SCO2布雷顿循环发电系统具有热效率高、结构紧凑、经济性好等特点,在太阳能、核能、地热、工业余热回收等领域应用前景广阔,是未来清洁高效发电技术和能源综合利用技术的热点研究方向。换热器作为SCO2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。
新型高效紧凑式PCHE具有换热效率高、结构紧凑、承压和耐温能力强等特点,非常适用于SCO2布雷顿循环发电系统,是国内外研究的热点前沿。但由于SCO2在临界点附近物性变化剧烈,换热器设计难度增大。目前大多数PCHE研发工作均停留在理论层面,相关设计和评价方法也缺乏试验数据验证,从而限制了SCO2发电系统的研发进度。全温全压大功率超临界二氧化碳换热器综合试验平台的建成,将为SCO2用PCHE的设计研发提供重要实验数据支撑。
在国家重点研发计划、国家自然科学基金、企业合作等项目的资助下,超强换热团队自主设计了该综合试验平台的工艺流程,并经业内专家论证,用时6个月完成平台建设、安装、调试等工作。该平台高压回路最高设计压力32MPa、温度823k,低压回路最高设计压力12MPa、温度873K,可以进行百千瓦级SCO2流动传热特性研究、高效紧凑式换热器设计方法及结构方案验证、新型换热结构的测试等系列理论和技术方面的研发工作。
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全温全压超临界二氧化碳换热器综合试验平台
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综合试验平台控制系统
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试验测试用PCHE