛网为阴极,建立了动态膜电解制备四价铀装置,测试了该装置的性能,比较了使用国产膜和进口膜时的电解性能,同时还探讨了制备过程中各参数的变化。研究结果表明:该装置能在电流密度高达120mA/cm2的情况下稳定运行;隔膜采用贝斯特Nepem-417膜或旭化成Aciplex-F4112膜,对电解结果无显著差异;对于500mL铀质量浓度为199g/L的料液,仅采用72cm2的钛涂钌铱网为阳极、钛网作为阴极,电解180min,四价铀产率可达到93.1%;电解前后阴极料液中肼浓度从0.52mol/L下降为0.30mol/L,酸浓度从2.20mol/L下降为0.70mol/L,槽压在3~3.6V内变动,阴极电解液温度低于45℃(室温28℃)。 相似文献
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干法后处理技术是我国核燃料循环体系的重要发展方向,其中有发展前景的熔盐电解法在工业化过程中需要对元素进行准确地监测以保障安全运行。传统离线检测方法程序复杂、数据分析延迟,而在线监测方法因可以获得实时数据而备受瞩目。本文对近几年国内外熔盐电解法中不同元素的在线监测技术进行了总结,重点调研分析了电化学法中的循环伏安法、安培法、脉冲法以及光谱法中的荧光光谱法和紫外光谱法在各种元素的在线监测中的原理、特点和应用前景,以期对熔盐电解中在线监测技术的研发和实际应用提供理论支撑和技术参考。 相似文献
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联合电解催化交换系统HD/H2O和HT/H2O体系模拟 总被引:1,自引:0,他引:1
计入蒸汽的影响,研究建立基于两步传质的联合电解催化交换系统模型,计算HD/H2O和HT/H2O两个体系的分离性能。传质系数的提高能显著改善交换系统的整体性能,电解池浓缩倍数与电解池滞液量有关。电解池中氘浓度的增长最终将引起交换系统脱氘率的下降,这一现象表明,在交换系统操作模式选择以及与后级浓缩系统的级联匹配中,对交换系统的动态行为必须予以特别关注,并应在交换床设计中考虑此因素。 相似文献