超临界二氧化碳换热器应用
超临界CO2在电力行业的应用及现状
超临界CO2在电力行业的应用及现状超临界CO2（Supercritical CO2）是指将CO2气体调节到高于临界温度和临界压力的条件下，使其同时具有气体和液体的特性。
超临界CO2具有较高的密度和扩散能力，广泛应用于电力行业的多个方面。
首先，超临界CO2可以用作燃料改造和发电的能源载体。
在传统的燃煤电厂中，通过将超临界CO2注入火电锅炉，可以实现煤炭的高效燃烧和减少有害气体的产生。
这种方法被称为超临界电站技术（Supercritical Power Generation Technology），可以提高燃烧效率和减少二氧化碳排放，符合环境保护的要求。
其次，超临界CO2还可以应用于热力循环中。
传统的热力循环使用蒸汽作为工质，而超临界CO2能够在较低的温度下实现高效的热力转换，因此被广泛用于超临界CO2重整回收和变废为宝等领域。
在超临界CO2热力循环系统中，通过压气机将CO2气体压缩至超临界状态，再经过加热、膨胀和冷却过程，实现能量的转换和回收。
另外，超临界CO2还可以应用于碳捕集、利用和存储（CCUS）技术中。
在电力行业中，通过将CO2气体回收、压缩和输送至埋地层，实现对二氧化碳的排放控制和减少。
超临界CO2作为最常见的捕集工作介质之一，其具有较高的密度和溶解度，可以更高效地实现CO2的捕集和存储。
目前，超临界CO2在电力行业的应用正在逐渐推广。
随着对环境保护和碳排放的要求越来越严格，超临界CO2作为一种具有环保优势和高效能转换特性的能源载体，受到了广泛的关注。
一些国际上的研究机构和企业已经提出了超临界CO2技术的相关研究和开发计划，以促进其在电力行业的应用。
然而，超临界CO2在电力行业应用中还面临一些挑战和限制。
首先，技术上的难题需要克服，例如超临界CO2的稳定性、耐压性以及系统的安全性等。
其次，超临界CO2技术的成本较高，需要进一步降低成本才能推广应用。
另外，政策和法规的支持和完善也是促进超临界CO2在电力行业推广的重要因素。
CO2跨临界循环在热泵热水器中的应用研究
CO2跨临界循环在热泵热水器中的应用（郑州轻工业学院机电工程学院）摘要全球正面临着严重的温室效应和臭氧层破坏问题，各国都致力于研究出氟利昂的替代制冷剂。
CO2是一种天然工质，它优于其它常用制冷剂的性能表现正好符合现在的环境要求，是热泵热水器系统最具潜力的替代工质之一。
分析目前市场上出现的各种热水供应设备，将CO2和其他制冷剂做性能比较，给出了CO2跨临界循环的典型流程和特点；对CO2跨临界特性、设备的开发以及循环的可靠性和安全性进行综合分析。
说明CO2跨临界循环在热泵热水器中应用的优越性，以及该技术在国内的应用前景和方向。
关键词二氧化碳跨临界循环热泵热水器A Study on The Application of CO2 Transcritical Cycle inHeat Pump Water Heater(College of Mechanical and Electrical Engineering in Zhengzhou University of LightIndustry)Abstract We are facing serious whole world green-house effect and the ozone layer destroyed in recent years, every country is focusing on the research of a replaced refrigerant of the HFC.CO2is a natural substance, it has a more excellent performance than the other refrigerants, which is competent for the enviromental request nowadays. So it can be the most potential refrigerant in heat pump water heater to replace the HFC. By analysing a series of devices, providing hot water, saled in the markets, and comparing CO2 with the the other refrigerants, this article tells the typical diagram and the characteristic of the CO2transcritical cycle and anlyses the properties of CO2refrigeration transcritical cycle, the equipment exploitation and the security and reliability of the CO2transcritical system.The aim is to introduce the superiority of the application of CO2 transcritical cycle in heat pump water heater, and tell us the potentiality and the direction of CO2 transcritical cycle technology in China. Keywords CO2 transcritical cycle heat pump water heater0前言二氧化碳作为制冷剂已经超过100年。
超临界co2太阳能热发电中热化学储能反应器的传热机理研究
超临界co2太阳能热发电中热化学储能反应器的传热机理研究超临界二氧化碳（SC-CO2）太阳能热发电技术是一种高效、环保的新型发电技术，它利用太阳能集热器将太阳能转换为热能，再通过超临界二氧化碳的热力学特性进行发电。
而热化学储能反应器则是一种能够将热能转化为化学能储存起来的装置，它可以提高太阳能热发电系统的能量利用效率，实现能量的长期储存和稳定输出。
在超临界CO2太阳能热发电系统中，热化学储能反应器的传热机理研究至关重要。
传热是反应器内部热量传递的关键过程，它涉及到热量从热源到反应物的传递效率，直接影响到储能反应的速度和效果。
在热化学储能反应器中，传热主要通过热对流和热传导两种方式进行。
当超临界CO2流经反应器时，通过与反应物之间的对流作用，将热量传递给反应物。
同时，反应器内部的固体壁面也会通过热传导的方式将热量传递给反应物。
这两种传热方式共同作用下，实现了热量从热源到反应物的有效传递。
为了优化传热过程，提高储能反应器的性能，研究者们通常会采用先进的传热强化技术，如增加传热面积、优化流道设计、提高流体流速等。
这些措施能够有效地提高传热效率，加快储能反应的速度，从而提高整个太阳能热发电系统的能量利用效率。
总之，超临界CO2太阳能热发电中热化学储能反应器的传热机理研究对于提高系统性能具有重要意义。
通过深入研究和优化传热过程，我们可以进一步提高太阳能热发电系统的能量利用效率，推动可再生能源技术的发展和应用。
华能 超临界二氧化碳 光热
华能超临界二氧化碳光热华能是中国领先的能源企业之一，致力于推动清洁能源的发展和应用。
超临界二氧化碳光热技术是华能在该领域的一项重要创新。
下面将从人类的视角出发，深入探讨超临界二氧化碳光热技术的意义和应用。
超临界二氧化碳光热技术是一种利用太阳能和二氧化碳的热性质来发电的技术。
它通过集热器将太阳能转化为热能，然后利用超临界二氧化碳工质的热力循环，将热能转化为电能。
这项技术的最大特点是高效、环保和可持续。
超临界二氧化碳光热技术的高效性使之成为清洁能源领域的一大突破。
相比传统的光伏发电技术，超临界二氧化碳光热技术的光电转换效率更高，能够更好地利用太阳能资源。
而且，超临界二氧化碳工质的热力循环效率也较高，可以更充分地利用热能，提高发电效率。
超临界二氧化碳光热技术的环保性使之成为解决能源与环境之间矛盾的一种有效途径。
二氧化碳是主要的温室气体之一，对全球气候变化产生重要影响。
而超临界二氧化碳光热技术利用二氧化碳作为工质，将其循环利用，可以减少对大气的二氧化碳排放。
这对于缓解全球气候变化、改善环境质量具有重要意义。
超临界二氧化碳光热技术的可持续性也是其重要优势之一。
太阳能是一种取之不尽、用之不竭的能源，而且分布广泛。
利用太阳能发电，可以实现能源的可持续利用，减少对传统化石能源的依赖。
同时，超临界二氧化碳工质具有较好的循环性能，可以循环使用，减少对资源的消耗。
超临界二氧化碳光热技术在能源领域的应用前景广阔。
它可以广泛应用于发电、供热和热水等领域，为人们提供清洁、可持续的能源解决方案。
同时，该技术还可以与其他能源技术相结合，形成多能互补的能源系统，提高能源利用效率。
超临界二氧化碳光热技术是一项具有重要意义的能源创新。
它的高效性、环保性和可持续性使之成为解决能源与环境之间矛盾的一种有效途径。
华能作为中国领先的能源企业，将继续致力于超临界二氧化碳光热技术的研发和应用，推动清洁能源的发展，为构建美丽中国做出贡献。
超临界co2换热器介绍
超临界co2换热器介绍超临界CO2换热器是一种高效能的换热设备，广泛应用于能源领域的热能转换系统中。
它利用超临界CO2在压力和温度超过其临界点时的特性，实现了高效的换热过程。
本文将从工作原理、优势和应用领域几个方面进行介绍。
首先，让我们来了解超临界CO2换热器的工作原理。
超临界CO2换热器利用CO2在超临界状态下的独特性质，将热量从一个媒体传递到另一个媒体。
换热器内部的工质液态CO2在高温高压下进入超临界状态，此时其物理性质发生变化，使其具有较高的热传导能力和较低的粘度。
热量通过金属壁传递给CO2，然后再由CO2传递给另一个媒体。
这种换热方式具有高效、快速的特点，适用于各种热能转换系统。
超临界CO2换热器相较传统换热设备具有许多优势。
首先，由于超临界CO2的高热传导性，换热器的体积可以大大减小，节约了装置的空间。
其次，超临界CO2的传热效率非常高，可以实现快速且高效的热能转换。
再者，超临界CO2的临界温度相对较低，使得在高温环境下工作的换热器更加可靠且节能。
另外，由于超临界CO2对环境友好，其在大气中的排放量较小，减少了对环境的污染。
超临界CO2换热器在许多领域都有着广泛的应用。
首先，它被广泛应用于火力发电系统中。
通过将冷凝级和汽化级结合在一起，超临界CO2换热器可以提高火力发电站的效率，减少二氧化碳排放量。
此外，超临界CO2换热器还可以应用于核电站、工业炉窑以及化工生产过程中，实现能量的有效利用和废热的回收。
此外，超临界CO2换热器还可以用于太阳能、风能和生物质能等可再生能源的热能转换系统中，进一步促进清洁能源的发展。
综上所述，超临界CO2换热器是一种高效能的换热设备，利用CO2在超临界状态下的特性实现热能的传递。
其具有体积小、传热效率高、节能环保等优势，广泛应用于能源领域的热能转换系统中。
通过不断推进超临界CO2换热器的研发和应用，我们可以进一步提高能源利用效率，减少能源消耗，促进可持续发展。
超临界二氧化碳在变截面通道内强化换热机理研究
超临界二氧化碳在变截面通道内强化换热机理研究超临界二氧化碳（CO₂）在变截面通道内强化换热机理研究引言：换热是许多工业和科学领域中一个重要的过程，特别是在能源转化和热力学循环中。
近年来，超临界流体已成为一种具有潜力的换热介质，因其具有高比热容、低粘度、低致密度及压缩性等特点，再加上其高致压差，可以显著改善换热效率。
其中，超临界二氧化碳是一个备受关注的换热介质，其在变截面通道内的强化换热机理研究引起了广泛的兴趣。
1. 超临界二氧化碳在变截面通道内的性质超临界二氧化碳是当温度和压力超过其临界点（31.04℃和7.38MPa）时形成的状态。
这种状态下的CO₂具有一系列独特的物性，如高致压差、可压缩性以及能够表现出同时具有液、气两相特性的超临界态（即接近临界点时的物性行为）。
2. 强化换热机理的现有研究超临界二氧化碳在变截面通道内的强化换热机理研究已经得到了广泛的关注。
研究者们采用实验、数值模拟和数学建模等手段，对该机理进行了深入的探索。
通过这些研究，人们发现，超临界二氧化碳在变截面通道内的强化换热机理与流体的压缩性、传热系数以及温度梯度等因素密切相关。
3. 强化换热机理的影响因素3.1 压缩性对强化换热机理的影响：超临界二氧化碳具有较高的致压差，因此流体在变截面通道内产生的各种流动现象会引起温度和压力的变化，从而改变传热性能。
3.2 传热系数对强化换热机理的影响：传热系数是描述传热能力的重要参数，而超临界二氧化碳的传热系数受到多种因素的影响，如流体动力学、传质能力和传热界面的特性等。
3.3 温度梯度对强化换热机理的影响：温度梯度是导致换热的重要驱动力之一。
超临界二氧化碳在变截面通道内会产生不均匀的温度梯度，从而形成流体的剪切应力，促进换热。
4. 强化换热机理的应用前景超临界二氧化碳在变截面通道内的强化换热机理的研究为改善换热过程提供了新的途径。
这种机理的应用前景广阔，特别是在能源转化和热力学循环领域。
跨临界二氧化碳热热泵的应用
即使物质由气相变为液相的最高温度 叫临界温度。
每种物质都有一个特定的温度，在这 个温度以上，无论怎样增大压力，气态物 质不会液化，这个温度就是临界温度。
CO2作为制冷剂的重新出现是 由于CO2跨临界制冷循环的应 用。其循环过程如图 中的1-2‘3’-4‘-1所示。此时压缩机的吸 气压力低于临界压力，蒸发温
不可逆传热引起的损失减小。
四、二氧化碳热泵在汽车空调中应用研究
在汽车空调中，具有对环境友好性和优良 的热物理特性的天然工质CO2与其他制冷 剂相比有独特优势。近年来，美国、欧洲 和日本等发达国家和地区的研究者们不断 尝试将CO2应用于各种可能的制冷、空调 和热泵系统。无毒、不可燃的二氧化碳制 冷剂将是下一代汽车空调的首选。
2.3 传输性质
在超临界压力下，二氧化碳具有比热大，导热 系数高，动力粘度小的特点,这对流动和传热都是 十分有利的。在实际制冷(热)系统中，蒸发器不 可避免地存在着压力损失，这个压力损失将使系 统的平均蒸发温度降低,从而降低系统的 COP。
一般规定,制冷工质通过蒸发器的压力损失不 应该超过与蒸发温度变动1℃所对应的压力变化。 而不同的工质饱和温度曲线的斜率是不同的,因此 对于不同工质,蒸发器允许的压降是不同的。二氧 化碳的饱和压力曲线的斜率大于其它常用的制冷 工质,在相同的饱和温度降下,二氧化碳蒸发器所允 许的压降较大。
跨临界二氧化碳热热泵的应用
目录
一、 引言 二、 二氧化碳工质的综合评价 三、 二氧化碳的跨临界循环 四、 二氧化碳热泵在汽车空调中的应用研究 五、 二氧化碳的应用前景及问题 六、 结束语
一、 引言
当前环境问题已成为一个重要的全球问题,
其中臭氧层破坏和温室效应问题直接关系
到人类的健康和生存,引起了人们的高度重
超临界二氧化碳换热器应用
超临界二氧化碳换热器应用当温度和压力达到临界点时，二氧化碳就进入了临界状态，超临界状态下的二氧化碳出现为一种即非气体又非液体的状态。
超临界二氧化碳具有特殊性质：粘度低、密度高，对高聚物具有很强的溶胀和扩散能力，安全非易燃易爆，无毒无腐蚀性。
超临界二氧化碳的特殊性质直接促成它在各个领域中广泛使用，其在能源领域获得很好的应用效果。
作为环境友好型工质，CO2有着诱人的物理和输运特性，将超临界CO2用于布雷顿循环发电系统，通过消耗较低的压缩功，能够实现较高的系统热效率，在新一代核能、太阳能、地热、工业余热回收等领域具有极为广阔的应用前景。
超临界二氧化碳循环模式包括取热器、高温回热器、低温回热器、冷却器等换热器。
换热器作为超临界二氧化碳发电系统中的关键设备，是数量最多、体积最大、成本最高的设备，其综合性能对系统效率提升与安全稳定运行至关重要。
2018年中国科学院工程热物理研究所承担的我国首座“双回路全温全压超临界二氧化碳换热器综合试验测试平台”在廊坊中试基地建成。
其高效紧凑印刷电路板式换热器可在极端环境下运行（温度高于900℃，压力高于60MPa），且比表面积大于2500m2/m3。
相同热负荷条件下，PCHE体积大约为壳管式换热器的1/5。
而且，换热器热侧出口温度和冷侧入口温度的差值能够接近1K，而壳管式换热器一般在12K以上。
图1超临界二氧化碳换热器综合试验测试平台在相同的输出功率的情况下，超临界二氧化碳涡轮尺寸大约是蒸汽涡轮的1/10，从而导致整个系统结构紧凑、投资成本低。
但由于整个系统运行压力高，且占地面积小，因而传统换热器，如壳管式换热器，板翅式换热器等，均不再适用。
2020年中国船舶集团有限公司七二五所联合中核集团原子能院、合肥通用机械研究院有限公司研制的我国首台液态金属钠-超临界二氧化碳印刷板式换热器(PCHE)顺利通过专家组验收，产品技术达到国际先进水平。
PCHE作为一种颠覆性的紧凑高效微通道换热器，具有换热效率高、耐低温高温、耐高压、可靠性高等优势。
超临界二氧化碳换热
超临界二氧化碳换热
超临界二氧化碳换热是指使用超临界（超临界，也称为临界点附近或者过临界）二氧化碳作为工质进行热能交换的过程。
超临界二氧化碳具有特殊的热物性，以及较高的临界点和某些气体性质，使得它在换热过程中具有一些独特的优势。
与常规工质（例如水蒸气）相比，超临界二氧化碳的换热过程具有以下几个特点：
1. 高热导率：超临界二氧化碳的热导率较高，能够快速传递热能，提高换热效率。
2. 可调节性：超临界二氧化碳的物性（如压力、温度）可以通过调节工作条件来控制，实现换热过程的灵活性和可控性。
3. 较低的相变潜热：与水蒸气相比，超临界二氧化碳的相变潜热较低，使得换热设备的尺寸和能耗都可以减小。
4. 较低的压缩功耗：超临界二氧化碳的压缩功耗较低，使得换热系统的运行成本相对较低。
由于这些特点，超临界二氧化碳在一些领域的换热应用中具有广阔的前景，例如高效电力发电系统、化学工艺过程中的热能回收等。
超临界二氧化碳循环发电关键技术研发应用
超临界二氧化碳循环发电关键技术研发应用超临界二氧化碳循环发电是一种高效、环保的发电技术，具有巨大的潜力和广阔的应用前景。
本文将重点探讨超临界二氧化碳循环发电的关键技术研发和应用。
一、超临界二氧化碳循环发电的基本原理超临界二氧化碳循环发电技术是利用超临界二氧化碳作为工质，在高温高压条件下进行循环，实现能量的转换和利用。
其基本原理是通过将二氧化碳加热至临界温度和临界压力以上，使其达到超临界状态，然后经过压缩、加热、膨胀等过程，最终驱动涡轮发电机组产生电能。
二、超临界二氧化碳循环发电的关键技术研发1. 超临界二氧化碳循环工质的选择：选择适合超临界二氧化碳循环的工质，具有良好的热物性和稳定性，能够在高温高压条件下保持较高的效率和可靠性。
2. 高温高压设备的设计：设计和开发适应超临界二氧化碳循环工作条件的高温高压设备，包括加热器、膨胀机、压缩机等，确保设备能够稳定运行并具有较高的效率。
3. 热力系统的优化：通过优化热力系统的结构和参数，提高能量的利用率和系统的效率，减少能源消耗和排放。
4. 循环过程的控制与调节：研发先进的控制与调节系统，实现对超临界二氧化碳循环过程的精确控制和调节，保证系统的稳定性和安全性。
5. 热力系统的集成与优化：将超临界二氧化碳循环发电技术与其他能源技术进行集成，如太阳能、风能等，提高系统的综合效益和可持续发展能力。
三、超临界二氧化碳循环发电的应用前景超临界二氧化碳循环发电技术具有广泛的应用前景。
首先，它可以用于传统的燃煤发电和天然气发电，提高发电效率和减少二氧化碳排放。
其次，超临界二氧化碳循环发电技术可以与可再生能源技术结合，如太阳能、风能等，形成混合能源发电系统，实现能源的多元化和可持续发展。
此外，超临界二氧化碳循环发电技术还可以应用于工业生产过程中的余热利用和废热回收，提高能源利用效率和资源利用率。
总结起来，超临界二氧化碳循环发电技术的关键技术研发和应用具有重要的意义和价值。
核反应堆超临界二氧化碳布雷顿循环中的印刷电路板换热器
Science &Technology Vision 科技视界0引言(SCO 2),,,。
SCO 2,。
1SCO 2。
,,。
图1简单反应堆SCO 2布雷顿循环流程图SCO 2,,,50%。
SCO 2,。
,。
(PCHE)。
,1/6。
,PCHE ,,,。
,PCHE SCO 2。
1PCHE 的流道形状及结构研究[1-3]PCHE “-Z -S -”,。
1。
表1四种典型的流道形状1.1平直流道SCO 2,。
SCO 2PCHE 。
PCHE ,SCO 2。
,SCO 21.2~1.5。
:PCHE ,。
1.2Z 字形流道Z 。
,,Z ,,。
,Z 核反应堆超临界二氧化碳布雷顿循环中的印刷电路板换热器曾涛秦婧方华伟李沛颖韩冰(1.中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室,四川成都610213;2.东方电气集团东方锅炉股份有限公司,四川成都643001)【摘要】与蒸汽朗肯循环相比,应用于核反应堆的超临界二氧化碳(SCO 2)布雷顿循环。
具有更加紧凑的结构,能够达到更高的效率。
PCHE 是其最核心的部件,文章对PCHE 四种典型流道结构的特点及其原理,进行了详细的阐述。
并基于目前研究存在的问题,提出了进一步深入研究的几点展望供参考。
【关键词】核反应堆;超临界二氧化碳;布雷顿循环;印刷电路板换热器中图分类号:TM50文献标识码:ADOI :10.19694/ki.issn2095-2457.2021.12.49作者简介:曾涛(1987—),男,湖南娄底人,工程师,硕士,从事核电系统设计工作。
14716%,。
Kim Z PCHE(,),。
Z SCO2:Z,,。
Z110°~130°,。
(/),Z,1,PCHE。
,SCO2,。
1.3S形流道TsuzukiZ PCHE,Z,。
Z PCHE,S。
ZS:S,Z。
,SZ。
Ngo S PCHE。
S Z PCHE,:Z S,S Z S,,,。
Tsuzuki,,。
超临界二氧化碳布雷顿循环在核能领域的应用
超临界二氧化碳布雷顿循环在核能领域的
应用
超临界二氧化碳布雷顿循环是一种新型的能源转换技术，它可以在核能领域得到广泛应用。
该技术利用超临界二氧化碳作为工质，通过高温高压的方式将核能转化为电能，具有高效、安全、环保等优点。
在传统的核能发电中，常用的是蒸汽发电机组，但是这种方式存在着一些问题，比如效率低、安全性差等。
而超临界二氧化碳布雷顿循环则可以有效地解决这些问题。
它利用超临界二氧化碳的高压高温特性，将核能转化为电能，同时还可以实现高效、安全、环保的发电过程。
超临界二氧化碳布雷顿循环的工作原理是将超临界二氧化碳作为工质，通过高温高压的方式将核能转化为电能。
在这个过程中，超临界二氧化碳的物理性质会发生变化，从而实现了高效的能量转换。
同时，由于超临界二氧化碳的密度较大，可以减小发电机组的体积，提高发电效率。
超临界二氧化碳布雷顿循环在核能领域的应用具有广泛的前景。
它可以提高核能发电的效率，减少能源消耗，同时还可以减少对环境的污染。
此外，由于超临界二氧化碳的高压高温特性，可以实现更加安全的发电过程，减少事故的发生。
超临界二氧化碳布雷顿循环是一种新型的能源转换技术，可以在核能领域得到广泛应用。
它具有高效、安全、环保等优点，可以提高核能发电的效率，减少能源消耗，同时还可以减少对环境的污染。
随着技术的不断发展，相信超临界二氧化碳布雷顿循环在核能领域的应用会越来越广泛。
二氧化碳超临界流体适用范围
二氧化碳超临界流体适用范围
二氧化碳超临界流体是一种具有广泛应用前景的特殊流体。
它具有很强的溶解能力和传热能力，能有效地用作液体和气体萃取、蒸馏、干燥、液液萃取和反应器等设备中的介质，因此二氧化碳超临界流体在工业界得到了广泛应用。
二氧化碳超临界流体的应用范围是非常广泛的，它可以应用于不同的领域，如化工、制药、纺织、电子等行业。
首先，二氧化碳超临界流体可应用于化工行业，因为它可以有效帮助化工企业提高使用的物料的效率，这样可节省成本。
另外，二氧化碳超临界流体对污水净化有着独特的优势，可以有效去除污水中的有毒物质，减少污染。
此外，这种流体还可以用于隔离温度敏感物质，以提高物料品质和生物利用率。
此外，二氧化碳超临界流体还可以应用于制药行业。
它可以将活性成分从植物单体，高分子聚合物和液体体系中分离，从而提前药物的活性成分，更安全和有效地生产药物。
此外，它还可以用于超临界液液萃取，将有毒物质从有益物质中有效分离出来。
此外，二氧化碳超临界流体也可用于纺织企业，它可以帮助纺织厂将纤维从衣料中有效分离，从而提高产品质量和生产效率，减少纺织企业的生产成本。
再者，二氧化碳超临界流体还可以用于吹塑行业，它可以有效地将其中的混合物分离出来，减少成本，提高产品质量。
最后，二氧化碳超临界流体也可以应用于电子工业，它可以将微型元件有效分离，减少生产成本，提高产品的灵活性和可靠性。
超临界二氧化碳布雷顿循环中的印刷电路板式换热器
2019年第12期(总第171期)ENERGY AND ENERGY CONSERVATION2019年12月技术研究超临界二氧化碳布雷顿循环中的印刷电路板式换热器刘治京，’史香银，位召祥，宋晶晶(中广核研究院有限公司，广东深圳518120)摘要：印刷电路板式换热器(PCHE)作为一种新型微通道紧凑式换热器，适用于高温高压等苛刻条件，在新一代核能发电、太阳能光热发电、氢能等领域应用潜力巨大。
分析论述了PCHE的特点和优势，从热力设计和制造加工两方面对PCHE的国内外主要研究进展进行了梳理，就PCHE的通道设计、介质强化传热、制造加工技术及应用材料等关键问题展开分析评述，提出了现阶段研究存在的不足，以期为PCHE的深入研究提供参考。
关键词：印刷电路板式换热器；热力设计；制造加工中图分类号：TK172文献标识码：A文章编号：2095-0802-(2019)12-0149-04Printed Circuit Heat Exchanger in S-CO2Breton CycleLIU Zhijing,SHI Xiangkun,WEI Zhaoxiang,SONG Jingjing(China Nuclear Power Technology Research Institute Co.,Ltd.,Shenzhen518120,Guangdong,China) Abstract:Printed circuit heat exchanger(PCHE)is a new type of microchannel and compact heat exchanger,which is suitable for harsh conditions such as high temperature and high pressure.It has great potential in the fields of new generation nuclear power,solar thermal power generation and hydrogen energy.This paper analyzed and discussed the characteristics and advantages of PCHE,summarized the main research progress of PCHE at home and abroad from two aspects of thermal design and manufacturing,analyzed and commented the key problems of PCHE such as channel design,medium heat transfer enhancement, manufacturing and processing technology and applied materials,and proposed the deficiencies in the current research.Its purpose is to provide reference for the further research of PCHE.Key words：printed circuit heat exchanger;thermal design;manufacturing0引言超临界二氧化碳(S-COj布雷顿循环是一种以超临界C()2作为循环介质的布雷顿热力循环，能在500~ 900T范围内提供较高的能量转换效率，且具备设备结构紧凑、尺寸小的优点，在核反应堆、光热发电、余热利用等领域备受关注。
超临界二氧化碳布雷顿循环印刷电路板式换热器特性的模拟与试验研究
展望
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通过对PCHE在scCO2布雷顿循环中的性能进行模拟与试验研究，可以丰富和发展传热学和热力学的研究内容，为新型高效节能换热器的设计和优化提供理论指导。
理论意义
研究成果可应用于高效、紧凑、轻质的航空航天、电子设备冷却等领域，对国家能源安全和可持续发展具有重要意义。
应用价值
研究意义
研究现状与问题
02
03
研究内容
01
02
03
04
05
06
研究方法
对比分析法
综合分析法
实验研究法
文献综述法
模拟分析法
模拟研究与结果分析
04
使用Fluent软件进行数值模拟
01
利用Fluent软件对超临界二氧化碳布雷顿循环印刷电路板式换热器的流动和传热过程进行模拟，以获得换热器的性能参数和内部流场分布。
模拟研究
建立模型与设定边界条件
05
超临界二氧化碳布雷顿循环印刷电路板式换热器，各部件性能参数，模拟软件等。
试验材料
利用模拟软件对换热器进行特性模拟，通过改变运行参数，观察换热器性能的变化情况。
试验方法
在保证其他参数恒定的前提下，分别改变进气温度、压力、流速等参数，对换热器的性能进行模拟，并对结果进行分析。
试验过程
试验研究
结果分析
研究背景
超临界二氧化碳（scCO2）
作为一种新型的热力学介质，scCO2具有独特的物性，如高密度、低粘度、高扩散性等，使其在布雷顿循环中具有很高的应用潜力。
印刷电路板式换热器（PCHE）
PCHE作为一种新型的紧凑型换热器，具有高传热效率、低压力损失、易于模块化等优点，在航空航天、电子设备冷却等领域有广泛的应用前景。
超临界co2布雷顿循环
超临界co2布雷顿循环
超临界CO2布雷顿循环（Supercritical CO2 Brayton Cycle）是
一种利用超临界CO2作为工作介质的热力循环系统。
该循环
系统主要包括压缩机、换热器、膨胀机和冷凝器等组件。
在超临界CO2布雷顿循环中，超临界CO2是在高压和高温条
件下存在的CO2相，具有较高的热力学性能，使其成为一种
理想的工作介质。
相比于传统的蒸汽循环系统，超临界CO2
布雷顿循环能够提供更高的热能转换效率和更紧凑的系统设计。
在该循环中，压缩机将低温、低压的CO2气体压缩到临界点
以上的超临界状态，然后将高温、高压的CO2输送至换热器。
换热器中，CO2向外界散热并降温，然后进入膨胀机进行膨胀。
在膨胀过程中，CO2释放出部分能量，并驱动发电机产
生电能。
最后，被膨胀后的低温、低压CO2经过冷凝器冷却
并压缩，重新进入循环系统。
超临界CO2布雷顿循环具有多种优点，包括较高的热能转换
效率、较低的环境影响、较小的系统体积、较低的能源消耗等。
因此，它被广泛应用于发电厂、工业生产中的余热利用、CO2捕获和封存等领域。
超临界二氧化碳布雷顿循环回收燃气轮机余热 实例
超临界二氧化碳（sCO2）布雷顿循环是一种新兴的能源回收技术，它可以用于回收燃气轮机的余热。
布雷顿循环利用超临界二氧化碳作为工质，在高温高压下实现高效的能量转换，因此在能源回收领域具有广阔的应用前景。
本文将结合实例，讨论超临界二氧化碳布雷顿循环回收燃气轮机余热的技术原理、优势和挑战。
1. 技术原理1.1 超临界二氧化碳布雷顿循环超临界二氧化碳布雷顿循环是一种闭式循环系统，利用超临界状态的二氧化碳来实现能量转换。
在超临界状态下，二氧化碳的密度较大，导致其压缩过程中产生较少的熵增，从而提高了循环的效率。
超临界二氧化碳的特性使其能够在较低温度下发生相变，因此可以用于吸收和释放余热。
1.2 燃气轮机余热回收燃气轮机在工作过程中会产生大量的余热，通常这些余热会被直接释放到大气中而造成能源的浪费。
利用超临界二氧化碳布雷顿循环可以将这些余热回收，通过高效的能量转换将其转化为电力或其他形式的有用能量。
2. 实例分析2.1 实例背景某工业厂区拥有多台燃气轮机，每台燃气轮机在运行过程中会产生大量余热，而目前这些余热大部分被浪费掉。
为了提高能源利用效率，厂区决定引入超临界二氧化碳布雷顿循环技术，对燃气轮机的余热进行回收利用。
2.2 实施方案首先对燃气轮机进行改造，将余热回收装置与超临界二氧化碳布雷顿循环系统相结合。
改造后，余热将被用来加热二氧化碳，将其转化为高温高压的二氧化碳气流，然后通过涡轮机和发电机将其转化为电力。
该电力可以用于厂区自身的生产设备，也可以输送到电全球信息站。
2.3 技术效果经过实施，燃气轮机的余热得到了有效回收，与此超临界二氧化碳布雷顿循环系统也实现了高效的能量转换。
通过实验数据的监测与统计，厂区的能源利用效率有了显著提高，不仅为厂区节约了大量的能源成本，还为环境保护做出了积极贡献。
3. 优势和挑战3.1 优势超临界二氧化碳布雷顿循环回收燃气轮机余热具有以下优势：- 高效能量转换：利用超临界二氧化碳的特性，实现了高效能量转换，提高了能源回收的效率。
超临界co2的应用场景
超临界co2的应用场景超临界CO2（Supercritical CO2）是一种特殊状态下的二氧化碳，具有独特的物理和化学性质，因此在许多领域都有广泛的应用。
本文将介绍超临界CO2的应用场景。
1. 超临界CO2在制备纳米材料方面的应用超临界CO2在纳米材料的制备过程中起着重要的作用。
通过调节超临界CO2的温度和压力，可以控制纳米材料的粒径、形状和分散性。
这种方法不仅能够制备出高质量的纳米材料，还能够避免有机溶剂的使用，减少对环境的污染。
2. 超临界CO2在药物提取和纯化方面的应用超临界CO2具有较低的临界温度和临界压力，使其在药物提取和纯化过程中成为一种理想的溶剂。
与传统的有机溶剂相比，超临界CO2具有较高的溶解力和可调控性。
因此，利用超临界CO2可以高效地提取药物中的有效成分，并且提取后的产物纯度高，不含有机溶剂残留。
3. 超临界CO2在石油开采方面的应用超临界CO2作为一种非常稳定的介质，可以用于石油开采过程中的地层改造和增油。
在注入地层中，超临界CO2可以提高油藏的渗透性，改善油的流动性，从而提高采油效果。
此外，超临界CO2还可以用于地层压裂，以增加地下储层的渗透性，从而提高石油开采效率。
4. 超临界CO2在食品加工中的应用超临界CO2在食品加工中具有广泛的应用。
例如，超临界CO2可以用作食品中的溶剂，用于提取咖啡因、香料和色素等物质。
与传统的有机溶剂相比，超临界CO2溶剂的使用更加安全，并且在提取过程中不会对食品的品质产生影响。
此外，超临界CO2还可以用作食品的杀菌剂和保鲜剂，可以有效地抑制食品中的微生物生长，延长食品的保鲜期。
5. 超临界CO2在环境保护中的应用超临界CO2是一种环保的溶剂，与传统的有机溶剂相比，其对环境的污染更小。
在化工生产过程中，使用超临界CO2可以减少有机溶剂的使用量，降低废水和废气的排放。
此外，超临界CO2还可以用于回收和再利用废弃物，实现资源的循环利用。
总结起来，超临界CO2具有广泛的应用场景，包括纳米材料制备、药物提取和纯化、石油开采、食品加工和环境保护等领域。
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超临界二氧化碳换热器应用
当温度和压力达到临界点时，二氧化碳就进入了临界状态，超临界状态下的二氧化碳出现为一种即非气体又非液体的状态。
超临界二氧化碳具有特殊性质：粘度低、密度高，对高聚物具有很强的溶胀和扩散能力，安全非易燃易爆，无毒无腐蚀性。
超临界二氧化碳的特殊性质直接促成它在各个领域中广泛使用，其在能源领域获得很好的应用效果。
作为环境友好型工质，CO2有着诱人的物理和输运特性，将超临界CO2用于布雷顿循环发电系统，通过消耗较低的压缩功，能够实现较高的系统热效率，在新一代核能、太阳能、地热、工业余热回收等领域具有极为广阔的应用前景。
超临界二氧化碳循环模式包括取热器、高温回热器、低温回热器、冷却器等换热器。
换热器作为超临界二氧化碳发电系统中的关键设备，是数量最多、体积最大、成本最高的设备，其综合性能对系统效率提升与安全稳定运行至关重要。
2018年中国科学院工程热物理研究所承担的我国首座“双回路全温全压超临界二氧化碳换热器综合试验测试平台”在廊坊中试基地建成。
其高效紧凑印刷电路板式换热器可在极端环境下运行（温度高于900℃，压力高于60MPa），且比表面积大于2500m2/m3。
相同热负荷条件下，PCHE体积大约为壳管式换热器的1/5。
而且，换热器热侧出口温度和冷侧入口温度的差值能够接近1K，而壳管式换热器一般在12K以上。
在相同的输出功率的情况下，超临界二氧化碳涡轮尺寸大约是蒸汽涡轮的1/10，从而导致整个系统结构紧凑、投资成本低。
但由于整个系统运行压力高，且占地面积小，因而传统换热器，如壳管式换热器，板翅式换热器等，均不再适用。
2020年中国船舶集团有限公司七二五所联合中核集团原子能院、合肥通用机械研究院有限公司研制的我国首台液态金属钠-超临界二氧化碳印刷板式换热器(PCHE)顺利通过
专家组验收，产品技术达到国际先进水平。
PCHE作为一种颠覆性的紧凑高效微通道换热器，具有换热效率高、耐低温高温、耐高压、可靠性高等优势。
近年来杭州沈氏节能科技股份有限公司研发出高效紧凑式微通道换热器，具有高完整性扩散结合结构的高效换热器。
扩散结合成就了换热器耐高低温和出色的机械性能，使其成为唯一可用于超临界二氧化碳（SCO₂）循环中的最佳换热器。
图1高效紧凑式微通道换热器
特点：超耐高温高压，适用于高温高压等苛刻条件；换热面积大，可达1000m²/m³;采用扩散焊接技术，焊接强度大，机械性能出色；且耐腐蚀，可靠性高，体积小。
适用于高温高压下的发电循环；印刷电路板式换热器作为一种新型微通道紧凑式换热器,适用于高温高压等苛刻条件,在新一代核能发电、太阳能光热发电、氢能等领域应用潜力巨大。