Estudio de las características transitorias del sistema de energía de dióxido de carbono supercrítico bajo condiciones de enfriamiento variables

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摘要

【Objetivo】 El ciclo Brayton con dióxido de carbono supercrítico de recomprensión es una de las direcciones importantes en el desarrollo de tecnologías de generación de energía térmica, con amplia compatibilidad de fuentes de calor. Por lo tanto, estudiar las características dinámicas del proceso de operación del ciclo es significativo. Este artículo investiga el proceso dinámico de transición de la fluctuación a la estabilidad cuando cambian las condiciones de enfriamiento. 【Métodos】 Para el compresor y la turbina se usó un modelo estacionario; para los intercambiadores de calor del sistema, basado en datos del modelo de elementos finitos FV estacionario, se construyó un nuevo modelo matemático dinámico. 【Resultados】 El estudio mostró que luego de cambiar el flujo de enfriamiento del precooler, el sistema alcanza un estado estable a más tardar alrededor de los 200 s. Cuando el flujo de enfriamiento del precooler disminuye al 50% del valor mínimo, la eficiencia del compresor principal disminuye aproximadamente un 0.5%; aumentar el flujo de enfriamiento del precooler puede mejorar la eficiencia del compresor: cuando el flujo de enfriamiento aumenta linealmente hasta el 175% en 25 s, el compresor principal alcanza el estado estable a los 75 s con una mejora de eficiencia del 0.8%; el recompresor se estabiliza después de 200 s con una mejora del 0.2%; la potencia neta de salida del sistema se estabiliza después de 300 s, mientras que la eficiencia térmica del sistema disminuye un 0.3%. 【Conclusión】 Debido a que la temperatura de entrada del compresor principal (306 K) está cerca del punto crítico del CO2, aumentar el flujo de masa del agua del lado frío del precooler puede causar que la temperatura de entrada del compresor caiga por debajo de la temperatura crítica del CO2, lo que provoca la condensación del fluido de trabajo dentro del compresor, afectando su operación estable; mientras que reducir el flujo de agua en el lado del precooler conduce a la reducción de la potencia neta de salida del sistema y la disminución de la eficiencia térmica.

关键词

Ciclo Brayton de dióxido de carbono supercrítico con recomprensión; características transitorias; precooler; variación de flujo

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