[發(fā)明專利]超臨界二氧化碳離心壓縮機(jī)自循環(huán)擴(kuò)穩(wěn)機(jī)匣及其工作方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010711183.3
• 申請(qǐng)日: 2020-07-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111810451A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 童志庭;尚鵬旭;張超;鞠鵬飛;付文成
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津理工大學(xué)
• 主分類號(hào): F04D29/42
• 分類號(hào): F04D29/42;F04D29/44;F04D17/10;F04D27/00
• 代理公司: 天津市君硯知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12239
• 代理人: 程昊

一種超臨界二氧化碳離心壓縮機(jī)自循環(huán)擴(kuò)穩(wěn)機(jī)匣，設(shè)置有自循環(huán)通道；所述自循環(huán)通道的入口設(shè)置在離心壓縮機(jī)的輪蓋上，位于葉片尾緣位置處，出口設(shè)置在離心壓縮機(jī)進(jìn)口處；所述自循環(huán)通道的入口端設(shè)置導(dǎo)流葉片；所述自循環(huán)通道內(nèi)設(shè)置控制閥；所述自循環(huán)通道的出口端設(shè)置可調(diào)節(jié)周向夾角的可旋導(dǎo)流葉片。在離心壓縮機(jī)工作效率較高時(shí)將下游sCO2引入離心壓縮機(jī)進(jìn)口處；在離心壓縮機(jī)工作效率較低或不穩(wěn)定時(shí)，由外部引入sCO2到離心壓縮機(jī)進(jìn)口處。達(dá)到了避免在主、分流葉片前緣頂點(diǎn)“冷凝”的目的；拓寬了超臨界二氧化碳離心壓縮機(jī)的穩(wěn)定工作范圍；使得超臨界二氧化碳離心壓縮機(jī)高效、穩(wěn)定的運(yùn)行。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及超臨界二氧化碳離心壓縮機(jī)，尤其是一種臨界二氧化碳離心壓縮機(jī)自循環(huán)擴(kuò)穩(wěn)機(jī)匣及其工作方法。

背景技術(shù)

二十世紀(jì)六十年代，國(guó)外科學(xué)家首先提出了在閉合的布雷頓循環(huán)中，使用超臨界二氧化碳（sCO2）作為工質(zhì)，在最佳的循環(huán)溫度下，利用少量的壓縮功，使動(dòng)力循環(huán)系統(tǒng)達(dá)到更高循環(huán)效率的概念。

二氧化碳具有良好的熱穩(wěn)定性，可在較低的循環(huán)熱源溫度下獲得較滿意的熱效率，用sCO2作為動(dòng)力循環(huán)的工質(zhì)時(shí)，動(dòng)力系統(tǒng)具有效率高，成本低，潔凈度高等優(yōu)勢(shì)。因此sCO2布雷頓發(fā)電是國(guó)際公認(rèn)的具有革命性顛覆性的新一代發(fā)電技術(shù)，近年來(lái)受到科技界和高端裝備制造產(chǎn)業(yè)的普遍重視，國(guó)內(nèi)外諸多企業(yè)和科研院所正積極開(kāi)展或及早布局有關(guān)研究。

sCO2離心壓縮機(jī)是sCO2布雷頓發(fā)電系統(tǒng)的“心臟”。是整個(gè)動(dòng)力循環(huán)的一個(gè)關(guān)鍵設(shè)備。由于sCO2工質(zhì)的物性獨(dú)特，在臨界點(diǎn)附近變化劇烈，與傳統(tǒng)的空氣介質(zhì)壓縮機(jī)相比，sCO2離心壓縮機(jī)的穩(wěn)定性面臨新的挑戰(zhàn)。目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者已在sCO2離心壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)，數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證方面作了許多探索。但如何拓寬壓縮機(jī)的穩(wěn)定工作范圍，以及避免在主、分流葉片前緣位置因?yàn)榫植康牡蜏氐蛪憾a(chǎn)生凝結(jié)。目前國(guó)內(nèi)暫屬空白。因此急需一種結(jié)構(gòu)來(lái)解決以上問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種臨界二氧化碳離心壓縮機(jī)自循環(huán)擴(kuò)穩(wěn)機(jī)匣及其工作方法，它能夠解決sCO2離心壓縮機(jī)工作過(guò)程中在主、分流葉片葉頂前緣產(chǎn)生的“凝結(jié)”以及拓寬穩(wěn)定工作范圍的問(wèn)題，本發(fā)明將sCO2離心壓縮機(jī)下游高溫，高壓的sCO2回流至入口處來(lái)提高主，分流葉片前緣位置溫度，避免了局部溫度低于臨界點(diǎn)而產(chǎn)生的冷凝，同時(shí)拓寬了sCO2離心壓縮機(jī)的穩(wěn)定工作范圍。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明是通過(guò)下列技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種超臨界二氧化碳離心壓縮機(jī)自循環(huán)擴(kuò)穩(wěn)機(jī)匣，其特征在于它設(shè)置有自循環(huán)通道；所述自循環(huán)通道的入口設(shè)置在在離心壓縮機(jī)的輪蓋上，位于葉片尾緣位置處，可根據(jù)熱量的需要而選擇具體的位置，出口設(shè)置在離心壓縮機(jī)進(jìn)口處；所述自循環(huán)通道的入口端設(shè)置導(dǎo)流葉片；所述自循環(huán)通道內(nèi)設(shè)置控制閥；所述自循環(huán)通道的出口端設(shè)置可調(diào)節(jié)周向夾角的可旋導(dǎo)流葉片。

所述自循環(huán)擴(kuò)穩(wěn)機(jī)匣設(shè)置有加熱sCO2引流通道，所述加熱sCO2引流通道上設(shè)置熱源，加熱sCO2引流通道的出口設(shè)置在離心壓縮機(jī)進(jìn)口處；所述加熱sCO2引流通道設(shè)置控制閥。

所述加熱sCO2引流通道與自循環(huán)通道連通于自循環(huán)通道的控制閥與可旋導(dǎo)流葉片之間。

一種超臨界二氧化碳離心壓縮機(jī)自循環(huán)擴(kuò)穩(wěn)機(jī)匣的工作方法，其特征在于它包括以下步驟：

（1）在sCO2離心壓縮機(jī)工作效率較高時(shí)，當(dāng)sCO2離心壓縮機(jī)要發(fā)生冷凝時(shí)，關(guān)閉控制閥，打開(kāi)控制閥，自循環(huán)通道入口處引入部分下游高溫、高壓的sCO2進(jìn)入自循環(huán)通道，經(jīng)過(guò)導(dǎo)流葉片改變sCO2的旋向，依次再通過(guò)控制閥和可旋導(dǎo)流葉片后由自循環(huán)通道出口進(jìn)入到sCO2離心壓縮機(jī)進(jìn)口處；

（2）在sCO2離心壓縮機(jī)工作效率較低或不穩(wěn)定時(shí)，當(dāng)sCO2離心壓縮機(jī)要發(fā)生冷凝時(shí)，打開(kāi)控制閥，關(guān)閉控制閥，由外部引入sCO2，sCO2經(jīng)過(guò)熱源加熱到設(shè)定溫度，進(jìn)入到sCO2離心壓縮機(jī)進(jìn)口處。