發(fā)布時間：2020-10-22 07:43

　　 超臨界二氧化碳布雷頓再壓縮循環(huán)具有工質清潔,效率高,能量密度大,設備體積小等優(yōu)點,在核反應堆、燃煤聯合循環(huán)等許多領域都有著廣泛的應用前景,是近幾年研究的熱門課題。在各種改進的超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)中,超臨界二氧化碳再壓縮布雷頓循環(huán)被認為是一種能夠有效解決回熱器夾點問題的高效率循環(huán)。本文主要針對現有參數分析中缺乏全局參數對于循環(huán)的綜合影響的問題,從全局優(yōu)化的觀點對再壓縮循環(huán)系統(tǒng)進行了總體優(yōu)化,并在全局優(yōu)化的基礎上對再壓縮循環(huán)中換熱系統(tǒng)中的超臨界二氧化碳在不同流道內換熱參數進行了研究。首先,本文對超臨界二氧化碳再壓縮布雷頓循環(huán)進行了基于Spearman等級相關系數方法的循環(huán)參數敏感性分析。分析結果表明循環(huán)中的最大壓力和透平膨脹機效率的相關系數絕對值最高,是高敏感性的影響參數,對效率的影響程度較大。而其他參數的敏感性相對較低,相關系數均在0.3以下,由大到小依次為再壓縮壓縮機效率,分流比,主壓縮機效率和總壓力損失。該分析結果為確定提高超臨界二氧化碳再壓縮布雷頓循環(huán)效率所需優(yōu)先采用的方法奠定了理論基礎。為了克服現有循環(huán)參數優(yōu)化局限于參數關系而缺乏對整體參數之間的互相影響分析的問題,本文提出了基于全局優(yōu)化的再壓縮布雷頓循環(huán)的優(yōu)化方法。優(yōu)化結果顯示,任一超臨界二氧化碳再壓縮循環(huán)系統(tǒng)都存在最佳的循環(huán)最大壓力和循環(huán)分流比,使得循環(huán)的整體效率達到最大值;利用該優(yōu)化方法,可以得出不同工況條件下,最佳循環(huán)運行工況下的再壓縮循環(huán)參數組合。為了避免參數優(yōu)化過程中的繁瑣計算,本文在全局優(yōu)化結果的基礎上,根據參數特性,將其分為設計參數和非設計參數,通過對優(yōu)化數據的分析處理,得出了最佳循環(huán)效率、最佳無量綱壓比、最佳分流比的優(yōu)化準則數,從而為工程實踐最佳循環(huán)工況下的參數計算提供了理論基礎。最后,本文針對超臨界二氧化碳的特殊換熱性能也做出了研究,對普通的圓管流道基礎上改變其進出口的比例形成的變流道圓管和普通圓管中超臨界二氧化碳的流動傳熱性能進行了計算分析。在不同的工況下,本文對普通流道和變流道下超臨界二氧化碳的流動傳熱進行了模擬分析,結果表明,當重力方向與流動方向相反時,普通流道和變流道的壓力損失較大,而重力方向與流動方向相同時,普通流道和變流道的壓力損失較小,重力方向改變會引起出口平均溫度的細微變化。在相同的運行條件下下,變流道圓管的出口溫度要高于普通圓管流道,壓力損失比普通圓管流道更小,具有更加好的傳熱性能,將變流道應用于超臨界二氧化碳再壓縮布雷頓循環(huán)中,相較于普通流道帶來的出口溫度提升,對于提高循環(huán)效率是有益的。
【學位單位】：中國科學技術大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TK124
【部分圖文】：

?第２章ＳＣ０２再壓縮布雷頓循環(huán)參數研究???第２章ＳＣ０２再壓縮布雷頓循環(huán)參數研究??本章主要對超臨界二氧化碳再壓縮布雷頓循環(huán)進行了熱力學分析，研宄了最??大壓力、分流比、壓力損失、透平機械效率、熱源溫度等系統(tǒng)參數對循環(huán)效率的??影響。為了研宄系統(tǒng)參數對于循環(huán)的影響程度，本章首先通過熱力學分析對循環(huán)??系統(tǒng)進行建模及驗證，米用了?ｓｐｅａｒｍａｎ相關系數對以循環(huán)效率為目標函數的參??數敏感性進行了分析，然后對各個參數對于整體循環(huán)效率的影響趨勢進行了計算??和對比分析。??２．１?ＳＣ〇２再壓縮循環(huán)??「￣￣ＰＲＥ－ＯＯＬＥＲ，＇??

運行次數??圖２．２參數敏感性分析??中展示了十次敏感性參數程序運行計算的結果。從圖中可以性參數程序計算出的結果在小范圍內有一定的誤差波動，但察到各個參數之間的敏感性高低。循環(huán)中的最大壓力和透平數絕對值最高，是高敏感性的影響參數，對效率的影響程度敏感性相對較低，相關系數均在０．３以下，由大到小依次為分流比，主壓縮機效率和總壓力損失。該分析結果為確定提壓縮布雷頓循環(huán)效率所需優(yōu)先采用的方法給出了理論參考。??對循環(huán)效率的影響??小節(jié)主要分析了各個參數對于循環(huán)效率的敏感程度，本小節(jié)流比，回熱器溫差，最大壓力損失這些單個參數對循環(huán)效率

０?１?２３４５６７８９?１０?１１??運行次數??圖２．２參數敏感性分析??上圖中展示了十次敏感性參數程序運行計算的結果。從圖中可以看出，多次??運行敏感性參數程序計算出的結果在小范圍內有一定的誤差波動，但是仍然能夠??清晰的觀察到各個參數之間的敏感性高低。循環(huán)中的最大壓力和透平膨脹機效率??的相關系數絕對值最高，是高敏感性的影響參數，對效率的影響程度較大。而其??他參數的敏感性相對較低，相關系數均在０．３以下，由大到小依次為再壓縮壓縮??機效率，分流比，主壓縮機效率和總壓力損失。該分析結果為確定提高超臨界二??氧化碳再壓縮布雷頓循環(huán)效率所需優(yōu)先采用的方法給出了理論參考。??２．５參數對循環(huán)效率的影響??上一小節(jié)主要分析了各個參數對于循環(huán)效率的敏感程度，本小節(jié)將針對最大??壓力，分流比，回熱器溫差，最大壓力損失這些單個參數對循環(huán)效率的影響趨勢??做出計算分析。??２．
【參考文獻】

相關期刊論文 前2條

1 高立本;沈健;;高溫氣冷堆的發(fā)展與前景[J];中國核工業(yè);2016年10期

2 段承杰;王捷;楊小勇;;反應堆超臨界CO_2 Brayton循環(huán)特性[J];原子能科學技術;2010年11期

本文編號：2851310