聚光太阳能驱动CO 2 动力循环的系统集成与方法
发布时间：2021-12-11 17:40
聚光太阳能热发电是我国首要发展的太阳能发电技术之一,当前聚光太阳能热发电多采用蒸汽朗肯循环,循环初温低、集热面积大,太阳能发电效率低。为实现太阳能热功高效转换,变革现有聚光太阳能热转功动力循环,探索灵活、稳定的太阳能热发电系统,是当前太阳能热发电领域的迫切需求。超临界CO2布雷顿循环的压缩功耗低、循环效率高,利用CO2动力循环取代蒸汽朗肯循环用于聚光太阳能热发电,有进一步提升太阳能热功转换的潜力。本学位论文依托国家重点研发计划项目（No.2018YBT151005）和中国科学院重点部署项目（No.KFZD-SW-418）,针对聚光太阳能高效热功转换,开展聚光太阳能驱动超临界CO2动力循环的集成机理、CO2动力循环的系统集成与循环关键过程实验验证等研究工作。基于能量转化过程的热力学特性,构建了太阳能驱动超临界CO2循环的热力学模型,探究系统性能与关键参数的关系,确定系统的集成原则,并针对超临界CO2动力循环进行关键过程实验验证。从工质的物性出发,分析CO
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所)北京市
【文章页数】：140 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
超临界CO2简单回热循环流程图
第1章绪论3图1.2超临界CO2再压缩循环Figure1.2ThelayoutofsupercriticalCO2recompressioncycle在再压缩循环基础上，为进一步降低压缩功耗，多种循环方式被提出[5]。部分冷却循环，如图1.3(a)所示，是一种采用两级压缩中间冷却的再压缩循环，相比于再压缩循环而言，在LTR高温侧出口与分离点之间增设预冷装置和预压缩机，使压缩机耗功进一步减少。同样，中间冷却循环也是再压缩循环的一种变形，如图1.3(b)所示，该循环是在分流后主压缩部分采用二级压缩、中间冷却的方式，从而进一步降低压缩功耗。（a）（b）图1.3超临界CO2循环流程图(a)超临界CO2部分冷却循环(b)超临界CO2中间冷却循环Figure1.3ThelayoutofsupercriticalCO2cycle(a)supercriticalCO2partialcoolingcycle,(b)supercriticalCO2intercoolingcycle超临界CO2循环与蒸汽朗肯循环和有机朗肯循环等其他循环相比，具有如下特点：（1）超临界CO2循环的工质为CO2，其临界点易于达到，在临界点附近超临界状态兼具液体和气体特性，化学性质稳定。CO2的临界参数（7.38Ma，31oC）低于水的临界参数（22.06MPa，374oC），当压力和温度值均高于临界参数时，工质即为超临界状态；在临界点附近，超临界CO2的密度大，压缩功耗低，具有液体特性，同时其粘度小，扩散性强，在循环中没有相变，又具备气体性质；此外，超临界CO2还具有化学稳定性良好等特征[6]。（2）超临界CO2布雷顿循环效率较高。当循环的透平入口温度达到550oC
第1章绪论3图1.2超临界CO2再压缩循环Figure1.2ThelayoutofsupercriticalCO2recompressioncycle在再压缩循环基础上，为进一步降低压缩功耗，多种循环方式被提出[5]。部分冷却循环，如图1.3(a)所示，是一种采用两级压缩中间冷却的再压缩循环，相比于再压缩循环而言，在LTR高温侧出口与分离点之间增设预冷装置和预压缩机，使压缩机耗功进一步减少。同样，中间冷却循环也是再压缩循环的一种变形，如图1.3(b)所示，该循环是在分流后主压缩部分采用二级压缩、中间冷却的方式，从而进一步降低压缩功耗。（a）（b）图1.3超临界CO2循环流程图(a)超临界CO2部分冷却循环(b)超临界CO2中间冷却循环Figure1.3ThelayoutofsupercriticalCO2cycle(a)supercriticalCO2partialcoolingcycle,(b)supercriticalCO2intercoolingcycle超临界CO2循环与蒸汽朗肯循环和有机朗肯循环等其他循环相比，具有如下特点：（1）超临界CO2循环的工质为CO2，其临界点易于达到，在临界点附近超临界状态兼具液体和气体特性，化学性质稳定。CO2的临界参数（7.38Ma，31oC）低于水的临界参数（22.06MPa，374oC），当压力和温度值均高于临界参数时，工质即为超临界状态；在临界点附近，超临界CO2的密度大，压缩功耗低，具有液体特性，同时其粘度小，扩散性强，在循环中没有相变，又具备气体性质；此外，超临界CO2还具有化学稳定性良好等特征[6]。（2）超临界CO2布雷顿循环效率较高。当循环的透平入口温度达到550oC
【参考文献】：
期刊论文
[1]超临界二氧化碳动力循环在钠冷快堆中的应用综述[J]. 王绩德,冯岩,韩东江. 核科学与工程. 2019(02)
[2]超临界CO2及其混合工质布雷顿循环热力学分析[J]. 郭嘉琪,王坤,朱含慧,何雅玲. 工程热物理学报. 2017(04)
[3]应用于钠冷快堆的超临界二氧化碳布雷顿循环系统[J]. 张振兴,武林林. 硅谷. 2014(10)
博士论文
[1]太阳能与生物质能热化学互补高效利用系统集成与方法[D]. 白章.中国科学院研究生院(工程热物理研究所) 2016
[2]聚光太阳能与热化学反应耦合的发电系统研究[D]. 王艳娟.中国科学院研究生院(工程热物理研究所) 2015
硕士论文
[1]超临界二氧化碳循环燃煤流化床锅炉的构型研究[D]. 李平姣.东南大学 2019
本文编号：3535104
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所)北京市
【文章页数】：140 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
超临界CO2简单回热循环流程图
第1章绪论3图1.2超临界CO2再压缩循环Figure1.2ThelayoutofsupercriticalCO2recompressioncycle在再压缩循环基础上，为进一步降低压缩功耗，多种循环方式被提出[5]。部分冷却循环，如图1.3(a)所示，是一种采用两级压缩中间冷却的再压缩循环，相比于再压缩循环而言，在LTR高温侧出口与分离点之间增设预冷装置和预压缩机，使压缩机耗功进一步减少。同样，中间冷却循环也是再压缩循环的一种变形，如图1.3(b)所示，该循环是在分流后主压缩部分采用二级压缩、中间冷却的方式，从而进一步降低压缩功耗。（a）（b）图1.3超临界CO2循环流程图(a)超临界CO2部分冷却循环(b)超临界CO2中间冷却循环Figure1.3ThelayoutofsupercriticalCO2cycle(a)supercriticalCO2partialcoolingcycle,(b)supercriticalCO2intercoolingcycle超临界CO2循环与蒸汽朗肯循环和有机朗肯循环等其他循环相比，具有如下特点：（1）超临界CO2循环的工质为CO2，其临界点易于达到，在临界点附近超临界状态兼具液体和气体特性，化学性质稳定。CO2的临界参数（7.38Ma，31oC）低于水的临界参数（22.06MPa，374oC），当压力和温度值均高于临界参数时，工质即为超临界状态；在临界点附近，超临界CO2的密度大，压缩功耗低，具有液体特性，同时其粘度小，扩散性强，在循环中没有相变，又具备气体性质；此外，超临界CO2还具有化学稳定性良好等特征[6]。（2）超临界CO2布雷顿循环效率较高。当循环的透平入口温度达到550oC
第1章绪论3图1.2超临界CO2再压缩循环Figure1.2ThelayoutofsupercriticalCO2recompressioncycle在再压缩循环基础上，为进一步降低压缩功耗，多种循环方式被提出[5]。部分冷却循环，如图1.3(a)所示，是一种采用两级压缩中间冷却的再压缩循环，相比于再压缩循环而言，在LTR高温侧出口与分离点之间增设预冷装置和预压缩机，使压缩机耗功进一步减少。同样，中间冷却循环也是再压缩循环的一种变形，如图1.3(b)所示，该循环是在分流后主压缩部分采用二级压缩、中间冷却的方式，从而进一步降低压缩功耗。（a）（b）图1.3超临界CO2循环流程图(a)超临界CO2部分冷却循环(b)超临界CO2中间冷却循环Figure1.3ThelayoutofsupercriticalCO2cycle(a)supercriticalCO2partialcoolingcycle,(b)supercriticalCO2intercoolingcycle超临界CO2循环与蒸汽朗肯循环和有机朗肯循环等其他循环相比，具有如下特点：（1）超临界CO2循环的工质为CO2，其临界点易于达到，在临界点附近超临界状态兼具液体和气体特性，化学性质稳定。CO2的临界参数（7.38Ma，31oC）低于水的临界参数（22.06MPa，374oC），当压力和温度值均高于临界参数时，工质即为超临界状态；在临界点附近，超临界CO2的密度大，压缩功耗低，具有液体特性，同时其粘度小，扩散性强，在循环中没有相变，又具备气体性质；此外，超临界CO2还具有化学稳定性良好等特征[6]。（2）超临界CO2布雷顿循环效率较高。当循环的透平入口温度达到550oC
【参考文献】：
期刊论文
[1]超临界二氧化碳动力循环在钠冷快堆中的应用综述[J]. 王绩德,冯岩,韩东江. 核科学与工程. 2019(02)
[2]超临界CO2及其混合工质布雷顿循环热力学分析[J]. 郭嘉琪,王坤,朱含慧,何雅玲. 工程热物理学报. 2017(04)
[3]应用于钠冷快堆的超临界二氧化碳布雷顿循环系统[J]. 张振兴,武林林. 硅谷. 2014(10)
博士论文
[1]太阳能与生物质能热化学互补高效利用系统集成与方法[D]. 白章.中国科学院研究生院(工程热物理研究所) 2016
[2]聚光太阳能与热化学反应耦合的发电系统研究[D]. 王艳娟.中国科学院研究生院(工程热物理研究所) 2015
硕士论文
[1]超临界二氧化碳循环燃煤流化床锅炉的构型研究[D]. 李平姣.东南大学 2019
本文编号：3535104
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