Estudo das características transitórias do sistema de energia de dióxido de carbono supercrítico sob condições de resfriamento variáveis

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摘要

【Objetivo】 O ciclo Brayton de dióxido de carbono supercrítico com recompressão é uma das direções importantes no desenvolvimento de tecnologias de geração de energia térmica, possuindo ampla compatibilidade com fontes de calor. Portanto, estudar as características dinâmicas no processo operacional do ciclo tem grande significado. Este artigo investiga o processo dinâmico de transição do sistema da oscilação para a estabilidade quando as condições de resfriamento mudam. 【Métodos】 Para o compressor e a turbina, foi utilizado um modelo em estado estacionário; para os trocadores de calor do sistema, um novo modelo matemático dinâmico foi construído com base nos dados do modelo de elementos finitos FV em estado estacionário. 【Resultados】 O estudo mostra que, após a alteração do fluxo de resfriamento do pré-resfriador, o sistema atinge o estado estável no máximo por volta de 200 s. Quando o fluxo de resfriamento do pré-resfriador diminui para 50% do valor mínimo, a eficiência do compressor principal cai cerca de 0,5%; aumentar o fluxo de resfriamento do pré-resfriador pode melhorar a eficiência do compressor: quando o fluxo de resfriamento aumenta linearmente para 175% em 25 s, o compressor principal atinge o estado estável em 75 s, com aumento de eficiência de 0,8%; o recompressor estabiliza após 200 s, com aumento de eficiência de 0,2%; a potência líquida de saída do sistema estabiliza após 300 s, enquanto a eficiência térmica do sistema diminui 0,3%. 【Conclusão】 Como a temperatura de entrada do compressor principal (306 K) está próxima ao ponto crítico do CO2, aumentar a vazão mássica de água no lado frio do pré-resfriador pode causar que a temperatura de entrada do compressor fique abaixo da temperatura crítica do CO2, resultando em condensação do fluido de trabalho dentro do compressor e afetando a operação estável do compressor, enquanto reduzir o fluxo de água do lado do pré-resfriador levará à diminuição da potência líquida de saída do sistema e à redução da eficiência térmica.

关键词

Ciclo Brayton de dióxido de carbono supercrítico com recompressão; características transitórias; pré-resfriador; variação de fluxo

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