超临界二氧化碳布雷顿循环做功系统技术方案

本实用新型专利技术涉及热能利用技术领域，尤其涉及一种超临界二氧化碳布雷顿循环做功系统。其包括：吸热系统，热循环做功系统，其包括高温泵、低温泵、管道、换热器以及做功系统；换热器为印刷电路板换热器，其包括多个换热板，换热板包括熔盐换热板和超临界二氧化碳换热板；熔盐换热板设有熔盐流道，超临界二氧化碳换热板设有超临界二氧化碳流道；熔盐流道、超临界二氧化碳流道均呈正弦波形分布；熔盐流道与超临界二氧化碳流道对应的每段单元的波长相等。通过合理的设计超临界二氧化碳流道和熔盐流道，使得换热效率达到最佳，且换热器结构冗余少，降低成本。

Work system of Brayton cycle of supercritical carbon dioxide

The utility model relates to the technical field of heat energy utilization, in particular to a supercritical carbon dioxide Brayton cycle work system. The heat exchanger is a printed circuit board heat exchanger, which includes a plurality of heat exchange plates, including a molten salt heat exchange plate and a supercritical carbon dioxide heat exchange plate; the molten salt heat exchange plate is provided with a molten salt flow channel, and the supercritical carbon dioxide heat exchange plate is provided with a supercritical carbon dioxide heat exchange plate The flow channel, molten salt flow channel and supercritical carbon dioxide flow channel are all sinusoidal; the wavelength of each unit corresponding to molten salt flow channel and supercritical carbon dioxide flow channel is equal. Through the reasonable design of supercritical carbon dioxide flow channel and molten salt flow channel, the heat exchange efficiency is optimized, and the structure redundancy of heat exchanger is less, and the cost is reduced.

【技术实现步骤摘要】
超临界二氧化碳布雷顿循环做功系统
本技术涉及热能利用
，尤其涉及一种超临界二氧化碳布雷顿循环做功系统。
技术介绍
随着社会的发展，人们对能源的需求越来越大，而石油、天然气之类的能源是不可再生，为了能够持续发展，目前人们在研究各种可开发的再生能源，如太阳能、水能、风能等；但水能、风能对地理位置要求比较高；太阳能就较为普遍；太阳能在利用时，一般采用光伏发电的方式将光能转化为电能；然而相对于光电转化系统，太阳能热做功装置是一种廉价的热能利用系统，可以稳定持续的对外输出做功，如发电；为了很好的开发太阳热能，目前有不少科研者对此进行研发，提高热能效率；如申请号为：CN201811331984.6，名称为：一种超临界二氧化碳布雷顿循环塔式太阳能热发电系统的专利文献，在热能传递过程中，通过高温的熔盐将热能传递给超临界二氧化碳，超临界二氧化碳吸热后，热能用于驱动蒸汽轮机带动发电机工作对外发电，热交换采用熔融盐蒸汽发生器和超临界二氧化碳蒸汽发生器，然而蒸汽发生器的热交换效率较低，能量损失较大；为提高热能利用率，增加热交换效率，不少研发者把目光投向了印刷电路板式换热器（PCHE），然而如何设计换热器提高换热效率，降低换热器成本成为目前亟需解决的问题。
技术实现思路
本技术的目的在于解决现有技术的不足，提供一种超临界二氧化碳布雷顿循环做功系统，该做功系统的换热器具有较高的换热效率，并提高换热速度。本技术的另一目的在于：提供一种换热器，尤其是一种印刷电路板式换热器，该换热器可有效提高换热效率。本技术为实现上述目的采用的技术方案为：超临界二氧化碳布雷顿循环做功系统，其包括：吸热系统，包括用于吸收外界热能的且装设有热媒介质的吸热部；热循环做功系统，其包括高温泵、低温泵、管道、换热器以及做功系统；吸热部的出口通过管道经高温泵与换热器的降温通道入口连接，换热器的降温通道出口通过管道经低温泵与吸热部的入口连接；做功系统设有气流入口和气流出口，气流入口与换热器的升温通道出口连接，气流出口与换热器的升温通道入口连接；所述换热器为印刷电路板换热器，其包括位于中部的多个堆叠设置的换热板，换热板包括呈间隔设置的熔盐换热板和超临界二氧化碳换热板；熔盐换热板设有多条平行设置的且用于熔盐从左至右流动的熔盐流道，超临界二氧化碳换热板设有多条平行设置的且用于超临界二氧化碳从右至左流动的超临界二氧化碳流道；熔盐流道、超临界二氧化碳流道均呈正弦波形分布；熔盐流道的波峰、波谷总数为m个，m为自然数；熔盐流道被划分为m段；超临界二氧化碳流道的波峰、波谷总数也为m个，超临界二氧化碳流道也被划分为m段，且从左至右熔盐流道的第i段与超临界二氧化碳流道的第i段的波长相等。1≦i≦m；即，熔盐流道与超临界二氧化碳流道对应的每段单元的波长相等。进一步地，预定熔盐流道每段的温度差为△Ti=（Ti-T（i+1））；Ti表示每段熔盐流道的起始温度；超临界二氧化碳流道每段的温度差为△T1i=T1（i+1）-T1（i）；T1i表示第i段超临界二氧化碳流道的起始温度；建立方程式：C1×△T1i=P1（wi）/ρ（超临界二氧化碳）+（P（wi）/ρ熔盐+C△Ti）×ρ熔盐×V熔盐×S/（ρ超临界二氧化碳×V超临界二氧化碳×S1）；调整超临界二氧化碳流道、熔盐流道每段的角频率参数，使得超临界二氧化碳流道、熔盐流道的静压强满足上述公式。进一步地，换热器与高温泵之间设有前加压装置。进一步地，低温泵与换热器之间设有后加压装置。进一步地，△Ti=k1×π/wi；△T1i=0.5~0.8△Ti；k1为调节系数。一种印刷电路板换热器，其包括位于中部的多个堆叠设置的换热板，换热板包括呈间隔设置的熔盐换热板和超临界二氧化碳换热板；熔盐换热板设有多条平行设置的且用于熔盐从左至右流动的熔盐流道，超临界二氧化碳换热板设有多条平行设置的且用于超临界二氧化碳从右至左流动的超临界二氧化碳流道；熔盐流道、超临界二氧化碳流道均呈正弦波形分布；熔盐流道的波峰、波谷总数为m个，m为自然数；熔盐流道被划分为m段；超临界二氧化碳流道的波峰、波谷总数也为m个，超临界二氧化碳流道也被划分为m段，且从左至右熔盐流道的第i段与超临界二氧化碳流道的第i段的波长相等。1≦i≦m；即，熔盐流道与超临界二氧化碳流道对应的每段单元的波长相等。本技术的有益效果为：通过合理的设计超临界二氧化碳流道和熔盐流道，使得换热效率达到最佳，且换热器结构冗余少，降低成本。附图说明图1为本实施例的一种工作原理示意图。图2为本实施例的换热器一种示意图。图3为熔盐换热板的一种示意图。图4为熔盐流道分段的一种示意图。附图标记：1——塔式定日镜；2——吸热塔；3——吸热系统；4——吸热部；5——低温泵；6——储热容器；7——换热器；8——高温回热器；9——低温回热器；10——一级压缩机；11——预冷器；12——二级压缩机；13——汽轮机；14——发电机；15——做功系统；16——备用容器；71——熔盐换热板；72——超临界二氧化碳换热板；711——熔盐流道；712——波峰；713——波谷；17——高温泵。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步的说明。实施例1：参见图1至图4。超临界二氧化碳布雷顿循环做功系统15，其包括：吸热系统3和热循环做功系统15，吸热系统3用于吸收外界的热能，并存储于吸热部4，吸热部4内设置有热媒介质，热媒介质在本实施例中采用熔盐，熔盐吸收热量后可形成熔融状态；热媒介质通过管道、高温泵17泵入到热循环做功系统15内的换热器7内，在换热器7内热媒介质释放热量，再通过管道、低温泵5泵入到吸热部4吸收热量，以此反复对外输送热能。在具体设置吸热系统3时，可采用塔式定日镜1和吸热塔2的结构；也可以采用反光镜整和焦点吸热的结构，来获取大量的太阳热能；还可以采用将吸热部4设置于地下或火山熔岩内，获取地下熔岩或岩浆热能。换热器7将热敏释放的热量传递给低温下的超临界二氧化碳（150-200℃），然后生成高温的超临界二氧化碳（600~750℃），高温的超临界二氧化碳对外做功，并成低温的超临界二氧化碳再回到换热器7。做功系统15可以是发电系统等，可以为现有技术，不再赘述。为了减少成本，印刷电路板的长度、厚度、以及熔盐、超临界二氧化碳的流速达到最佳；印刷电路板包括交错设置的熔盐换热板71和超临界二氧化碳换热板72，熔盐换热板71、超临界二氧化碳换热板72均设有流道，分别为：熔盐流道和超临界二氧化碳流道；流道的横截面优选地呈半圆形（容量与表面积比最大），熔盐流道的波峰、波谷总数为m个，m为自然数；熔盐流道被划分为m段；超临界二氧化碳流道的波峰、波谷总数也为m个，超临界二氧化碳流道也被划分为m段，且从左至右熔盐流道的第i段与超临界二氧化碳流道本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.超临界二氧化碳布雷顿循环做功系统，其特征在于：其包括：/n吸热系统，包括用于吸收外界热能的且装设有热媒介质的吸热部；/n热循环做功系统，其包括高温泵、低温泵、管道、换热器以及做功系统；吸热部的出口通过管道经高温泵与换热器的降温通道入口连接，换热器的降温通道出口通过管道经低温泵与吸热部的入口连接；做功系统设有气流入口和气流出口，气流入口与换热器的升温通道出口连接，气流出口与换热器的升温通道入口连接；/n所述换热器为印刷电路板换热器，其包括位于中部的多个堆叠设置的换热板，换热板包括呈间隔设置的熔盐换热板和超临界二氧化碳换热板；熔盐换热板设有多条平行设置的且用于熔盐从左至右流动的熔盐流道，超临界二氧化碳换热板设有多条平行设置的且用于超临界二氧化碳从右至左流动的超临界二氧化碳流道；/n熔盐流道、超临界二氧化碳流道均呈正弦波形分布；/n熔盐流道的波峰、波谷总数为m个，m为自然数；熔盐流道被划分为m段；/n超临界二氧化碳流道的波峰、波谷总数也为m个，超临界二氧化碳流道也被划分为m段，且从左至右熔盐流道的第i段与超临界二氧化碳流道的第i段的波长相等；1≦i≦m。/n

【技术特征摘要】
1.超临界二氧化碳布雷顿循环做功系统，其特征在于：其包括：
吸热系统，包括用于吸收外界热能的且装设有热媒介质的吸热部；
热循环做功系统，其包括高温泵、低温泵、管道、换热器以及做功系统；吸热部的出口通过管道经高温泵与换热器的降温通道入口连接，换热器的降温通道出口通过管道经低温泵与吸热部的入口连接；做功系统设有气流入口和气流出口，气流入口与换热器的升温通道出口连接，气流出口与换热器的升温通道入口连接；
所述换热器为印刷电路板换热器，其包括位于中部的多个堆叠设置的换热板，换热板包括呈间隔设置的熔盐换热板和超临界二氧化碳换热板；熔盐换热板设有多条平行设置的且用于熔盐从左至右流动的熔盐流道，超临界二氧化碳换热板设有多条平行设置的且用于超临界二氧化碳从右至左流动的超临界二氧化碳流道；
熔盐流道、超临界二氧化碳流道均呈正弦波形分布；
熔盐流道的波峰、波谷总数为m个，m为自然数；熔盐流道被划分为m段；
超临界二氧化碳流道的波峰、波谷总数也为m个，超临界二氧化碳流道也被划分为m段，且从左至右熔盐流道的第i段与超临界二氧化碳流道的第i段的波长相等；1≦i≦m。


2.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳布雷顿循环做功系统，其特征在于：预定熔盐流道每段的温度差为△Ti=（Ti-T（i+1））；Ti表示每段熔盐流道的起始温度；超临界二氧化碳流道每段的温度差为△T1i=T1（i+1）-T1（i）；T1i表示第i段超临界二氧化碳流道的起始温度；建立方程式：
C1×△T1i=P1（wi）/ρ（超临界二氧化碳）+（P（wi）/ρ熔盐+C△Ti）×ρ熔盐×V熔盐×S/（ρ超临界二氧化碳×V超临界二氧化碳×S1）；
调整超临界二氧化碳流道、熔盐流道每段的角频率参数，使得超临界二氧化碳流道、熔盐流道的静压强满足上述公式。


3.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳布雷顿循环做功系统，其特征在于：换热器与高温泵之间设有前加压装置。


4.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨小平，蔡卓弟，林荣，彭可文，何清，
申请(专利权)人：东莞理工学院，
类型：新型
国别省市：广东;44