Süper kritik karbondioksit sistemi nedir?

Karbondioksitin kritik noktası 31°C'de 7.38 MPa'dır ve bu sırada karbon dioksit ne gaz ne de sıvı haldedir. Süperkritik karbondioksitin kendine has özellikleri vardır: düşük viskozite, yüksek yoğunluk, polimerler için güçlü şişme ve difüzyon kapasitesi, güvenli, yanıcı ve patlayıcı olmayan, toksik olmayan ve aşındırıcı olmayan. Süperkritik karbondioksitin özel özellikleri, çeşitli alanlarda yaygın olarak kullanılmasına doğrudan katkıda bulunur ve enerji alanında iyi uygulama sonuçları elde etmiştir.

Çevre dostu bir çalışma sıvısı olarak CO2, çekici fiziksel ve taşıma özelliklerine sahiptir. Süperkritik CO2'nin Brayton çevrimli güç üretim sistemlerinde kullanılması, daha düşük sıkıştırma işi tüketerek daha yüksek sistem termal verimliliği sağlayabilir. , güneş enerjisi, jeotermal, endüstriyel atık ısı geri kazanımı ve diğer alanların son derece geniş uygulama beklentileri vardır. Süper kritik karbon dioksit çevrim modu, ısı toplayıcılar, yüksek sıcaklık rejeneratörleri, düşük sıcaklık rejeneratörleri ve soğutucular gibi ısı eşanjörlerini içerir. Süperkritik karbondioksit enerji üretim sisteminde anahtar ekipman olan ısı eşanjörü, en fazla sayıda, en büyük hacimli ve en yüksek maliyetli ekipmandır. Kapsamlı performansı, sistem verimliliğinin ve güvenli ve istikrarlı çalışmanın iyileştirilmesi için çok önemlidir.

2018 yılında Çin Bilimler Akademisi Mühendislik Termofiziği Enstitüsü tarafından üstlenilen ülkemin ilk “Çift Çevrimli Tam Sıcaklık Tam Basınçlı Süperkritik Karbon Dioksit Eşanjör Kapsamlı Test Platformu” Langfang pilot test üssünde tamamlandı. Yüksek verimli ve kompakt baskılı devre kartı ısı eşanjörü, aşırı ortamlarda (900°C'den yüksek sıcaklık, 60MPa'dan yüksek basınç) çalışabilir ve 2500m2/m3'ten büyük bir özgül yüzey alanına sahiptir. Aynı ısı yükü koşulu altında, PCHE'nin hacmi, kabuk ve borulu ısı eşanjörünün hacminin yaklaşık 1/5'idir. Ayrıca, ısı eşanjörünün sıcak taraf çıkış sıcaklığı ile soğuk taraf giriş sıcaklığı arasındaki fark 1K'ya yakın olabilirken, gövde borulu ısı eşanjörü genellikle 12K'nın üzerindedir.

Aynı çıkış gücü durumunda, süperkritik karbondioksit türbininin boyutu, buhar türbininin yaklaşık 1/10'u kadardır, bu da kompakt bir yapı ve tüm sistemin düşük yatırım maliyeti ile sonuçlanır. Ancak, tüm sistemin yüksek çalışma basıncı ve az yer kaplaması nedeniyle, gövde borulu ısı eşanjörleri, plaka kanatlı ısı eşanjörleri vb. gibi geleneksel ısı eşanjörleri artık geçerli değildir.

2020 yılında, ülkem National Shipbuilding Corporation No. 725 Institute, China National Nuclear Corporation Institute of Atomic Energy ve Hefei General Machinery Research Institute Co., Ltd. tarafından geliştirilen Çin'in ilk sıvı metal sodyum-süperkritik karbondioksit baskılı plakalı ısı eşanjörü (PCHE). uzman grubun kabulünü başarıyla geçti. Ürün teknolojisi uluslararası ileri seviyeye ulaştı. Yıkıcı, kompakt ve yüksek verimli bir mikro kanallı ısı eşanjörü olarak PCHE, yüksek ısı değişim verimliliği, düşük sıcaklık ve yüksek sıcaklık direnci, yüksek basınç direnci ve yüksek güvenilirlik avantajlarına sahiptir.

Son yıllarda, Hangzhou Mikro-kontrol Enerji Tasarrufu Technology Co., Ltd., yüksek verimli bir kompakt mikro kanallı ısı eşanjörü, yüksek bütünlüklü difüzyon bağlı bir yapıya sahip yüksek verimli bir ısı eşanjörü geliştirdi. Difüzyon bağlaması, ısı eşanjörünün yüksek ve düşük sıcaklık direnci ve mükemmel mekanik özellikleri ile sonuçlanır, bu da onu süper kritik karbon dioksit (SCO₂) çevrimlerinde kullanım için tek optimal ısı eşanjörü haline getirir.

Özellikler: Yüksek sıcaklık ve yüksek basınç gibi zorlu koşullar için uygun ultra yüksek sıcaklık ve yüksek basınç direnci; 1000m²/m³'e kadar geniş ısı değişim alanı; difüzyon kaynak teknolojisi, yüksek kaynak mukavemeti, mükemmel mekanik özellikler; korozyon direnci, yüksek güvenilirlik ve küçük boyut. Yüksek sıcaklık ve yüksek basınç altında elektrik üretim döngüsü için uygundur; yeni bir mikro kanallı kompakt ısı eşanjörü türü olarak, baskılı devre kartı ısı eşanjörü, yüksek sıcaklık ve yüksek basınç gibi zorlu koşullar için uygundur. Uygulama potansiyeli çok büyük.