[实用新型]深海空间站氦氙气冷堆发电系统

说明书

本实用新型涉及深海开发技术领域，公开了一种深海空间站氦氙气冷堆发电系统，包括依次连接的氦氙气冷堆、磁流体发电模块、布雷顿发电模块和冷却压缩模块，冷却压缩模块的出口与氦氙气冷堆的进口连接。由于布雷顿循环发电与磁流体发电对循环工质温度的要求不同，本实用新型提供的深海空间站氦氙气冷堆发电系统，以氦氙混合气体为循环工质，通过使氦氙循环工质先经过对工质温度要求相对较高的磁流体发电模块，再经过对工质温度要求相对较低的布雷顿发电模块，实现了对氦氙循环工质能量的梯度利用，不但有效提高了系统效率和输出功率，而且能够有效降低循环的回热需求、减少庞大的回热装置，使系统更为紧凑，节省深海空间站宝贵的空间资源。

技术领域

本实用新型涉及深海开发技术领域，特别是涉及一种深海空间站氦氙气冷堆发电系统。

背景技术

深海空间站是进行深海经济开发和战略布局最重要的基础平台，其开展水下作业任务依赖于自身所携带的能源。深海空间站能源一般分为常规能源和核动力能源。其中，常规动力主要包括柴油发电机组、蓄电池组等。我国开发的“龙宫”深海空间站采用电池动力，水下续航时间通常不超过数十小时，导致深海空间站所能携带的有效负载和作业范围受到较大限制。

美国曾经开发了采用压水堆的核动力系统的深海空间站，虽然提升了其作业范围和作业能力，但由于系统动力转换效率低，设备庞大等，难以满足更深、更远的水下作业需求。目前国内外航天等领域均已研究了氦氙布雷顿循环核动力系统、基于氦氙混合其他磁流体发电核动力系统的技术，可提升核动力系统转换效率，但提升效率依赖于庞大的回热装置，且对循环工质的能量利用率不高。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种深海空间站氦氙气冷堆发电系统，用以解决现有深海空间站核能发电中对循环工质的能量利用率不高、提升效率依赖于庞大的回热装置的问题。

本实用新型实施例提供一种深海空间站氦氙气冷堆发电系统，包括依次连接的氦氙气冷堆、磁流体发电模块、布雷顿发电模块和冷却压缩模块，所述冷却压缩模块的出口与所述氦氙气冷堆的进口连接。

其中，所述系统还包括第一进口截止阀和第一旁通截止阀，所述磁流体发电模块的出口通过所述第一进口截止阀与所述布雷顿发电模块的进口连接，所述第一旁通截止阀的进口与所述磁流体发电模块的出口连接，所述第一旁通截止阀的出口与所述冷却压缩模块的进口连接。

其中，所述系统还包括第二进口截止阀和第二旁通截止阀，所述氦氙气冷堆的出口通过所述第二进口截止阀与所述磁流体发电模块的进口连接，所述第二旁通截止阀的进口与所述氦氙气冷堆的出口连接，所述第二旁通截止阀的出口与所述布雷顿发电模块的进口连接。

其中，所述磁流体发电模块包括预电离装置和磁流体发电机；所述氦氙气冷堆的出口与所述预电离装置的进口连接，所述预电离装置的出口与所述磁流体发电机的进口连接，所述磁流体发电机的出口与所述布雷顿发电模块的进口连接，所述磁流体发电机的出口与所述布雷顿发电模块的进口之间设有第一止回阀。

其中，所述布雷顿发电模块包括传动连接的氦氙透平机和布雷顿发电机，所述磁流体发电模块的出口与所述氦氙透平机的进口连接，所述氦氙透平机的出口与所述冷却压缩模块的进口连接，所述氦氙透平机的出口与所述冷却压缩模块的进口之间设有第二止回阀。

其中，所述冷却压缩模块包括冷却器和氦氙压缩机，所述冷却器的工质侧进口与所述布雷顿发电模块的出口连接，所述冷却器的工质侧出口通过所述氦氙压缩机与所述氦氙气冷堆的进口连接。

其中，所述冷却压缩模块还包括回热器，所述布雷顿发电模块的出口通过所述回热器的回热侧与所述冷却器的工质侧进口连接，所述氦氙压缩机的出口通过所述回热器的预热侧与所述氦氙气冷堆的进口连接。

其中，所述氦氙压缩机与压缩电机传动连接。

其中，所述氦氙压缩机的转轴与所述布雷顿发电模块的转轴传动连接。