Дослідження теплогідравлічних та геометричних параметрів парогенератора для виробництва електроенергії та водню, моделювання процесу теплообміну при кипінні рідини в вертикальній трубі. Розробка моделі використанням гелію в якості первинного теплоносія.
При низкой оригинальности работы "Теплогідравлічні характеристики парогенератора ядерної енергетичної установки ГТ-МГР для виробництва електроенергії та водню", Вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100%
Національний технічний університет України «КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ імені Ігоря Сікорського» Магістерська дисертація на здобуття ступеня магістра зі спеціальності: 105 Прикладна фізика та наноматеріалиВ даний час розробляються перспективні проекти створення газоохолоджувальних ЯЕУ 4-го покоління, які поєднують в собі виробництво електроенергії та водню методом високотемпературного електролізу пари, що здійснюється в високотемпературних парогенераторах. Досягнення мети передбачає виконання таких завдань: - Розробити математичну модель високотемпературного парогенератора ЯЕУ четвертого покоління з використанням гелію в якості первинного теплоносія з гвинтовими закрученими (змієвиковими) трубами. Було отримано, що з ростом діаметра зовнішнього кожуха парогенератора в діапазоні м відносні втрати тиску в холодному тракті парогенератора зростають на 7 % і знижуються зі збільшенням числа труб в трубному пучку на 11 %. Відносні втрати тиску в гарячому тракті парогенератора невеликі і зменшуються з ростом діаметра зовнішнього кожуха і збільшенням числа труб в трубному пучку на 5 %. З ростом діаметра зовнішнього кожуха парогенератора маса і обєм теплопередавальних поверхонь парогенератора зростають на 10 % через зниження середньої швидкості первинного теплоносія, зниження значень коефіцієнта тепловіддачі і зростання потрібної довжини труб парогенератора.ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ, СИМВОЛІВ, СКОРОЧЕНЬ І ТЕРМІНІВ Латинські символи: Ср - питома теплоємність теплоносія, Дж/(кг•К); v - питомий обєм води і водяної пари; масова швидкість двофазного потоку, кг/м2•с;Особлива увага приділяється концепції ВТГР - високотемпературного газоохолоджувального реактора, яка лягла в основу міжнародного проекту «ГТ-МГР» - «Газова турбіна - модульний гелієвий реактор», що призначений для виробництва електроенергії і перегрітої пари необхідних параметрів з метою отримання водню методом високотемпературного електролізу. В даний час розробляються перспективні проекти створення газоохолоджувальних ядерних енергетичних установок четвертого покоління, в яких виробництво пари для виробництва водню методом високотемпературного електролізу пари здійснюється в високотемпературних парогенераторах, де виробляється високотемпературна перегріта пара з використанням відведеної теплоти від активної зони реактора охолоджуючого середовища першого контуру омиваючої поверхні нагрівання парогенератора.За останні 100 років споживання енергії у світі збільшилося майже в 15 разів. Активне використання нафтопродуктів, вугілля, природного газу та ядерного палива призвело до того, що за 50 років викиди вуглекислого газу в атмосферу зросли в 4,5 рази і на сьогоднішній день складають 20•1012 м3/рік. Оскільки існуючі методи виробництва енергії та високі темпи зростання її споживання призводять до руйнування навколишнього середовища, одним з основних завдань сучасної енергетики є подолання даної екологічної проблеми шляхом пошуку нових рішень. При реалізації термохімічних циклів необхідні температури близько 1000 К, що вимагає істотних матеріальних витрат на виробництво водню і результатом цього є віддалення перспективи широкомасштабного застосування водню в енергетиці. При виробництві електроенергії, тепла і водню ядерна енергетика чинить найменший вплив на навколишнє середовище в порівнянні з використанням вуглецевих ресурсів, таким чином, використовуючи вироблену електроенергію ядерною установкою, можна розділити воду на водень і кисень методом електролізу [2].Розрив цих звязків дозволяє виробляти водень і потім використовувати його як паливо, однак для цього необхідні великі питомі витрати енергії, в середньому 50 МВТ електричної енергії на тонну водню. Розроблено численні процеси отримання водню: · При нагріванні понад 250 °С вода розкладається на водень і кисень (прямий термоліз) [3]; · Отримання водню з твердих горючих копалин включає їх переробку з водяною парою і повітрям або киснем (газифікацію). Після очищення останніх отримують водень [4, 5]; · Водень з біомаси отримують термохімічним або біохімічним способом.Електроліз відбувається при проходженні постійного (прямого) електричного струму через іонізовану речовину, яка може бути або розплавом, або розчином, в якому ця сама речовина розпадається на іони (електролітична дисоціація молекул) і являє собою електроліт (рис. Конструкція проточних агрегатів складається з ванни з електродами А, повністю залитої розчином, з якої, в ході електрохімічного процесу, видавлюється газ разом з електролітом в бак D через трубу В. Високотемпературну пару для електролізеру може забезпечити високотемпературний парогенератор в газоохолоджувальній ЯЕУ, який використовує відведену теплоту від активної зони реактора. Парогенератор представляє собою теплообмінний апарат для виробництва водяної пари з тиском вище атмосферного за рахунок теплоти первинного теплоносія, що надходить з ядерного реактора.
План
ЗМІСТ
ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ, СИМВОЛІВ, СКОРОЧЕНЬ І ТЕРМІНІВ
ВСТУП
Розділ 1. ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ
1.1 Перспективи ядерно-водневої енергетики у світі
1.2 Ядерна енергетична установка ГТ-МГР, як перспектива розвитку енергетики
1.3 Основні методи виробництва водню
1.4 Електролітичне розкладання води, як основний метод отримання водню
1.5 Парогенератор: принцип роботи та конструкція
1.6 Високотемпературний парогенератор в ядерній енергетичній установці ГТ-МГР
1.7 Мета за задачі дослідження
Розділ 2. МАТЕМАТИЧНА МОДЕЛЬ ВИСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО ПАРОГЕНЕРАТОРА ГТ-МГР З ГВИНТОВИМИ ЗАКРУЧЕНИМИ ТРУБНИМИ ПУЧКАМИ
2.1 Розрахункова схема та основні геометричні параметри
