基于液态金属朗肯循环的空间双模式核热推进系统性能分析

发布时间：2021-10-29 12:39

　　随着深空探测技术的进步,空间核动力越来越成为载人航天任务的理想选择,将双模式空间核动力推进系统应用于航天推进系统已成为一种新的趋势。基于空间核能液态金属朗肯循环,提出一种新型的双模式核热推进系统,并对该推进系统发电模式下的液态金属朗肯循环进行了性能分析。利用能量分析和■分析的方法对双模式核热推进系统下的朗肯循环进行热力计算,得出各部件的能量损失和■损,找出损失最大的部件并分析原因,取不同的空间环境温度研究其对■损和■效率的影响,为系统的进一步优化提供理论依据。 

【文章来源】：热科学与技术. 2020,19(05)北大核心CSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

基于液态金属朗肯循环的双模式核热推进系统示意图

发电模式由基本液态金属朗肯循环实现。参考NASA的输出电功率为5 MW的空间核能朗肯循环计算模型[16](见图2)。其中第一回路为液态金属锂,与推进模式共用一个反应堆,通过阀门的开关来完成与液态氢轮流进入堆芯连接管的热量吸收。第二回路为液态金属钾,工质锂通过反应堆吸热后分别对蒸汽发生器和再热器中的钾工质加热,钾工质吸热变成钾蒸汽进入涡轮机做功发电,完成热能到电能的转变,从汽轮机出来的乏汽经冷凝器冷凝后再回流到工质泵。根据报告给出的已知参数,将图2中各个状态点的参数[16]列于表1。

从图4可以看出随着空间环境温度的增加反应堆的损占比逐渐增加,冷凝器和蒸汽发生器的损占比随环境温度的增加而下降,这也验证了温差传热是引起不可逆损的主要原因;随着环境温度的增大,除了冷凝器其他部件的效率变化均不明显,冷凝器的效率随着空间环境温度的升高而增加,从图4中也可以看出泵透平和蒸气透平的效率同样不高,但受环境温度影响不大,这是由于透平做功存在不可逆损失,导致效率不高。图4 损和效率随环境温度变化

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3464675