超临界二氧化碳布雷顿循环效率分析
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郑 开 云
（ 上 海发 电设备 成 套设 计研 究 院有 限责任 公 司 ， 上海 ２ ０ ０ ２ ４ ０ ）
摘 要： 以 带 回热 的 简单 超 临 界 二 氧 化 碳 （ Ｓ － Ｃ Ｏ ） 布雷顿循 环为研 究对象 ， 详 细 阐 述 了 循 环 效 率 的分 析
计算 方 法 和 过 程 ， 讨 论 了透 平 人 口温度 和 压 力 、 压 缩 机 入 口温 度 和 压 比 、 透 平和压缩 机效率 、 回热器效 率、 压
ｉ ｍ ｐｒ ｏｖｅ ｓ ｔ ｈｅ ｃｙ ｃ ｌ ｅ ｅ ｆ ｆ ｉ ｃｉ ｅ ｎｃ ｙ．
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｄｓ ：ｓ ｕ ｐｅ ｒ ｃ ｒ ｉ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｃ ａ ｒ ｂ ｏｎ ｄｉ ｏｘ ｉ ｄ ｅ；Ｂｒ ａ ｙｔ ｏｎ ｃ ｙ ｃ ｌ ｅ； ｅ ｆ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎｃ ｙ
ｆ ｏｌ ｌ ｏ ｗｉ ｎ ｇ ｆ ａ ｃ ｔ ｏｒ ｓ ｏｎ ｔ ｈｅ ｃ ｙｃ ｌ ｅ ｅ ｆ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅｎ ｃｙ ｗ ｅ ｒ ｅ ａ ｎａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ， ｓ ｕ ｃ ｈ ａ ｓ ｔ ｈｅ ｉ ｎｌ ｅ ｔ ｔ ｅ ｍ ｐｅ ｒ ａ ｔ ｕｒ ｅ ａ ｎｄ ｐｒ ｅｓ ｓ ｕｒ ｅ ｏｆ
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超 临界 二氧 化碳 （ Ｓ － Ｃ Ｏ 。 ） 布 雷 顿 循 环 的研 究
布雷 顿循环 为研 究 对 象 ， 详 细 阐述 了循 环效 率 的 分 析计 算方 法 和过 程 ， 讨 论 了透 平 人 口温度 和 压 力、 压缩 机 入 口温度 和 压 比、 透 平 和压 缩 机 效 率 、 回热器 效率 、 压 损等 因素 对循 环 效 率 的影 响 。 由 于 Ｃ Ｏ 等压 比热 在高压 侧 大于 低压 侧 ， 导致 温 差 最 小 的位置 （ “ 夹点” ） 可能 出现在 回热 器 内部 ， 无
ｃ ｙｃ ｌ ｅ ｓ ｈｏ ｗｓ ｔ ｈａ ｔ ｔ ｈｉ ｓ ｃ ｙ ｃ ｌ ｅ ｉ ｓ ａ ｂｌ ｅ ｔ ｏ ｓ ｏｌ ｖｅ ｔ ｈｅ ｐｒ ｏｂｌ ｅ ｍ ｏ ｆ ｐｉ ｎ ｃ ｈ ｐ ｏｉ ｎ ｔ ａ ｎｄ， ａ ｓ ａ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ，ｉ ｔ ｓ ｉ ｇ ｎｉ ｆ ｉ ｃ ａ ｎｔ ｌ ｙ
损 等 因 素 对 循 环 效 率 的 影 响 。进 一 步 对 于 再 压 缩 循 环 的 分析 表 明 ， 再压缩循环 可解决“ 夹点” 问题 ， 从 而 显 著
提 高循环效率 。
关键 词 ： 超 临 界 二 氧 化 碳 ；布 雷 顿 循 环 ； 效 率
中图分类号 ： ＴＫ１ ２ １ 文献标志码 ： Ａ 文章 编 号 ： １ ６ ７ １ — ０ ８ ６ Ｘ（ ２ ０ １ ７ ） ０ ５ — ０ ３ ０ ５ — ０ ５
（ Ｓ ｈａ ｎｇ ｈ ａ ｉ Ｐｏ ｗｅ ｒ Ｅｑ ｕｉ ｐｍ ｅ ｎｔ Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ Ｃｏ． ，Ｌｔ ｄ． ，Ｓ ｈ ａ ｎ ｇ ｈａ ｉ ２ ０ ０ ２ ４ ０，Ｃｈｉ ｎａ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔａ ｋｉ ｎｇ ｔ ｈｅ ｓ ｉ ｍ ｐｌ ｅ ｓ ｕ ｐｅ ｒ ｃ ｒ ｉ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｃ ａ ｒ ｂｏ ｎ ｄｉ ｏｘ ｉ ｄ ｅ（ Ｓ — ＣＯ ｚ ） Ｂｒ ａ ｙ ｔ ｏｎ ｃｙ ｃ ｌ ｅ ｗｉ ｔ ｈ ｒ ｅ ｃ ｕ ｐｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏｎｌ ｅ ｔ ｔ ｅｍ ｐｅ ｒ ａ ｔ ｕｒ ｅ ａｎ ｄ ｐｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｏｆ ｃ ｏｍ ｐｒ ｅ ｓ ｓ ｏｒ ， ｅｆ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅｎｃ ｙ ｏｆ ｔ ｕｒ ｂｉ ｎｅ ａ ｎｄ ｃ ｏ ｍｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｏｒ，
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法 实现 理想 的 回热效 果 ， 所 以简 单 Ｓ — Ｃ Ｏ 布 雷 顿
始于 ２ ０世纪 ４ Ｏ年 代 ， 在 ２ ｏ世 纪 ６ Ｏ 一７ ０年 代 取
第３ １ 卷第 ５ 期 ２ ０ １ ７年 ９ 月
发 也 淡 备
ＰＯＷ Ｅ Ｒ ＥＱＵＩ Ｐ Ｍ ＥＮＴ
Ｖｏ Ｉ ． ３ １．Ｎｏ ． ５ Ｓｅ ｐ ｔ ．２ ０１ ７
， ’’’’’’’’’’、
２ 研究与分析 ：
Ｉ 。 ． ． Ｉ 。 ． Ｉ ． Ｉ ‘
超 临 界 二 氧 化 碳 布 雷 顿 循 环 效 率 分 析
Ｅｆ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎｃ ｙ Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｆ ｏ ｒ Ｓ ｕ ｐｅ ｒ ｃ ｒ ｉ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ Ｃａ ｒ ｂ ｏ ｎ Ｄｉ ｏ ｘ ｉ ｄ ｅ Ｂｒ ａ ｙ ｔ ｏ ｎ Ｃｙ ｃ ｌ ｅ ｓ
Ｚｈ ｅ ｎ ｇ Ｋａ ｉ ｙ ｕ ｎ
（ 上 海发 电设备 成 套设 计研 究 院有 限责任 公 司 ， 上海 ２ ０ ０ ２ ４ ０ ）
摘 要： 以 带 回热 的 简单 超 临 界 二 氧 化 碳 （ Ｓ － Ｃ Ｏ ） 布雷顿循 环为研 究对象 ， 详 细 阐 述 了 循 环 效 率 的分 析
计算 方 法 和 过 程 ， 讨 论 了透 平 人 口温度 和 压 力 、 压 缩 机 入 口温 度 和 压 比 、 透 平和压缩 机效率 、 回热器效 率、 压
ｉ ｍ ｐｒ ｏｖｅ ｓ ｔ ｈｅ ｃｙ ｃ ｌ ｅ ｅ ｆ ｆ ｉ ｃｉ ｅ ｎｃ ｙ．
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｄｓ ：ｓ ｕ ｐｅ ｒ ｃ ｒ ｉ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｃ ａ ｒ ｂ ｏｎ ｄｉ ｏｘ ｉ ｄ ｅ；Ｂｒ ａ ｙｔ ｏｎ ｃ ｙ ｃ ｌ ｅ； ｅ ｆ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎｃ ｙ
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超 临界 二氧 化碳 （ Ｓ － Ｃ Ｏ 。 ） 布 雷 顿 循 环 的研 究
布雷 顿循环 为研 究 对 象 ， 详 细 阐述 了循 环效 率 的 分 析计 算方 法 和过 程 ， 讨 论 了透 平 人 口温度 和 压 力、 压缩 机 入 口温度 和 压 比、 透 平 和压 缩 机 效 率 、 回热器 效率 、 压 损等 因素 对循 环 效 率 的影 响 。 由 于 Ｃ Ｏ 等压 比热 在高压 侧 大于 低压 侧 ， 导致 温 差 最 小 的位置 （ “ 夹点” ） 可能 出现在 回热 器 内部 ， 无
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损 等 因 素 对 循 环 效 率 的 影 响 。进 一 步 对 于 再 压 缩 循 环 的 分析 表 明 ， 再压缩循环 可解决“ 夹点” 问题 ， 从 而 显 著
提 高循环效率 。
关键 词 ： 超 临 界 二 氧 化 碳 ；布 雷 顿 循 环 ； 效 率
中图分类号 ： ＴＫ１ ２ １ 文献标志码 ： Ａ 文章 编 号 ： １ ６ ７ １ — ０ ８ ６ Ｘ（ ２ ０ １ ７ ） ０ ５ — ０ ３ ０ ５ — ０ ５
（ Ｓ ｈａ ｎｇ ｈ ａ ｉ Ｐｏ ｗｅ ｒ Ｅｑ ｕｉ ｐｍ ｅ ｎｔ Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ Ｃｏ． ，Ｌｔ ｄ． ，Ｓ ｈ ａ ｎ ｇ ｈａ ｉ ２ ０ ０ ２ ４ ０，Ｃｈｉ ｎａ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔａ ｋｉ ｎｇ ｔ ｈｅ ｓ ｉ ｍ ｐｌ ｅ ｓ ｕ ｐｅ ｒ ｃ ｒ ｉ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｃ ａ ｒ ｂｏ ｎ ｄｉ ｏｘ ｉ ｄ ｅ（ Ｓ — ＣＯ ｚ ） Ｂｒ ａ ｙ ｔ ｏｎ ｃｙ ｃ ｌ ｅ ｗｉ ｔ ｈ ｒ ｅ ｃ ｕ ｐｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏｎｌ ｅ ｔ ｔ ｅｍ ｐｅ ｒ ａ ｔ ｕｒ ｅ ａｎ ｄ ｐｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｏｆ ｃ ｏｍ ｐｒ ｅ ｓ ｓ ｏｒ ， ｅｆ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅｎｃ ｙ ｏｆ ｔ ｕｒ ｂｉ ｎｅ ａ ｎｄ ｃ ｏ ｍｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｏｒ，
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法 实现 理想 的 回热效 果 ， 所 以简 单 Ｓ — Ｃ Ｏ 布 雷 顿
始于 ２ ０世纪 ４ Ｏ年 代 ， 在 ２ ｏ世 纪 ６ Ｏ 一７ ０年 代 取
第３ １ 卷第 ５ 期 ２ ０ １ ７年 ９ 月
发 也 淡 备
ＰＯＷ Ｅ Ｒ ＥＱＵＩ Ｐ Ｍ ＥＮＴ
Ｖｏ Ｉ ． ３ １．Ｎｏ ． ５ Ｓｅ ｐ ｔ ．２ ０１ ７
， ’’’’’’’’’’、
２ 研究与分析 ：
Ｉ 。 ． ． Ｉ 。 ． Ｉ ． Ｉ ‘
超 临 界 二 氧 化 碳 布 雷 顿 循 环 效 率 分 析
Ｅｆ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎｃ ｙ Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｆ ｏ ｒ Ｓ ｕ ｐｅ ｒ ｃ ｒ ｉ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ Ｃａ ｒ ｂ ｏ ｎ Ｄｉ ｏ ｘ ｉ ｄ ｅ Ｂｒ ａ ｙ ｔ ｏ ｎ Ｃｙ ｃ ｌ ｅ ｓ
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