基于He-N_2混合工质的闭式Brayton循环系统及设备的优化设计

对以He-N_2混合气体为工质的闭式Brayton循环系统进行了优化分析,获得循环最高效率下系统各组成设备的性能参数。以此优化结果为目标,设计了轮机和换热器的初步方案。以纯氦气工质时轮机和换热器的成本为基准,利用设备成本与几何参数之间的近似关系,获得不同氦气摩尔分数下轮机和换热器的相对成本。通过Brayton循环中轮机与换热器的成本权重分配,得到不同氦气摩尔分数下Brayton循环的相对总成本。结果表明:当氦气摩尔分数为50%～60%时,存在一个相对总成本的最小值,与纯氦气时相比,其相对总成本降低了12%左右,这对于闭式Brayton循环系统工质的选择具有一定的指导意义。