留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

S-CO2布雷顿循环转化效率分析

王少华 高娇 丁文杰 黄洪文 郭海兵 马纪敏 刘志勇

王少华, 高娇, 丁文杰, 等. S-CO2布雷顿循环转化效率分析[J]. 强激光与粒子束, 2022, 34: 056011. doi: 10.11884/HPLPB202234.210528
引用本文: 王少华, 高娇, 丁文杰, 等. S-CO2布雷顿循环转化效率分析[J]. 强激光与粒子束, 2022, 34: 056011. doi: 10.11884/HPLPB202234.210528
Wang Shaohua, Gao Jiao, Ding Wenjie, et al. A supercritical carbon dioxide cycle efficiency analysis[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2022, 34: 056011. doi: 10.11884/HPLPB202234.210528
Citation: Wang Shaohua, Gao Jiao, Ding Wenjie, et al. A supercritical carbon dioxide cycle efficiency analysis[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2022, 34: 056011. doi: 10.11884/HPLPB202234.210528

S-CO2布雷顿循环转化效率分析

doi: 10.11884/HPLPB202234.210528
详细信息
    作者简介:

    王少华,wangshaohuacaep@qq.com

  • 中图分类号: TL334

A supercritical carbon dioxide cycle efficiency analysis

  • 摘要: 以超临界二氧化碳简单回热型布雷顿循环为研究对象,以核电站为应用背景,详细论述了系统循环模型与关键器部件的效率模型建立方法,并利用该模型初步分析了各类工程因素对布雷顿循环效率、系统体积的影响,分析结果表明,循环效率、系统体积对温度、压力、涡轮机械效率、回热器等参数的敏感性存在较大差异,其中增加透平入口温度对缩减系统总体积最为有效,需要建立完善的系统分析模型以进行S-CO2系统的优化设计。
  • 图  1  循环效率模型

    Figure  1.  Cycle efficiency model

    图  2  压缩机模型

    Figure  2.  Compressor model

    图  3  透平模型

    Figure  3.  Turbine model

    图  4  子单元能量守恒模型

    Figure  4.  Subunit energy conservation model

    图  5  循环效率与 透平入口温度

    Figure  5.  Cycle efficiency vs turbine inlet temperature

    图  6  提高透平入口温度带来的效率提升

    Figure  6.  Efficiency increases with increasing turbine inlet temperature

    图  7  提高压缩机出口压力带来的效率提升

    Figure  7.  Efficiency increase due to increased compressor outlet pressure

    图  8  循环效率与涡轮机械效率的关系

    Figure  8.  Cycle efficiency vs turbomachinery efficiency

    图  9  回热器中的压降分布

    Figure  9.  Pressure drop in recuperator

    图  10  回热器中的温度分布

    Figure  10.  Temperature distributions in recuperator

  • [1] Liu Yaping, Wang Ying, Huang Diangui. Supercritical CO2 Brayton cycle: a state-of-the-art review[J]. Energy, 2019, 189: 115900. doi: 10.1016/j.energy.2019.115900
    [2] 叶侠丰, 潘卫国, 尤运, 等. 超临界二氧化碳布雷顿循环在发电领域的应用[J]. 电力与能源, 2017, 38(3):343-347. (Ye Xiafeng, Pan Weiguo, You Yun, et al. Application of supercritical carbon dioxide Brayton cycle in power generation fields[J]. Power & Energy, 2017, 38(3): 343-347
    [3] 吴攀, 高春天, 单建强. 超临界二氧化碳布雷顿循环在核能领域的应用[J]. 现代应用物理, 2019, 10:031202. (Wu Pan, Gao Chuntian, Shan Jianqiang. Application of supercritical carbon dioxide Brayton cycle in nuclear engineering[J]. Modern Applied Physics, 2019, 10: 031202
    [4] 郑开云. 超临界二氧化碳布雷顿循环效率分析[J]. 发电设备, 2017, 31(5):305-309. (Zheng Kaiyun. Efficiency analysis for supercritical carbon dioxide Brayton cycles[J]. Power Equipment, 2017, 31(5): 305-309 doi: 10.3969/j.issn.1671-086X.2017.05.001
    [5] 段承杰, 杨小勇, 王捷. 超临界二氧化碳布雷顿循环的参数优化[J]. 原子能科学技术, 2011, 45(12):1489-1494. (Duan Chengjie, Yang Xiaoyong, Wang Jie. Parameters optimization of supercritical carbon dioxide Brayton cycle[J]. Atomic Energy Science and Technology, 2011, 45(12): 1489-1494
    [6] Bell I H, Quoilin S, Wronski J, et al. CoolProp: An open-source reference-quality thermophysical property library[C]//ASME ORC 2nd International Seminar on ORC Power Systems. 2013.
    [7] Witte F, Tuschy I. TESPy: Thermal Engineering Systems in Python[J]. Journal of Open Source Software, 2020, 5: 2178. doi: 10.21105/joss.02178
    [8] Dostal V. A supercritical carbon dioxide cycle for next generation nuclear reactors[D]. Cambridge: Massachusetts Institute of Technology, 2004.
    [9] Gibbs J P. Power conversion system design for supercritical carbon dioxide cooled indirect cycle nuclear reactors[D]. Cambridge: Massachusetts Institute of Technology, 2008.
    [10] Balje O E. Turbomachines: A guide to design, selection and theory[M]. Hoboken: John Wiley & Sons, 1981.
    [11] Sondelski B, Nellis G. Mass optimization of a supercritical CO2 Brayton cycle with a direct cooled nuclear reactor for space surface power[J]. Applied Thermal Engineering, 2019, 163: 114299. doi: 10.1016/j.applthermaleng.2019.114299
    [12] Liao S M, Zhao T S. Measurements of heat transfer coefficients from supercritical carbon dioxide flowing in horizontal Mini/Micro channels[J]. Journal of Heat Transfer, 2002, 124(3): 413-420. doi: 10.1115/1.1423906
  • 加载中
图(10)
计量
  • 文章访问数:  841
  • HTML全文浏览量:  231
  • PDF下载量:  41
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2021-11-26
  • 修回日期:  2022-03-14
  • 录用日期:  2022-04-02
  • 网络出版日期:  2022-04-13
  • 刊出日期:  2022-05-15

目录

    /

    返回文章
    返回