Luận văn thạc sĩ HCMUTE: Ảnh hưởng của tham số truyền nhiệt đến máy phát MHD

Luận văn thạc sĩ HCMUTE nghiên cứu ảnh hưởng của tham số truyền nhiệt đến hiệu suất máy phát MHD, cung cấp cái nhìn sâu sắc về công nghệ.

• Tác giả: Huỳnh Quang Phúc
• Người hướng dẫn: TS. Lê Chí Kiên
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện
• Đề tài: Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Của Tham Số Truyền Nhiệt Đến Máy Phát MHD
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• CẢM TẠ
• TÓM TẮT
• ABSTRACT
• MỤC LỤC
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan về lãnh vực nghiên cứu
• 1.2. Mục đích của đề tài
• 1.3. Nhiệm vụ của đề tài
• 1.4. Giới hạn của đề tài
• 1.5. Phương pháp nghiên cứu
• 5. CHƯƠNG 5
• 5.1. Nhận xét về kết quả tính toán và mô phỏng
• 5.2. Kết quả đạt được
• 5.4. Hướng phát triển của đề tài
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu

Nghiên cứu này tập trung vào việc phân tích tham số truyền nhiệt và ảnh hưởng của chúng đến máy phát MHD. Hệ thống MHD là một công nghệ tiên tiến trong việc chuyển đổi năng lượng nhiệt thành điện năng. Các tham số như nhiệt độ, áp suất, và lưu lượng chất làm mát có vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa hiệu suất của máy phát. Theo nghiên cứu, việc điều chỉnh các tham số này có thể dẫn đến sự cải thiện đáng kể trong hiệu suất hoạt động của hệ thống. Đặc biệt, việc sử dụng mô hình làm mát đơn trong lò phản ứng nhiệt hạch đã cho thấy hiệu suất tối đa đạt được là 58%. Điều này chứng tỏ rằng việc khai thác nhiệt độ hoạt động và chuyển giao nhiệt là rất quan trọng trong việc nâng cao hiệu suất của máy phát MHD.

1.1. Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của luận văn này là các tham số truyền nhiệt ảnh hưởng đến hiệu suất của máy phát MHD. Nghiên cứu sẽ xem xét các yếu tố như nhiệt độ đầu vào, áp suất, và lưu lượng chất làm mát. Các yếu tố này không chỉ ảnh hưởng đến hiệu suất mà còn đến độ bền và tuổi thọ của hệ thống. Việc phân tích các tham số này sẽ giúp xác định các điều kiện vận hành tối ưu cho hệ thống phát điện MHD. Nghiên cứu cũng sẽ sử dụng phần mềm MATLAB để mô phỏng và phân tích các kết quả thu được từ các thay đổi trong các tham số này.

II. Phân tích hệ thống máy phát MHD

Hệ thống máy phát MHD hoạt động dựa trên nguyên lý tương tác giữa dòng chất lỏng dẫn điện và từ trường. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng nhiệt độ đầu ra từ lò phản ứng có ảnh hưởng lớn đến hiệu suất của máy phát. Khi nhiệt độ đầu ra tăng, hiệu suất của máy phát cũng tăng theo. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng giới hạn nhiệt độ của bồn không được vượt quá 2400K. Việc vượt quá giới hạn này có thể dẫn đến hư hỏng vật liệu và giảm hiệu suất. Hệ thống cũng cần được thiết kế để tối ưu hóa chuyển giao nhiệt giữa các bộ phận, nhằm đảm bảo rằng năng lượng nhiệt được sử dụng hiệu quả nhất có thể.

2.1. Mô hình làm mát ICF

Mô hình làm mát ICF (Inertial Confinement Fusion) được sử dụng như một nguồn năng lượng cho máy phát MHD. Mô hình này cho phép thu nhận nhiệt từ phản ứng nhiệt hạch và chuyển đổi nó thành năng lượng điện. Nghiên cứu cho thấy rằng việc tối ưu hóa các vách ngăn trong mô hình làm mát có thể cải thiện đáng kể hiệu suất của hệ thống. Các vách ngăn này không chỉ thu nhận nhiệt mà còn giúp duy trì nhiệt độ ổn định trong quá trình hoạt động. Việc sử dụng mô hình làm mát ICF cũng cho phép khai thác tối đa năng lượng từ phản ứng nhiệt hạch, từ đó nâng cao hiệu suất tổng thể của hệ thống.

III. Kết quả và thảo luận

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng các tham số truyền nhiệt có ảnh hưởng lớn đến hiệu suất của máy phát MHD. Việc mô phỏng các thông số như nhiệt dung riêng và áp suất đã chỉ ra rằng có sự tương quan chặt chẽ giữa các tham số này và hiệu suất truyền nhiệt. Nghiên cứu cũng đã chỉ ra rằng việc sử dụng bộ trao đổi nhiệt có thể cải thiện hiệu suất của hệ thống. Tuy nhiên, cần có thêm các nghiên cứu thực nghiệm để xác nhận các kết quả mô phỏng. Các kết quả này không chỉ có giá trị trong việc thiết kế hệ thống phát điện MHD mà còn có thể áp dụng cho các hệ thống năng lượng khác.

3.1. Hướng phát triển của đề tài

Hướng phát triển tiếp theo của nghiên cứu này là thực hiện các thí nghiệm thực tế để xác minh các kết quả mô phỏng. Việc áp dụng các công nghệ mới trong thiết kế và chế tạo máy phát MHD cũng cần được xem xét. Ngoài ra, nghiên cứu cũng sẽ mở rộng để bao gồm các yếu tố kinh tế trong việc phát triển hệ thống phát điện MHD, nhằm đảm bảo rằng các giải pháp được đưa ra không chỉ hiệu quả về mặt kỹ thuật mà còn khả thi về mặt kinh tế.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Máy phát điện từ thủy động lực (MHD) là công nghệ chuyển đổi năng lượng nhiệt trực tiếp thành điện năng thông qua tương tác giữa dòng chất lỏng mang điện và từ trường. Theo ước tính, các nhà máy điện truyền thống như tua bin khí và tua bin hơi có giới hạn nhiệt độ vận hành tối đa lần lượt khoảng 1250°C và 550°C, trong khi các hệ thống MHD có thể hoạt động ở nhiệt độ cao hơn 2000K, giúp nâng cao hiệu suất phát điện. Nghiên cứu này tập trung vào ảnh hưởng của các tham số truyền nhiệt đến hiệu suất của máy phát MHD sử dụng nguồn nhiệt từ lò phản ứng nhiệt hạch ICF (Inertial Confinement Fusion).

Mục tiêu chính của luận văn là khảo sát và mô phỏng ảnh hưởng của các tham số truyền nhiệt như nhiệt dung riêng, áp suất, nhiệt độ đầu ra lò phản ứng đến hiệu suất truyền nhiệt và hiệu suất phát điện của hệ thống MHD. Phạm vi nghiên cứu bao gồm mô hình làm mát đơn và song song của lò phản ứng nhiệt hạch, với các mô phỏng được thực hiện trên phần mềm MATLAB và Simulink, dựa trên mô hình toán học chi tiết. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc tối ưu thiết kế và vận hành hệ thống phát điện MHD, góp phần nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng nhiệt hạch và giảm thiểu tổn thất nhiệt.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Magnetohydrodynamics (MHD): Nghiên cứu tính chất động học của dòng dẫn điện như plasma trong từ trường, kết hợp phương trình Navier-Stokes và hệ phương trình Maxwell. Mô hình này giải thích sự tương tác giữa dòng chất lỏng mang điện và từ trường, tạo ra lực điện từ và điện áp trên các điện cực máy phát MHD.

• Chu trình nhiệt động học hỗn hợp: Kết hợp tua bin khí (Brayton cycle) và tua bin hơi (Rankine cycle) để tận dụng tối đa nhiệt lượng đầu ra, nâng cao hiệu suất tổng thể của nhà máy điện.

• Phương trình truyền nhiệt và mô hình làm mát lò phản ứng: Mô hình làm mát đơn và song song của lò phản ứng nhiệt hạch ICF, trong đó chất làm mát (heli) được nung nóng qua các vách ngăn và bồn chứa, với nhiệt độ đầu ra có thể vượt 2000K nhưng giới hạn không quá 2400K do vật liệu.

Các khái niệm chính bao gồm: enthalpy, hiệu suất phát điện (ηe), hiệu suất nhà máy (ηp), chiết enthalpy máy phát MHD (EE), và các tham số nhiệt động học như áp suất, nhiệt độ, lưu lượng khối lượng.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp mô phỏng toán học dựa trên:

• Nguồn dữ liệu: Các thông số kỹ thuật của hệ thống máy phát MHD, lò phản ứng nhiệt hạch, và các đặc tính vật liệu được thu thập từ tài liệu chuyên ngành và các nghiên cứu trước đó.

• Phương pháp phân tích: Xây dựng mô hình toán học chi tiết cho hệ thống làm mát đơn và song song, mô phỏng ảnh hưởng của các tham số truyền nhiệt đến hiệu suất truyền nhiệt và phát điện bằng phần mềm MATLAB và Simulink.

• Cỡ mẫu và chọn mẫu: Mô hình giả định hệ thống phát điện công suất 355 MW, với các điều kiện vận hành và thông số kỹ thuật được giới hạn trong phạm vi thực tế của lò phản ứng ICF và máy phát MHD.

• Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trong khoảng thời gian từ 2006 đến 2015, với các bước tiến hành mô hình hóa, khảo sát tham số, mô phỏng và phân tích kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Ảnh hưởng của nhiệt dung riêng đến hiệu suất truyền nhiệt:
   Mô phỏng cho thấy khi sử dụng các chất làm mát có nhiệt dung riêng cao như lithium (Cp ≈ 3500 J/kg.K) thì hiệu suất truyền nhiệt của bộ trao đổi nhiệt đạt khoảng 96,6%, cao hơn so với các chất có nhiệt dung riêng thấp hơn như thiếc (Cp ≈ 230 J/kg.K) với hiệu suất khoảng 94%. Điều này chứng tỏ nhiệt dung riêng của chất làm mát là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu quả truyền nhiệt.

2. Ảnh hưởng của áp suất đến hiệu suất truyền nhiệt:
   Khi áp suất đầu vào bộ trao đổi nhiệt giảm từ 1,35 atm xuống 0,68 atm, hiệu suất truyền nhiệt tăng từ 94% lên 96,6%. Áp suất thấp hơn giúp giảm tổn thất áp suất và tăng hiệu quả truyền nhiệt, tuy nhiên cần cân nhắc giới hạn vận hành của hệ thống.

3. So sánh hiệu suất hệ thống có và không có bộ trao đổi nhiệt:
   Hệ thống có bộ trao đổi nhiệt đạt hiệu suất nhà máy khoảng 35,97% với công suất nhiệt đầu vào 987 MW, trong khi hệ thống không có bộ trao đổi nhiệt chỉ đạt hiệu suất 14,4% với công suất nhiệt đầu vào lên đến 2465 MW. Điều này cho thấy bộ trao đổi nhiệt đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao hiệu suất tổng thể và giảm tổn thất nhiệt.

4. Ảnh hưởng của nhiệt độ đầu ra lò phản ứng:
   Nhiệt độ đầu ra lò phản ứng tăng lên đến 2000K giúp tăng hiệu suất phát điện, tuy nhiên giới hạn nhiệt độ vật liệu bồn chứa không cho phép vượt quá 2400K. Nhiệt độ quá cao sẽ gây hư hại vật liệu và giảm tuổi thọ thiết bị.

Thảo luận kết quả

Kết quả mô phỏng cho thấy các tham số truyền nhiệt như nhiệt dung riêng, áp suất và nhiệt độ đầu ra lò phản ứng có ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất truyền nhiệt và hiệu suất phát điện của hệ thống MHD. Việc sử dụng bộ trao đổi nhiệt giúp tận dụng tối đa nhiệt lượng, giảm tổn thất và nâng cao hiệu suất nhà máy lên gần gấp đôi so với hệ thống không có bộ trao đổi nhiệt.

So sánh với các nghiên cứu trước đây, hiệu suất đạt được trong nghiên cứu này (khoảng 36%) tương đương hoặc cao hơn một số hệ thống MHD chu trình kín đã được báo cáo với hiệu suất khoảng 55%. Sự khác biệt có thể do phạm vi mô phỏng và điều kiện vận hành khác nhau. Kết quả cũng phù hợp với lý thuyết về giới hạn nhiệt độ vận hành của vật liệu và hiệu quả truyền nhiệt trong các hệ thống nhiệt động học.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ thể hiện mối quan hệ giữa nhiệt dung riêng, áp suất với hiệu suất truyền nhiệt, cũng như biểu đồ so sánh hiệu suất hệ thống có và không có bộ trao đổi nhiệt, giúp trực quan hóa ảnh hưởng của từng tham số.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tối ưu hóa chất làm mát:
   Sử dụng các chất làm mát có nhiệt dung riêng cao như lithium hoặc helium để nâng cao hiệu suất truyền nhiệt, giảm tổn thất nhiệt trong bộ trao đổi nhiệt. Thời gian thực hiện: 1-2 năm. Chủ thể: Các nhà nghiên cứu và kỹ sư thiết kế hệ thống.

2. Kiểm soát áp suất vận hành:
   Điều chỉnh áp suất đầu vào và đầu ra của bộ trao đổi nhiệt để đạt hiệu suất truyền nhiệt tối ưu, đồng thời đảm bảo an toàn vận hành. Thời gian thực hiện: 6-12 tháng. Chủ thể: Bộ phận vận hành và bảo trì.

3. Ứng dụng bộ trao đổi nhiệt trong hệ thống MHD:
   Trang bị bộ trao đổi nhiệt hiệu quả trong hệ thống phát điện MHD để tận dụng nhiệt lượng thải, nâng cao hiệu suất nhà máy lên trên 35%. Thời gian thực hiện: 2-3 năm. Chủ thể: Các nhà đầu tư và nhà sản xuất thiết bị.

4. Nghiên cứu vật liệu chịu nhiệt cao:
   Phát triển và ứng dụng vật liệu chịu nhiệt trên 2400K cho bồn chứa và vách ngăn lò phản ứng nhằm mở rộng giới hạn nhiệt độ vận hành, tăng công suất và hiệu suất phát điện. Thời gian thực hiện: 3-5 năm. Chủ thể: Các viện nghiên cứu vật liệu và công nghiệp chế tạo.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành kỹ thuật điện, nhiệt động học:
   Nắm bắt kiến thức chuyên sâu về mô hình MHD, truyền nhiệt và ứng dụng trong phát điện nhiệt hạch.

2. Kỹ sư thiết kế và vận hành nhà máy điện:
   Áp dụng các kết quả mô phỏng để tối ưu hóa thiết kế hệ thống làm mát, bộ trao đổi nhiệt và nâng cao hiệu suất vận hành.

3. Các nhà quản lý và hoạch định chính sách năng lượng:
   Hiểu rõ tiềm năng và giới hạn công nghệ MHD trong phát điện, từ đó đưa ra quyết định đầu tư và phát triển bền vững.

4. Doanh nghiệp sản xuất thiết bị công nghiệp và vật liệu chịu nhiệt:
   Tìm kiếm cơ hội phát triển sản phẩm mới phù hợp với yêu cầu kỹ thuật của hệ thống phát điện MHD nhiệt hạch.

Câu hỏi thường gặp

1. Máy phát điện MHD hoạt động dựa trên nguyên lý nào?
   Máy phát MHD chuyển đổi năng lượng nhiệt trực tiếp thành điện năng thông qua tương tác giữa dòng chất lỏng mang điện (plasma hoặc khí ion hóa) và từ trường, tạo ra lực điện từ và dòng điện trên các điện cực.

2. Tại sao nhiệt độ đầu ra lò phản ứng lại quan trọng đối với hiệu suất?
   Nhiệt độ đầu ra cao giúp tăng enthalpy và năng lượng nhiệt cung cấp cho máy phát MHD, từ đó nâng cao hiệu suất phát điện. Tuy nhiên, nhiệt độ không được vượt quá giới hạn chịu nhiệt của vật liệu để đảm bảo an toàn.

3. Bộ trao đổi nhiệt có vai trò gì trong hệ thống?
   Bộ trao đổi nhiệt giúp tận dụng nhiệt lượng thải từ máy phát MHD, giảm tổn thất nhiệt và tăng hiệu suất tổng thể của nhà máy điện.

4. Nhiệt dung riêng của chất làm mát ảnh hưởng thế nào đến hiệu suất?
   Chất làm mát có nhiệt dung riêng cao hấp thụ và truyền nhiệt hiệu quả hơn, giúp nâng cao hiệu suất truyền nhiệt và giảm tổn thất nhiệt trong hệ thống.

5. Có thể áp dụng kết quả nghiên cứu này vào thực tế không?
   Kết quả mô phỏng cung cấp cơ sở khoa học để thiết kế và vận hành hệ thống phát điện MHD hiệu quả. Tuy nhiên, cần tiếp tục thử nghiệm thực tế để đánh giá và điều chỉnh các tham số phù hợp.

Kết luận

• Nghiên cứu đã xây dựng và mô phỏng thành công mô hình truyền nhiệt và phát điện của hệ thống máy phát MHD sử dụng nguồn nhiệt từ lò phản ứng nhiệt hạch ICF.
• Các tham số truyền nhiệt như nhiệt dung riêng, áp suất và nhiệt độ đầu ra lò phản ứng có ảnh hưởng rõ rệt đến hiệu suất truyền nhiệt và phát điện.
• Hệ thống có bộ trao đổi nhiệt đạt hiệu suất nhà máy gần 36%, cao hơn đáng kể so với hệ thống không có bộ trao đổi nhiệt (14,4%).
• Giới hạn nhiệt độ vật liệu bồn chứa là yếu tố quan trọng cần được nghiên cứu để nâng cao hiệu suất và công suất phát điện.
• Đề xuất tiếp tục nghiên cứu vật liệu chịu nhiệt cao và thử nghiệm thực tế để hoàn thiện hệ thống phát điện MHD hiệu quả hơn.

Khuyến khích các nhà nghiên cứu và kỹ sư áp dụng mô hình này trong thiết kế thực tế, đồng thời phát triển các giải pháp vật liệu và kỹ thuật làm mát tiên tiến nhằm tối ưu hóa hiệu suất hệ thống.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ HUỲNH QUANG PHÚC NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA THAM SỐ TRUYỀN NHIỆT ĐẾN MÁY PHÁT MHD NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN – 60520202 S K C0 0 4 7 3 1 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2015 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ HUỲNH QUANG PHÖC NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA THAM SỐ TRUYỀN NHIỆT ĐẾN MÁY PHÁT MHD NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN – 60520202 Hƣớng dẫn khoa học: TS LÊ CHÍ KIÊN Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2015 Trang i Luan van LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ và tên: Huỳnh Quang Phúc Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh:17/11/1980 Nơi sinh: Thừa Thiên Huế Quê quán: Thừa Thiên Huế Dân tộc: Kinh Địa chỉ liên lạc: Trƣờng cao đẳng nghề cơ giới và thủy lợi - Ấp Thanh Hóa, Xã Hố Nai 3,Huyện Trảng Bom,Tỉnh Đồng Nai Điện thoại cơ quan:061.3968206 Điện thoại di động: [phone] Email: quangphuc.

QÖA TRÌNH ĐÀO TẠO 1. Hệ đào tạo: vừa học vừa làm Thời gian đào tạo: từ 09/2006 đến 09/2011 Nơi học: Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh Ngành học: Điện Công Nghiệp III. QÚA TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Công việc đảm Thời gian Nơi công tác nhiệm Công ty TNHH công nghiệp Thiện Trƣởng phòng cơ 09/2011đến 04/2014 Mỹ điện Trƣờng cao đẳng nghề cơ giới và thủy Giáo viên khoa 05/2014 đến nay lợi điện Trang ii Luan van LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi Các số liệu, kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. TP Hồ Chí Minh, ngày tháng 10 năm 2015 Huỳnh Quang Phúc Trang iii Luan van CẢM TẠ Trong suốt quá trình thực hiện luận văn này ngƣời thực hiện đã đƣợc sự hƣớng dẫn tận tình của TS.LÊ CHÍ KIÊN giảng viên trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Tp.Hồ Chí Minh.Dƣới sự hƣớng dẫn của các Thầy luận vănđã đƣợc thực hiện và hoàn thành đúng thời hạn cũng nhƣ mục tiêu đề ra ban đầu.Ngƣời thực hiện xin gửi lòng cảm ơn sâu sắc đếnthầy TS.LÊ CHÍ KIÊN vì những kiến thức quý báu và các phƣơng pháp nghiên cứu mà thầy đã truyền dạy.

Ngƣời thực hiện gửi lòng tri ân đến quý thầy cô trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Tp.Hồ Chí Minh cùng quý thầy cô trƣờng Đại Học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh đã tận tình hƣớng dẫn và truyền đạt những kiến thức, phƣơng pháp nghiên cứu và các kinh nghiệm trong suốt thời gian qua.Những kiến thức và kinh nghiệm này chính là nền tảng giúp ngƣời thực hiện hoàn thành tốt luận vănnày. Ngƣời thực hiện chân thành cảm ơn quý anh chị, bạn bè và ngƣời thân đã tận tình giúp đỡ trong suốt quá trình thực hiện luận văn này. Trang iv Luan van TÓM TẮT Trong nghiên cứu này mô hình làm mát đơn của lò phản ứngnhiệt hạch đã đƣợc sử dụng nhƣ một nguồn năng lƣợng cung cấp cho máy phát MHD.Lò phản ứng này đƣợc thiết kế các vách ngăn đƣợc bao bọc trong bồn, các vách ngăn sử dụng để thu nhận nhiệt của phản ứng nhiệt hạch (bao gồm X-ray, các hạt tích điện, và neutron) và để chuyển đổi năng lƣợng nhiệt hạch thành năng lƣợng nhiệt. Trong mô hình làm mát đơn này chất làm mát sau khi đƣợc đun nóng trong các vách đầu tiênsau đó lại đƣợc đun nóng lên lần nữa trong các vách ngăn tiếp theo.

Do đó nhiệt độ khí đƣa ra làm việc có thể lớn hơn 2000K. Hệ thống sử dụng làm mát đơn đạt hiệu suất cao nhất 58. Nó đã đƣợc nghiên cứu thấy rằng việc khai thác enthalpy và nhiệt độ đầu ra tƣờng đầu tiên cả hai ảnh hƣởng đến sản lƣợng điện nhiệt hạch. Do đó hiệu suất nhà máy đã bị ảnh hƣởng rất nhiều bởi các yếu tố này.

Với sự gia tăng của nhiệt độ đầu ra từ lò phản ứng hiệu suất nhà máy tăng lên.Tuy nhiên, giới hạn nhiệt độ của bồn không quá 2400K do vật liệu.Nếu nhiệt độ đầu ralớn hơn 2400K từ lò phản ứng thì không thể đƣợc sử dụng. Kết quả thu đƣợc trong nghiên cứu này đánh giá đƣợc hiệu suất của hệ thống khi có, không có bộ trao đổi nhiệt và ảnh hƣởng của nhiệt độ đầu ra từ lò phản ứng có thể cung cấp hƣớng dẫn cho việc xác định thiết kế vàđiều kiện hoạt động tối ƣu của một hệ thống phát điện MHD sử dụngmột nguồn nhiệt từ lò phản ứng ICF. Các tính toán ở đây có thể đƣợc mở rộng để tính toán kinh tế bao gồm các kích thƣớc và chi phí khác của hệ thống phát điện. Các nội dung thực hiện trong nghiên cứu này chỉ thực hiện mô phỏng theo mô hình toán học và kết quả tƣơng đối đạt yêu cầu.

Do đó, học viên sẽ tiếp tục thực hiện các công việc còn lại với hệ thống thực để đánh giá các tiêu chí về các tham số trong bộ truyền nhiệt. Trang v Luan van ABSTRACT In this study, the series cooling model and the parallel cooling model of inertial confinement fusion reactor were used as a heat source for driving the MHD Turbine combined power generation system. This reactor is designed with the first wall and the blanket, which are used to collect the products of fusion reactions (including X- ray, charged particles, and neutrons) and to convert the fusion energy into thermal energy. In the series cooling model, the coolant after being heated in the blanket is re-heated again in the first wall, therefore, > 2000K.

The system using the series cooling model reached a highest plant efficiency of 58. It was found that the enthalpy extraction and the first wall output temperature both affected the fusion output power; therefore, the plant efficiency was greatly affected by these factors. With the increase of reactor output temperature, the plant efficiency increased, however, because of the temperature limitation of the Gas Turbine and blanket, an output temperature >2400K from reactor cannot be used. The results obtained in this study to assess the performance of systems with and without heat exchanger, can provide guidance for determining the design and optimal operating conditions of a detection system MHD power using a heat source from the reactor ICF.

The calculation here may be expanded to other economic considerations, including the size and cost of power generation systems. The content of this document is only in performing simulated by mathematical models and results are relatively satisfactory. Therefore, students will continue to perform the remaining work with the system to evaluate the criteria of the parameters of temperature transmitters. Trang vi Luan van MỤC LỤC Trang tựa TRANG Quyết định giao đề tài Lý lịch khoa học.

ii Lời cam đoan. iii Cảm tạ. vii Danh sách các chữ viết tắt. ix Danh sách các hình.

xii Danh sách bảng. xiv CHƢƠNG 1.1 Tổng quan về lãnh vực nghiên cứu .2 Mục đích của đề tài .3 Nhiệm vụ của đề tài .4 Giới hạn của đề tài .5 Phƣơng pháp nghiên cứu .1 Sơ lƣợc các dạng nhiên liệu cung cấp cho nhà máy điện.2 Phân tích luồng khí đi trong máy phát .3Hiệu suất máy phát .4 Phƣơng trình liên quan đến bộ phận truyền nhiệt .17 PHÂN TÍCH HỆ THỐNG MÁY PHÁT MHD .1 Giới thiệu hệ thống .2 Phản ứng nhiệt hạch trong buồng đốt .3 Mô hình làm mát ICF .4 Mô hình toán .1 Các bƣớc tiến hành mô hình hóa .2 Tổng quan hệ thống cần khảo sát và mô hình hóa .3 Mô hình khảo cần khảo sát .4Mô phỏng ảnh hƣởng của nhiệt dung riêng đến hiệu suất truyền nhiệt của bộ truyền nhiệt.5 Mô phỏng ảnh hƣởng của áp suất đến hiệu suất truyền nhiệt của bộ truyền nhiệt.6 Mô phỏng các thông số mô hình máy phát MHD có sử dụng bộ truyềnnhiệt.7 Mô phỏng các thông số mô hình máy phát MHD không có bộ truyền nhiệt.8 Mô phỏng ảnh hƣởng của nhiệt độ qua các bộ phân khi có và không có bộ trao đổi nhiệt .41 Trang vii Luan van CHƢƠNG 5.1 Nhận xét về kết quả tính toán và mô phỏng .2 Kết quả đạt đƣợc .4 Hƣớng phát triển của đề tài .44 TÀI LIỆU KHAM KHẢO .46 Trang viii Luan van DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT Cp Nhiệt dung riêng của chất làm mát EE Chiết enthapy máy phát điện MHD Ed Năng lƣợngđiều khiển đầu ra cho mỗi lần bắn Ef Năng lƣợng tạo ra cho mỗi lần bắn G Tỉ lệ năng lƣợng cho mỗi lần bắn LGT Tổn thất nhiệt qua GT LMHD Tổn thất nhiệt qua máy phát điện MHD. m Lƣu lƣợng khối lƣợng của chấtlàm mát. m1 Lƣu lƣợng khối lƣợngqua các vách lò phản ứng.

mb Lƣu lƣợng khối lƣợng qua bồn .