一种超临界二氧化碳冷却压缩系统技术方案

本发明专利技术涉及超临界二氧化碳动力系统技术领域，提供一种超临界二氧化碳冷却压缩系统，包括超临界二氧化碳冷却器、超临界二氧化碳压缩机、压缩机进口调节阀、压缩机驱动电机、多个密度计、多个压力传感器、数据处理单元。每个密度计与压力传感器均插设于超临界二氧化碳冷却器热流体通道上，设有与超临界二氧化碳流体直接接触的测量端。数据处理单元接收多个密度计和压力传感器通过线缆传输的信号，根据预设的超临界二氧化碳物性表，准确地预测超临界二氧化碳冷却器的流动和传热性能，并根据预测结果向压缩机驱动电机发出转速控制信号，向压缩机进口调节阀发出开度控制信号，显著提高了超临界二氧化碳冷却压缩系统的系统稳定性和热力循环效率。力循环效率。力循环效率。

【技术实现步骤摘要】
一种超临界二氧化碳冷却压缩系统


[0001]专利技术涉及超临界二氧化碳动力系统
，尤其涉及一种超临界二氧化碳冷却压缩系统。

技术介绍

[0002]超临界二氧化碳因为具有高密度粘性比的特性，非常适合用于紧凑型冷却器的换热工质。但是由于在不同热物理参数条件下的超临界二氧化碳热物性变化快，冷却器内结构突变引起的扰动会导致冷却器工作性能不稳定，为准确掌握冷却器内工质的热物性，制定稳定、高效的超临界二氧化碳冷却压缩系统的控制策略具有重要意义。

技术实现思路

[0003]（一）要解决的技术问题本专利技术提出一种超临界二氧化碳冷却压缩系统，用以解决由于在不同热物理参数条件下超临界二氧化碳热物性变化快，冷却器内结构突变引起的扰动会导致冷却器工作性能不稳定的问题，达到提高超临界二氧化碳冷却压缩系统稳定性和热力循环效率的目的。
[0004]（二）技术方案一种超临界二氧化碳冷却压缩系统，包括：超临界二氧化碳冷却器、超临界二氧化碳压缩机、压缩机进口调节阀、压缩机驱动电机、流量计、密度计、压力传感器、数据处理单元。
[0005]超临界二氧化碳冷却器设有冷源通道和热流体通道；超临界二氧化碳压缩机的转轴通过联轴器与压缩机驱动电机的电机轴连接，超临界二氧化碳压缩机的转速与压缩机驱动电机的转速相同；流量计安装于超临界二氧化碳冷却器热流体通道出口和压缩机进口调节阀之间，分别通过管道与超临界二氧化碳冷却器的出口和压缩机进口调节阀的进口相连接，设有线缆端输出测量数据；密度计和压力传感器数量均大于等于2，每个密度计与压力传感器均插设于超临界二氧化碳冷却器的热流体通道上，每个密度计和每个压力传感器均设有测量端和线缆端；数据处理单元内预设超临界二氧化碳热物理性质表、超临界二氧化碳流动换热计算程序、压缩机进口调节阀特性表和超临界二氧化碳压缩机特性表，接收密度计传输的超临界二氧化碳密度数据和压力传感器传输的超临界二氧化碳压力数据后，计算获得超临界二氧化碳冷却器热流体通道出口热物理参数，向压缩机进口调节阀发出开度控制信号，向压缩机驱动电机发送转速控制信号；数据处理单元设有数据采集端通过线缆与所述密度计的线缆端、所述压力传感器的线缆端连接、设有信号输出端通过线缆与所述压缩机进口调节阀的接线端子和所述压缩机驱动电机的接线端子连接；
超临界二氧化碳冷却器的冷源通道内流通介质为冷却液，热流体通道内流通介质为超临界二氧化碳，热流体通道出口通过管道与流量计进口连接；每个密度计和压力传感器的测量端与热流体通道内流通介质直接接触，线缆端通过线缆与数据处理单元连接；超临界二氧化碳冷却器的热流体通道出口的超临界二氧化碳热物理参数随压缩机进口调节阀的开度变化而变化；数据处理单元预设的超临界二氧化碳热物理性质表描述了超临界二氧化碳流体密度、压力、温度、比热、比焓、动力粘度和导热系数等参数之间的关系，根据密度、压力、温度、比热、比焓、动力粘度和导热系数的其中任意两个参数的值可获得密度、压力、温度、比热、比焓、动力粘度和导热系数等全部参数的值；数据处理单元预设的超临界二氧化碳流动换热计算程序根据冷却液的热物理参数和热流体通道出口的超临界二氧化碳流体流量、密度、压力、温度、比热、比焓、动力粘度和导热系数等超临界二氧化碳热物理参数的数值可计算得到热流体通道出口的超临界二氧化碳流体速度、密度、压力、温度、比热、比焓、动力粘度和导热系数等参数的数值；数据处理单元预设的超临界二氧化碳压缩机特性表描述了超临界二氧化碳压缩机的转速、效率和热流体通道出口的超临界二氧化碳流量、密度、压力、温度、比热、比焓、动力粘度和导热系数等热物理参数之间的关系，根据超临界二氧化碳压缩机进口超临界二氧化碳的热物理参数和临界二氧化碳压缩机的转速可得到超临界二氧化碳压缩机的效率，当超临界二氧化碳压缩机进口的超临界二氧化碳的热物理参数一定时，根据超临界二氧化碳压缩机特性表可计算得到最优效率对应的超临界二氧化碳压缩机转速，当超临界二氧化碳压缩机转速一定时，根据超临界二氧化碳压缩机特性表可计算得到最优效率对应的超临界二氧化碳压缩机进口超临界二氧化碳的热物理参数；数据处理单元预设的压缩机进口调节阀特性表描述了压缩机进口调节阀的开度和压缩机进口调节阀进口的超临界二氧化碳流量、密度、压力、温度、比热、比焓、动力粘度和导热系数等热物理参数之间的关系，根据压缩机进口调节阀进口的超临界二氧化碳的热物理参数和压缩机进口调节阀的开度可得到压缩机进口调节阀出口的超临界二氧化碳的热物理参数，当压缩机进口调节阀进口超临界二氧化碳的热物理参数一定时，根据压缩机进口调节阀特性表可计算得到超临界二氧化碳压缩机最优效率对应的压缩机进口调节阀的开度；压缩机进口调节阀的开度由数据处理单元的信号输出端输出的开度控制信号控制，压缩机驱动电机的转速由数据处理单元的信号输出端输出的转速控制信号控制。（三）技术效果数据处理单元接收多个密度计和压力传感器通过线缆传输的信号，根据预设的超临界二氧化碳热物理性质表，超临界二氧化碳流动换热计算程序准确地预测超临界二氧化碳冷却器的流动和传热性能，并根据预测结果向压缩机驱动电机发出转速控制信号，向压缩机进口调节阀发出开度控制信号，使超临界二氧化碳压缩机运行在最佳效率工况点，提高了超临界二氧化碳冷却压缩系统的系统稳定性和热力循环效率。
附图说明
[0006]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0007]图1是本专利技术实施例提供的超临界二氧化碳冷却压缩系统示意图；图中：1
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超临界二氧化碳冷却器，2
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超临界二氧化碳压缩机，3
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压缩机进口调节阀，4
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压缩机驱动电机，5
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流量计，61
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第一密度计，62
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第二密度计，71
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第一压力传感器，72
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第二压力传感器，8
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数据处理单元，9
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联轴器，11
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冷源通道，12
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热流体通道，31
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压缩机进口调节阀接线端子，42
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压缩机驱动电机接线端子，51
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流量计线缆端，611
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第一密度计测量端，612
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第一密度计线缆端，621
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第二密度计测量端，622
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第二密度计线缆端，711
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第一压力传感器测量端，712
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第一压力传感器线缆端，721
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第二压力传感器测量端，722
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第二压力传感器线缆端，811
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第一数据采集端，812
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第二数据采集端，813
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第三本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超临界二氧化碳冷却压缩系统，包括：超临界二氧化碳冷却器、超临界二氧化碳压缩机、压缩机进口调节阀、压缩机驱动电机、流量计、密度计、压力传感器、数据处理单元，其特征在于，所述超临界二氧化碳冷却器设有冷源通道和热流体通道；所述超临界二氧化碳压缩机进口通过管道与所述压缩机进口调节阀出口连接；所述超临界二氧化碳压缩机的转轴通过联轴器与所述压缩机驱动电机的电机轴连接，所述超临界二氧化碳压缩机的转速与所述压缩机驱动电机的转速相同；所述流量计安装于所述热流体通道出口和所述压缩机进口调节阀之间，分别通过管道与所述热流体通道出口和所述压缩机进口调节阀的进口相连接，设有线缆端输出测量数据；所述密度计和所述压力传感器数量均大于等于2，每个所述密度计与压力传感器均插设于所述超临界二氧化碳冷却器的热流体通道上，每个所述密度计和每个所述压力传感器均设有测量端和线缆端；所述数据处理单元内预设超临界二氧化碳热物理性质表、超临界二氧化碳流动换热计算程序、压缩机进口调节阀特性表和超临界二氧化碳压缩机特性表，接收所述密度计传输的超临界二氧化碳密度数据和所述压力传感器传输的超临界二氧化碳压力数据后，计算获得所述超临界二氧化碳冷却器热流体通道出口热物理参数，向所述压缩机进口调节阀发出开度控制信号，向所述压缩机驱动电机发送转速控制信号；所述数据处理单元设有数据采集端通过线缆与所述密度计的线缆端、所述压力传感器的线缆端连接、设有信号输出端通过线缆与所述压缩机进口调节阀的接线端子和所述压缩机驱动电机的接线端子连接。2.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳冷却器，其特征在于，所述冷源通道内流通介质为冷却液，所述热流体通道内流通介质为超临界二氧化碳，所述热流体通道出口通过管道与所述流量计进口连接。3.根据权利要求1所述的密度计和压力传感器，其特征在于，所述测量端与所述热流体通道内流通介质直接接触，所述线缆端通过线缆与所述数据处理单元连接。4.根据权利要求1所述的压缩机进口调节阀，所述热流体通道出口和所述压缩机调节阀进口的超临界二氧化碳热物理参数随所述压缩机进口调节阀的开度变化而变化。5.根据权利要求1所述的数据处理单元，其特征在于，预设的超临界二氧化碳热物理性质表描述了超临界二氧化碳流体密度、压力、温度、比热、比焓、动力粘度和导热系数等参数之间的...

【专利技术属性】
技术研发人员：劳星胜，宋苹，林原胜，赵振兴，柯志武，柯汉兵，李献领，廖梦然，
申请(专利权)人：中国船舶集团有限公司第七一九研究所，
类型：发明
国别省市：