ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НЕСТАЦИОНАРНЫХ ПРОЦЕССОВ В КОНТУРЕ ГАЗОВОЙ ТУРБИНЫ РЕАКТОРА ТИПА SSTAR СО СВИНЦОВЫМ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕМ

Аннотация

Рассмотрена задача математического и численного моделирования нестационарных процессов в замкнутой газотурбинной установке в составе блока преобразования энергии реактора со свинцовым теплоносителем. Задача решается в общей постановке, в которой газовый контур может включать в себя произвольное количество турбин с предварительным нагревом газа, произвольное число компрессоров с предварительным охлаждением газа и теплообменник регенеративного подогрева газа. Рассмотрены варианты одновальной и двухвальной газотурбинных установок. Используется точечная идеализация при моделировании проточной части турбины и компрессора.

Тепломассоперенос в контурах циркуляции свинцового и газового теплоносителей описан в одномерном приближении. Учитывается возможность взаимных фазовых превращений расплав–твердая фаза в свинцовом теплоносителе. Расчет тепломассопереноса в контурах осуществляется в рамках единого подхода, в котором циркуляционный контур представлен в виде набора взаимосвязанных теплогидравлических элементов (каналов). Интегрирование системы уравнений тепломассопереноса в контуре осуществляется с использованием быстродействующего алгоритма скалярной прогонки. В расчетном алгоритме предусмотрена возможность учета источников импульса и массы в произвольных узловых точках контура. Это дает возможность «сквозного» счета при интегрировании системы уравнений газовой динамики по замкнутому контуру с учетом изменения адиабатических перепадов давлений в точках расположения турбин и компрессоров на каждом временном шаге.

Рассмотрена возможность применения интегральной формы уравнения количества движения при моделировании тепломассопереноса в газовом контуре.

Для реактора типа SSTAR со свинцовым теплоносителем и газотурбинным циклом преобразования энергии выполнен расчет аварийного процесса с разрывом горячего газопровода. Получено, что, в отличие от реактора с паротурбинным циклом преобразования энергии типа БРЕСТ, затвердевание свинца в газонагревателях в данной аварии не возникает.

Результаты исследования могут быть использованы при разработке проектов реакторов со свинцовым теплоносителем и высокотемпературных газовых реакторов.