空气布雷顿循环系统不同构型参数分析及优化

空气布雷顿循环技术成熟度高,环境适应性强,应用于可移动微小型可电源能量转换系统有待进一步选型设计。该文通过建立闭式空气布雷顿循环系统模型,探究不同循环构型关键参数对系统性能影响规律,并分别以最大循环效率和最大功率密度为目标对不同构型进行参数优化。结果表明,采用级间冷却和再热能提高系统发电效率和(火用)效率,但会增大系统体积,使功率密度下降;以发电效率最大作为优化目标,最优构型是再热间冷回热循环,其发电效率可以达到37.95%,但其功率密度较低,仅为206.9kW/m^(3);以功率密度最大作为优化目标,最优构型是简单回热循环,其功率密度可以达到336.7kW/m^(3),换热器体积仅为4.36m^(3),但其发电效率只有29.4%,低于其他构型。因此,以最大功率密度为目标优化后的简单回热空气布雷顿循环更适合作为可移动微小型核电源能量转换系统应用。

高炉渣余热驱动空气布雷顿循环热力学分析

在高炉渣干式粒化余热回收装置的基础上,提出了高炉渣余热驱动的空气布雷顿循环装置,建立了该循环的有限时间热力学模型,对该装置的余热回收性能进行了研究。通过数值计算,分析了压气机压比、压气机进口相对压降(工质质量流率)和余热回收温度对循环功率、热回收效率和循环热效率的影响。结果表明:通过调整压气机进口相对压降和压气机压比,能使热回收效率和循环功率取得最大值;余热回收温度越高,循环功率、热回收效率和循环热效率也越高,同时,压气机进口相对压降的适用范围也越大。并以循环功率最大为目标,优化了压气机压比和压气机进口相对压降,得到了最大循环功率为51.46kW,最大热回收效率为11.98%,对应的循环热效率为20.71%。

太阳能布雷顿循环耦合蓄电池平抑光伏输出波动策略研究

为研究太阳能布雷顿循环耦合蓄电池平抑光伏输出功率波动性策略问题,建立了光伏-光热-蓄电池联合发电系统,以光伏为主要出力,太阳能空气布雷顿循环和蓄电池为辅稳定光伏输出功率波动,并根据微燃机高效运行方式及联合发电系统变负荷方式提出了4种运行策略。结果表明:4种策略均能在一定程度上降低光伏输出功率波动性,且在相同蓄电池容量下,策略二光伏输出功率波动性最小,策略三蓄电池最大充电功率最小;随着蓄电池容量的增加,4种策略光伏输出功率波动性均在减少,并且策略二和策略一在平抑输出功率波动性能力上不断接近;在储热与储电容量比例为3∶4时,策略一~策略四相对仅光伏运行时的输出功率波动性分别减少了80.7%、88.3%、50.5%和55.1%。

布雷顿-空气底部复合循环和外涵回热式燃气-空气轮机

介绍了俄罗斯新发展的一种外涵回热式燃机ΓΤУ 1 8ПС ,这种燃机的外涵增压空气经与内涵燃机的排气换热后驱动热空气涡轮。该涡轮与内涵燃气动力涡轮共轴输出功率 1 8MW ,轴端热效率 4 4 %。对ΓΤУ 1 8ПС的布雷顿 空气底部复合循环方式与常规回热循环及LM2 5 0 0的布雷顿 空气底部联合循环和WR2 1的间冷回热循环做了比较。估算了将斯贝MK2 0 2涡扇发动机改装成这种外涵回热燃机的最大功率为 1 7.9MW ,热效率为 39.1 %。

回收熔渣余热的空气中冷布雷顿循环的热力学分析

为回收利用高炉渣余热,提出了回收熔渣余热的空气中冷布雷顿循环装置,并利用有限时间热力学对该循环装置的余热回收性能进行了研究。通过数值计算,分析了中冷过程、压气机压比和工质质量流率对装置性能的影响,结果表明:中冷过程能增加循环的功率和热回收效率,且存在最佳的工质质量流率和压比,使循环达到最大功率和热回收效率。在装置尺寸约束条件下,优化了压气机进口和涡轮机出口的面积比以及换热器和中冷器的热导率分配比,使循环达到最大功率和热回收效率。