¿Qué es un sistema de dióxido de carbono supercrítico?

El punto crítico del dióxido de carbono es 7,38 MPa a 31 °C, y el dióxido de carbono en este momento no se encuentra en estado gaseoso ni líquido. El dióxido de carbono supercrítico tiene propiedades especiales: baja viscosidad, alta densidad, fuerte capacidad de expansión y difusión para polímeros, seguro, no inflamable y explosivo, no tóxico y no corrosivo. Las propiedades especiales del dióxido de carbono supercrítico contribuyen directamente a su amplio uso en varios campos, y ha logrado buenos resultados de aplicación en el campo de la energía.

Como fluido de trabajo respetuoso con el medio ambiente, el CO2 tiene atractivas propiedades físicas y de transporte. El uso de CO2 supercrítico en los sistemas de generación de energía de ciclo Brayton puede lograr una mayor eficiencia térmica del sistema al consumir menos trabajo de compresión. , la energía solar, la geotermia, la recuperación de calor residual industrial y otros campos tienen perspectivas de aplicación extremadamente amplias. El modo de ciclo de dióxido de carbono supercrítico incluye intercambiadores de calor como colectores de calor, regeneradores de alta temperatura, regeneradores de baja temperatura y enfriadores. Como equipo clave en el sistema de generación de energía de dióxido de carbono supercrítico, el intercambiador de calor es el equipo con el mayor número, el mayor volumen y el mayor costo. Su desempeño integral es crucial para la mejora de la eficiencia del sistema y la operación segura y estable.

En 2018, la primera "Plataforma de prueba integral de intercambiador de calor de dióxido de carbono supercrítico de presión completa y temperatura completa de bucle doble" de mi país realizada por el Instituto de Termofísica de Ingeniería de la Academia de Ciencias de China se completó en la base de prueba piloto de Langfang. Su intercambiador de calor de placa de circuito impreso altamente eficiente y compacto puede operar en ambientes extremos (temperatura superior a 900°C, presión superior a 60MPa) y tiene un área de superficie específica superior a 2500m2/m3. Bajo la misma condición de carga de calor, el volumen de PCHE es aproximadamente 1/5 del intercambiador de calor de carcasa y tubos. Además, la diferencia entre la temperatura de salida del lado caliente y la temperatura de entrada del lado frío del intercambiador de calor puede ser cercana a 1K, mientras que el intercambiador de calor de carcasa y tubos generalmente supera los 12K.

En el caso de la misma potencia de salida, el tamaño de la turbina de dióxido de carbono supercrítico es aproximadamente 1/10 del de la turbina de vapor, lo que da como resultado una estructura compacta y un bajo costo de inversión de todo el sistema. Sin embargo, debido a la alta presión de funcionamiento y al tamaño reducido de todo el sistema, los intercambiadores de calor tradicionales, como los intercambiadores de calor de carcasa y tubos, los intercambiadores de calor de placas y aletas, etc., ya no son aplicables.

En 2020, el primer intercambiador de calor de placas impresas (PCHE) de dióxido de carbono supercrítico de sodio y metal líquido de China fue desarrollado por el Instituto de la Corporación Nacional de Construcción Naval No. 725 de mi país, el Instituto Nacional de Energía Atómica de la Corporación Nuclear de China y el Instituto de Investigación de Maquinaria General Co., Ltd de Hefei. superó con éxito la aceptación del grupo de expertos. La tecnología del producto ha alcanzado el nivel avanzado internacional. Como un intercambiador de calor de microcanal subversivo, compacto y de alta eficiencia, PCHE tiene las ventajas de una alta eficiencia de intercambio de calor, resistencia a bajas y altas temperaturas, alta resistencia a la presión y alta confiabilidad.

En los últimos años, Hangzhou Micro-control Energy Conservation Technology Co., Ltd. ha desarrollado un intercambiador de calor de microcanal compacto de alta eficiencia, un intercambiador de calor de alta eficiencia con una estructura unida por difusión de alta integridad. La unión por difusión da como resultado una resistencia a altas y bajas temperaturas y excelentes propiedades mecánicas del intercambiador de calor, lo que lo convierte en el único intercambiador de calor óptimo para usar en ciclos de dióxido de carbono supercrítico (SCO₂).

Características: resistencia a temperaturas ultra altas y alta presión, adecuado para condiciones adversas como alta temperatura y alta presión; gran área de intercambio de calor, hasta 1000m²/m³; tecnología de soldadura por difusión, alta resistencia a la soldadura, excelentes propiedades mecánicas; resistencia a la corrosión, alta confiabilidad y tamaño pequeño. Es adecuado para el ciclo de generación de energía a alta temperatura y alta presión; Como un nuevo tipo de intercambiador de calor compacto de microcanales, el intercambiador de calor de placa de circuito impreso es adecuado para condiciones adversas como alta temperatura y alta presión. El potencial de aplicación es enorme.