發(fā)布時間：2021-12-11 17:40

　　聚光太陽能熱發(fā)電是我國首要發(fā)展的太陽能發(fā)電技術(shù)之一,當前聚光太陽能熱發(fā)電多采用蒸汽朗肯循環(huán),循環(huán)初溫低、集熱面積大,太陽能發(fā)電效率低。為實現(xiàn)太陽能熱功高效轉(zhuǎn)換,變革現(xiàn)有聚光太陽能熱轉(zhuǎn)功動力循環(huán),探索靈活、穩(wěn)定的太陽能熱發(fā)電系統(tǒng),是當前太陽能熱發(fā)電領(lǐng)域的迫切需求。超臨界CO₂布雷頓循環(huán)的壓縮功耗低、循環(huán)效率高,利用CO₂動力循環(huán)取代蒸汽朗肯循環(huán)用于聚光太陽能熱發(fā)電,有進一步提升太陽能熱功轉(zhuǎn)換的潛力。本學位論文依托國家重點研發(fā)計劃項目（No.2018YBT151005）和中國科學院重點部署項目（No.KFZD-SW-418）,針對聚光太陽能高效熱功轉(zhuǎn)換,開展聚光太陽能驅(qū)動超臨界CO₂動力循環(huán)的集成機理、CO₂動力循環(huán)的系統(tǒng)集成與循環(huán)關(guān)鍵過程實驗驗證等研究工作�；谀芰哭D(zhuǎn)化過程的熱力學特性,構(gòu)建了太陽能驅(qū)動超臨界CO₂循環(huán)的熱力學模型,探究系統(tǒng)性能與關(guān)鍵參數(shù)的關(guān)系,確定系統(tǒng)的集成原則,并針對超臨界CO₂動力循環(huán)進行關(guān)鍵過程實驗驗證。從工質(zhì)的物性出發(fā),分析CO

【文章來源】：中國科學院大學(中國科學院工程熱物理研究所)北京市

【文章頁數(shù)】：140 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

超臨界CO2簡單回熱循環(huán)流程圖

第1章緒論3圖1.2超臨界CO2再壓縮循環(huán)Figure1.2ThelayoutofsupercriticalCO2recompressioncycle在再壓縮循環(huán)基礎(chǔ)上，為進一步降低壓縮功耗，多種循環(huán)方式被提出[5]。部分冷卻循環(huán)，如圖1.3(a)所示，是一種采用兩級壓縮中間冷卻的再壓縮循環(huán)，相比于再壓縮循環(huán)而言，在LTR高溫側(cè)出口與分離點之間增設(shè)預冷裝置和預壓縮機，使壓縮機耗功進一步減少。同樣，中間冷卻循環(huán)也是再壓縮循環(huán)的一種變形，如圖1.3(b)所示，該循環(huán)是在分流后主壓縮部分采用二級壓縮、中間冷卻的方式，從而進一步降低壓縮功耗。（a）（b）圖1.3超臨界CO2循環(huán)流程圖(a)超臨界CO2部分冷卻循環(huán)(b)超臨界CO2中間冷卻循環(huán)Figure1.3ThelayoutofsupercriticalCO2cycle(a)supercriticalCO2partialcoolingcycle,(b)supercriticalCO2intercoolingcycle超臨界CO2循環(huán)與蒸汽朗肯循環(huán)和有機朗肯循環(huán)等其他循環(huán)相比，具有如下特點：（1）超臨界CO2循環(huán)的工質(zhì)為CO2，其臨界點易于達到，在臨界點附近超臨界狀態(tài)兼具液體和氣體特性，化學性質(zhì)穩(wěn)定。CO2的臨界參數(shù)（7.38Ma，31oC）低于水的臨界參數(shù)（22.06MPa，374oC），當壓力和溫度值均高于臨界參數(shù)時，工質(zhì)即為超臨界狀態(tài)；在臨界點附近，超臨界CO2的密度大，壓縮功耗低，具有液體特性，同時其粘度小，擴散性強，在循環(huán)中沒有相變，又具備氣體性質(zhì)；此外，超臨界CO2還具有化學穩(wěn)定性良好等特征[6]。（2）超臨界CO2布雷頓循環(huán)效率較高。當循環(huán)的透平入口溫度達到550oC

第1章緒論3圖1.2超臨界CO2再壓縮循環(huán)Figure1.2ThelayoutofsupercriticalCO2recompressioncycle在再壓縮循環(huán)基礎(chǔ)上，為進一步降低壓縮功耗，多種循環(huán)方式被提出[5]。部分冷卻循環(huán)，如圖1.3(a)所示，是一種采用兩級壓縮中間冷卻的再壓縮循環(huán)，相比于再壓縮循環(huán)而言，在LTR高溫側(cè)出口與分離點之間增設(shè)預冷裝置和預壓縮機，使壓縮機耗功進一步減少。同樣，中間冷卻循環(huán)也是再壓縮循環(huán)的一種變形，如圖1.3(b)所示，該循環(huán)是在分流后主壓縮部分采用二級壓縮、中間冷卻的方式，從而進一步降低壓縮功耗。（a）（b）圖1.3超臨界CO2循環(huán)流程圖(a)超臨界CO2部分冷卻循環(huán)(b)超臨界CO2中間冷卻循環(huán)Figure1.3ThelayoutofsupercriticalCO2cycle(a)supercriticalCO2partialcoolingcycle,(b)supercriticalCO2intercoolingcycle超臨界CO2循環(huán)與蒸汽朗肯循環(huán)和有機朗肯循環(huán)等其他循環(huán)相比，具有如下特點：（1）超臨界CO2循環(huán)的工質(zhì)為CO2，其臨界點易于達到，在臨界點附近超臨界狀態(tài)兼具液體和氣體特性，化學性質(zhì)穩(wěn)定。CO2的臨界參數(shù)（7.38Ma，31oC）低于水的臨界參數(shù)（22.06MPa，374oC），當壓力和溫度值均高于臨界參數(shù)時，工質(zhì)即為超臨界狀態(tài)；在臨界點附近，超臨界CO2的密度大，壓縮功耗低，具有液體特性，同時其粘度小，擴散性強，在循環(huán)中沒有相變，又具備氣體性質(zhì)；此外，超臨界CO2還具有化學穩(wěn)定性良好等特征[6]。（2）超臨界CO2布雷頓循環(huán)效率較高。當循環(huán)的透平入口溫度達到550oC

【參考文獻】：
期刊論文
[1]超臨界二氧化碳動力循環(huán)在鈉冷快堆中的應用綜述[J]. 王績德,馮巖,韓東江.  核科學與工程. 2019(02)
[2]超臨界CO2及其混合工質(zhì)布雷頓循環(huán)熱力學分析[J]. 郭嘉琪,王坤,朱含慧,何雅玲.  工程熱物理學報. 2017(04)
[3]應用于鈉冷快堆的超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)系統(tǒng)[J]. 張振興,武林林.  硅谷. 2014(10)

博士論文
[1]太陽能與生物質(zhì)能熱化學互補高效利用系統(tǒng)集成與方法[D]. 白章.中國科學院研究生院(工程熱物理研究所) 2016
[2]聚光太陽能與熱化學反應耦合的發(fā)電系統(tǒng)研究[D]. 王艷娟.中國科學院研究生院(工程熱物理研究所) 2015

碩士論文
[1]超臨界二氧化碳循環(huán)燃煤流化床鍋爐的構(gòu)型研究[D]. 李平姣.東南大學 2019



本文編號：3535104