超臨界二氧化碳具有優(yōu)異的物理性質,如密度大、黏度低等;超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)熱效率高、設備體積小、系統(tǒng)簡單,應用于太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)中時,優(yōu)勢明顯。超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)中的換熱器和吸熱器是太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的關鍵部件,涉及的溫度范圍較寬（30～700 ℃）、壓力范圍較大（7～20 MPa）。為了掌握相關設計的關鍵數(shù)據,急需開展超臨界二氧化碳在較寬溫區(qū)內的換熱特性,并探討聚光輻射條件下超臨界二氧化碳吸熱器的運行規(guī)律。搭建了超臨界二氧化碳換熱試驗裝置,試驗的溫度范圍30～500 ℃、壓力范圍7～15 MPa,超臨界二氧化碳流量范圍10～90kg/h。論文研究了超臨界二氧化碳在水平直圓管內寬溫區(qū)內的傳熱特性,分析了流量、壓力、溫度、熱流密度等因素對其傳熱特性的影響。當超臨界二氧化碳的溫度處于準臨界溫度附近時,傳熱系數(shù)在準臨界溫度處達到峰值。壓力越高,傳熱系數(shù)的變化越平緩,且傳熱系數(shù)的峰值越小。熱流密度越大時,傳熱系數(shù)隨溫度的變化越平緩,傳熱系數(shù)的峰值越小,且傳熱系數(shù)達到峰值時對應的溫度隨著增加。當超臨界二氧化碳的溫度處于高溫區(qū)域時,流量是影響傳熱的主要因素。壓力和熱流密度對傳熱的影響較小,... 

【文章來源】：浙江大學浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．３不同工質的渦輪機尺寸對比［７］??

?５．４１．１０—５?２．６８．?ＫＴ４??圖１．３所示的是以蒸汽、氦氣和超臨界二氧化碳為工質的渦輪機尺寸和功率的對比，??由圖可見，超臨界二氧化碳渦輪機的尺寸最小，輸出功率最大，級數(shù)最少。這是由于超臨??界二氧化碳的密度較大，可以使得渦輪機尺寸變小，且壓比較小，級數(shù)變少［７］。??５ｍ???蒸汽輪機：５５級／２５０ＭＷ??氦氣輪機：１７級／３３３?ＭＷ??Ｓ＾ＣＣｈ氣輪機：４級／４５０ＭＷ???壓縮機與＾＆機尺寸相當???圖１．３不同工質的渦輪機尺寸對比［７］??圖丨．４所示的是二氧化碳的壓縮因子在臨界點附近隨溫度和壓力的變化�？梢缘弥�，??壓縮因子在臨界或準臨界溫度附近存在較大的突升，當溫度低于準臨界溫度時，壓縮因子??小于０．２３；當超臨界二氧化碳處于高溫和高壓狀態(tài)時，壓縮因子將接近丨。事實上，壓縮??因子對于透平輸出功或壓縮機耗功有直接的影響，式（１．２）為單位質量流量情況下渦輪機輸??出功或耗功的計算公式［８］。在動力循環(huán)系統(tǒng)中，透平的工作溫度和壓力為高溫高壓狀態(tài)。??而在高溫高壓狀態(tài)下

主要設計參數(shù)為［１４］：堆芯出口溫度為６５０?°Ｃ，反應堆熱功率為６００ＭＷ，系統(tǒng)??效率為４５．８％。Ｌｅｅ等［１５１設計了適用于模塊化先進反應堆的超臨界二氧化碳再壓縮循環(huán)，??如圖１．６所示。透平入口溫度為３００?°Ｃ，壓力為２２?ＭＰａ，熱效率為３０％，輸出的電功率為??９０?ＭＷ。????：??Ｉ?１??Ｐｒｅｃ＇ｏｏｌｅ＇ｒ！??ｒ?＾?ｖ?Ｎ１１??Ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ?Ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ?；??丨‘屬―、二’??圖１．６超臨界二氧化碳再壓縮核反應堆冷卻循環(huán)??在太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)中，超臨界二氧化碳可采用直接式吸熱或間接式吸熱，如圖１．７??所示。直接式吸熱中，超臨界二氧化碳進入吸熱器中吸收太陽輻射的熱量；間接式吸熱中，??６??

【參考文獻】：
期刊論文
[1]超臨界壓力下CO2在螺旋管內的混合對流換熱[J]. 王淑香,張偉,牛志愿,徐進良.  化工學報. 2013(11)
[2]超臨界二氧化碳在核反應堆系統(tǒng)中的應用[J]. 黃彥平,王俊峰.  核動力工程. 2012(03)

博士論文
[1]太陽能空氣高溫集熱與陶瓷蓄熱的數(shù)值模擬和試驗研究[D]. 王誠.浙江大學 2015
[2]太陽能旋轉式高溫顆粒集熱特性的試驗研究與數(shù)值模擬[D]. 郭凱凱.浙江大學 2015
[3]CO2在螺旋管內流動與傳熱特性實驗研究[D]. 王淑香.華北電力大學 2014

碩士論文
[1]太陽能腔式盤管空氣接收器的試驗研究和數(shù)值模擬[D]. 嚴亮.浙江大學 2015
[2]碟式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)中腔式吸熱器光熱性能的數(shù)值研究及優(yōu)化[D]. 毛青松.華南理工大學 2012



本文編號：3050141