[發明專利]能夠避免溫度夾點的超臨界二氧化碳布雷頓循環預冷系統及方法

在審

• 申請號: 202110915233.4
• 申請日: 2021-08-10
• 公開（公告）號: CN113513380A
• 公開（公告）日: 2021-10-19
• 發明（設計）人: 楊玉;李紅智;張磊;吳帥帥;吳家榮;姚明宇
• 申請（專利權）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: F01D25/12
• 分類號: F01D25/12;F01K25/10
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

1.能夠避免溫度夾點的超臨界二氧化碳布雷頓循環預冷系統，其特征在于：將預冷器分割為高溫段預冷器(2)和低溫段預冷器(4)，高溫段預冷器(2)的熱側進口與高溫介質入口管路(1)相連，高溫段預冷器(2)的熱側出口通過高溫介質管路(3)與低溫段預冷器(4)的熱側進口相連，低溫段預冷器(4)的熱側出口與目標溫度介質管路(5)相連；冷卻介質分為兩路，一路通過第一升壓設備(6)和第一路低溫介質入口管路(7)與低溫段預冷器(4)的冷側入口相連；另一路通過第二升壓設備(12)、第三閥門(13)和第二路低溫介質入口管路(14)與高溫段預冷器(2)的冷側入口相連；低溫段預冷器(4)的冷側出口分為兩路，一路經第一閥門(8)和第一路低溫介質出口管路(9)通向循環水冷卻裝置，另一路通過低溫介質管路(10)和第二閥門(11)與高溫段預冷器(2)的冷側入口的第二路低溫介質入口管路(14)相連；高溫段預冷器(2)的冷側出口經第二路低溫介質出口管路(15)通向循環水冷卻裝置。

2.根據權利要求1所述的能夠避免溫度夾點的超臨界二氧化碳布雷頓循環預冷系統，其特征在于：冷卻介質通過總升壓設備(16)后分為兩路，一路經低溫介質管路與低溫段預冷器(4)的冷側入口相連，一路經第三閥門(13)和低溫介質管路與高溫段預冷器(2)的冷側入口相連。

3.根據權利要求2所述的能夠避免溫度夾點的超臨界二氧化碳布雷頓循環預冷系統，其特征在于：所述冷卻介質為冷卻水或空氣，當冷卻介質為冷卻水時，第一升壓設備(6)、第二升壓設備(12)和總升壓設備(16)分別為第一水泵、第二水泵和總水泵；當冷卻介質為空氣時，第一升壓設備(6)、第二升壓設備(12)和總升壓設備(16)分別為第一風機、第二風機和總風機。

4.根據權利要求1所述的能夠避免溫度夾點的超臨界二氧化碳布雷頓循環預冷系統，其特征在于：預冷器分割為三段或更多段。

5.權利要求1至4任一項所述的能夠避免溫度夾點的超臨界二氧化碳布雷頓循環預冷系統的工作方法，其特征在于：高溫的超臨界二氧化碳經過高溫介質入口管路(1)進入高溫段預冷器(2)被冷卻到接近擬臨界溫度后流出，再經過高溫介質管路(3)進入低溫段預冷器(4)被冷卻到目標溫度后，從目標溫度介質管路(5)流出；

當進入預冷器的冷卻介質溫度高于25℃時，關閉第二閥門(11)，打開第一閥門(8)第三閥門和(13)；冷卻介質分兩路，一路經第三閥門(13)和第二路低溫介質入口管路(14)進入高溫段預冷器(2)，將熱的超臨界二氧化碳冷卻到接近擬臨界溫度，被加熱后的冷卻介質經第二路低溫介質出口管路(15)去循環水冷卻裝置；另一路冷卻介質經第一路低溫介質入口管路(7)進入低溫段預冷器(4)，將超臨界二氧化碳進一步冷卻到目標溫度，被加熱后的冷卻介質經第一閥門(8)和第一路低溫介質出口管路(9)去循環水冷卻裝置；

當進入預冷器的冷卻介質溫度不高于25℃時，關閉第一閥門(8)和第三閥門(13)，打開第二閥門(11)，兩段預冷器的運行過程類似于單個預冷器；冷卻介質經第一路低溫介質入口管路(7)進入低溫段預冷器(4)將超臨界二氧化碳冷卻到目標溫度，然后經過低溫介質管路(10)、第二閥門(11)和第二路低溫介質入口管路(14)進入高溫段預冷器(2)中冷卻高溫的超臨界二氧化碳，被加熱的冷卻介質經第二路低溫介質出口管路(15)去循環水冷卻裝置。