用于太阳能超临界CO_(2)布雷顿循环的流态化颗粒换热试验与模拟

搭建30 kW浅层多级流态化颗粒换热试验台,在约1.5倍临界流化速度、换热器采用直管管束逆流形式布置时颗粒侧换热系数可达590~860 W/(m^(2)·K)。采用双欧拉流体模型对流化床内水平埋管管束换热进行数值模拟,模拟结果与试验结果偏差在10%以内。利用析因设计与线性回归模型研究颗粒粒径、颗粒导热系数和流化气体速度对流态化换热效果的影响。发现颗粒粒径是换热系数的主要影响因素,流化气体速度是次要因素。对于100 MW级太阳能超临界CO_(2)布雷顿循环系统,流态化颗粒换热温度范围为650~900℃,换热器热效率约为98.7%,效率约为80.6%,效能约为61.9%,满足设计要求。

基于太阳能颗粒集热的超临界CO2流化床换热器模拟研究

基于太阳能颗粒集热的超临界CO2布雷顿循环系统效率高,发展潜力巨大。本文应用更加精确的颗粒侧传热模型,构建了超临界CO2流化床换热器模型,以100 kW换热功率的换热器工况参数为基础,对传热管外径尺寸、管束数量、颗粒粒径和流化气体温度进行优化。结果表明:在满足CO2流动压损为0.01MPa的条件下,优化后换热器的管束参数为管外径10 mm,壁厚2.9 mm,管束数量97根;选择小粒径颗粒时,临界流化速度较低、流量较小,可以有效降低气体热损失,提高换热器热效率和降低风机能耗,优化管束参数条件下,当颗粒粒径从100μm增至500μm时,气体热损失从70.32 W增至1 176.00 W,热效率从99.93%降至98.84%,风机能耗从21.60 W增至405.97 W;流化气体入口温度从570℃提高到630℃,换热器热效率从98.52%提升至99.64%。