超临界二氧化碳代有哪些特性和应用?

超临界二氧化碳的物理特性和传热规律复杂,需要系统研究。超临界流体在热力学变化过程中会偏离理想气体,不同于常规的液体或气体,特别是在近临界区和跨越临界点时,其热力学参数会发生非线性变化。其独特的物理性质所导致的流体流动和传热规律的特殊性,将使系统变工况运行和负荷调节控制更加困难。因此,要多面掌握超超临界二氧化碳的物理性质和传热规律,需要大量的实验数据作为技术支撑。

超临界二氧化碳

超临界二氧化碳发电系统的运行状态难以控制,因此有必要对控制技术进行研究。循环的效率是基于二氧化碳仍处于32、7.4 MPa的超临界状态的临界点,当系统的输出需求发生变化时,整个系统的取热、供冷、高速涡轮发电机和高速压缩机的转速需要进行精 确的调节和控制,都要进行相应的调节,保证系统仍然处于超临界状态或以上,使系统效率达到理想状态。系统要求耐高温、耐高压、耐腐蚀,因此需要研究高性能材料。为了达到效率高,需要提高系统热力循环的温度和压力,要求超临界二氧化碳热力循环温度在550度以上,压力达到15 ~ 32 MPa。为了满足高温高压参数的要求,加热器、汽轮机和发电机的材料要具有高强度、耐高温和耐腐蚀的特性,而设备的加工、生产、热处理、检验和探伤需要技术突破。


超临界二氧化碳布雷顿循环具有效率高、体积小、噪声低等优点,在许多领域具有良好的应用前景。超临界二氧化碳布雷顿循环核反应堆包括钠冷堆、铅冷堆和熔盐堆。超临界二氧化碳布雷顿循环除了具有效率高、体积小的优点外,其安 全性也比蒸汽系统大大提高。超临界二氧化碳布雷顿循环可用于太阳能发电,可提高太阳能热发电效率8%以上,大大降低太阳能热发电成本,提高竞争力。


超临界二氧化碳在船上使用。由于船舶内部空间有限,船舶的设备体积受到严格限制,超临界二氧化碳发电系统在提高发电效率、节约能源、减小发电系统的体积和重量等诸多方面具有优势。因此,该系统在船舶上有很大的应用价值。另外,以超临界二氧化碳为工质的发电全循环是一个完全封闭的系统,没有二氧化碳的泄漏或损失,也不需要消耗大量的水资源。可应用于不易获得淡水资源的环境,如沙漠、潜艇、外太空等。


以超临界二氧化碳为工质,将热源的热量转化为机械能。其热源可来自核反应堆、太阳能、地热能、工业余热、化石燃料燃烧等。显然,超临界二氧化碳发电系统技术一旦成熟,不仅可以广泛应用于民用电站,还可以应用于军用舰船、潜艇等环境。


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