PCM-PCHE对SCO₂布雷顿循环在变工况下的影响

摘要

为了削弱超临界二氧化碳（supercritical carbon dioxide, SCO₂）布雷顿循环系统的温度不稳定等变工况对循环系统的影响，本研究将内嵌相变材料的印刷电路板换热器（phase change materials-printed circuit heat exchanger, PCM-PCHE）在数值模拟计算中的结果进行拟合与归纳，建立PCM-PCHE与SCO₂布雷顿循环的耦合动态仿真模型，并通过其在稳定条件下的参数与实验值的对比完成了模型验证。然后观测SCO₂布雷顿循环系统核心参数在温度波动以及负载变动时的变工况特性。结果表明，添加PCM-PCHE对工作条件可变的SCO₂布雷顿循环系统具有更好的稳定效果，使得循环效率的波动幅值降低了40.8%,有PCM的工况转子速度稳定值比无PCM工况低18 r/min,同时减小了透平机械的等熵效率在负载变化时的变动幅度，有利于系统的稳定。

关键词

换热器 / 相变材料 / 布雷顿循环 / 温度波动 / 负载变化 / 动态特性

基金资助

国家自然科学基金资助项目(52176085); 国家重点研发计划项目(2023YFE0204800); 江苏省自然科学基金项目(BK20230319)