基于太阳能颗粒集热的超临界CO2流化床换热器模拟研究

摘要

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0.01 MPa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1176.00 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％.