Süperkritik CO₂ Brayton çevriminde, bir ısı geri kazanım ünitesi, dış ısıtmadan önce türbin egzozundan sıkıştırılmış çalışma akışkanına ısı aktarır. Bir PCHE (Sıkıştırılmış Isı Enerjili Çevrim), kompakt bir çekirdeği yüksek basınçlı hizmet için bir tasarım yoluyla birleştirdiği için cazip olabilir. Değeri, tüm çevrimin ısı dengesi ve basınç kayıplarına göre değerlendirilmelidir.
Bu çevrim, bir CO₂ çalışma akışkanını sıkıştırır, ısıtır ve genleştirir; bir sonraki geçiş için akışkanı soğutmadan önce kalan ısının bir kısmını geri kazanır. Çevrim düzenlemesine bağlı olarak, düşük ve yüksek sıcaklık geri kazanım üniteleri geri kazanım görevini paylaşırken, bir ön soğutucu ısıyı mevcut soğutucuya atar.
Bu bileşenlerin çalışma koşulları özdeş değildir. Yüksek sıcaklık ısı geri kazanım ünitesi, düşük sıcaklık ısı geri kazanım ünitesi ve ön soğutucu, ayrı termal profiller, mekanik koşullar ve malzeme değerlendirmeleri gerektirir.
Yüksek verimli bir ısı geri kazanım ünitesi, aynı çevrim düzenlemesi için gereken harici ısı girişini azaltabilir. Bunu başarmak daha fazla yüzey alanı veya farklı bir kanal tasarımı gerektirebilir. İlişkili basınç kayıpları, sıkıştırma işini artırabilir veya faydalı genleşmeyi azaltabilir.
Dolayısıyla hedef, maliyet, alan ve basınç düşüşü de dahil olmak üzere net çevrim performansı olmalıdır. Tek bir eşanjör katsayısını maksimize etmek veya her PCHE kurulumuna sabit bir çevrim verimliliği iyileştirmesi uygulamak yeterli değildir.
CO₂'nin özellikleri kritik bölgeye yakın yerlerde önemli ölçüde değişebilir. Tek bir ortalama özgül ısı değeri, ısı eşanjörünü doğru bir şekilde temsil etmeyebilir. Termal model, akış yolu boyunca ilgili basınç, sıcaklık ve özellik değişimini değerlendirmelidir.
Belirli bir akış için, görev şu şekilde ifade edilebilir:Q = kütle akışı × entalpi değişimiÖrnek bir hesaplama olarak, varsayılan 10 kg/s akış hızı ve varsayılan 100 kJ/kg entalpi değişimi ile 1.000 kW güç aktarılır. Bu hesaplama, bir SHPHE test sonucu veya belirtilen bir çevrim çalışma noktası değildir.
| Karar | Talep edilen fayda | İncelemek için ödünleşme |
|---|---|---|
| Kanal geometrisi | Isı transfer performansı ve kullanılabilir alan | Basınç kaybı, dağıtım ve üretilebilirlik |
| İyileştirici görev dağılımı | Çevrim sıcaklık aralığı boyunca ısıyı geri kazanın. | Yerel yaklaşımlar ve bileşenler arasındaki etkileşim |
| Malzeme ve temel yapı | Mekanik ve sıcaklık gereksinimlerini karşılayın. | Termal gerilim, döngüsel yükleme ve nitelendirme |
| Ön soğutucu düzenlemesi | Kompresör girişinde gerekli koşullara ulaşılmalıdır. | Mevsimsel ısı emici koşulları ve yardımcı talep |
Başlatma, durdurma ve yükteki ani değişiklikler, normal kararlı çalışma noktasından farklı sıcaklık gradyanları ve diferansiyel basınçlar oluşturabilir. Çevrim tasarımcısı, eşanjör değerlendirmesi için gerekli geçiş durumlarını, çevrim sayısını ve varsa rampa kısıtlamalarını sağlamalıdır.
Obaskılı devre ısı değiştirici (PCHE)Ürün ailesinin yayınlanmış üst sınırları, önerilen her alaşım ve geometrinin her iki uç noktada aynı anda çalışabileceğine dair bir kanıt teşkil etmez. Tedarik edilen ekipman, tanımlanmış ve nitelikli bir basınç-sıcaklık aralığı gerektirir.
Çevrim akış şemasını, akış bileşimlerini, işletme durumu tablolarını, entalpi veya özellik esaslarını, basınç düşüşü sınırlarını ve hedef termal performansı sağlayın. Geçici profilleri, tasarım ömrü gereksinimlerini ve mevcut alan ve ağırlık sınırlarını da ekleyin.
SHPHE bu girdileri kanal ve çekirdek seçeneklerini değerlendirmek için kullanabilir. Ortaya çıkan ısı eşanjörü önerisi, geri kazanılan enerji ve basınç kayıplarının projenin net çıktısına ve ekonomik getirisine dönüştürülebileceği çevrim modeli içinde değerlendirilmelidir.
sCO₂ geri kazanım cihazı veya ön soğutucu hakkında görüşlerinizi paylaşın →
İngilizceTR
