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在化石能源短缺以及其能引发一系列环境问题的能源背景下,以环境性能良好的CO2为工质的跨临界动力循环在运行过程中具有较高的平均吸热温度和循环热效率以及其在发电领域具有十分巨大的发展潜力的特点,已逐渐进入人们的视野。鉴于CO2跨临界动力循环中亚临界状态的CO2难以被30.0°C左右的常规冷却水冷凝的弊端以及超临界CO2布雷顿循环中压缩部件研发难度大的问题,对CO2跨临界动力循环的研究具有十分重要的意义。本课题采用太阳能作为热源,采用LNK碳酸熔盐作为太阳热能与动力循环的中间传热介质,借助Matlab计算软件,采用理论分析与数值计算的方法对自冷凝CO2跨临界动力循环开展了研究。(1)基于CO2存在的临界温度较低的热物理性质,分析了基础跨临界动力循环存在的亚临界状态的工质难以被30.0°C的常规冷却水冷凝的弊端。自冷凝CO2跨临界动力循环在跨临界循环的基础上做出改进与技术提升,即:内嵌制冷子循环,实现了CO2跨临界动力循环能够在常规温度冷却水的工况下运行,并对自冷凝CO2跨临界动力循环进行了分析。(2)以自冷凝CO2跨临界动力循环为研究对象,研究了在不同的冷却温度下,冷却压力对冷源、热源以及自冷凝CO2跨临界动力循环性能参数的影响。研究参数范围为:冷却温度31.040.0°C,冷却压力7.518.0 MPa,冷凝温度16.030.0°C。然后,针对CO2临界温度较低的特性以及在冷却器中亚临界状态的CO2工质难以被冷却至临界温度以下的弊端,得到了在冷却终温为35.0°C下较优化的工况,并得到了应用于太阳能热发电领域时,动力循环较高的循环热效率。(3)从冷凝温度的角度出发,对自冷凝CO2跨临界动力循环进行了优化研究,给出了在冷却终温为35.0°C时,不同冷凝温度下对应的最优化工况。研究结果表明:在冷凝温度分别为29.5°C、30.0°C时,最高循环热效率以及最高净输出功率分别达到最高,此时对应的冷却压力分别为8.8 MPa、8.4 MPa。(4)基于研究与分析,得出了在与自冷凝CO2跨临界动力循环的最佳运行工况相同的情况下,超临界CO2布雷顿循环的循环热效率和净输出功率,并分析了自冷凝CO2跨临界动力循环的最高循环热效率和最高净输出功率均低于超临界CO2布雷顿循环的原因。最后,基于多因素综合分析,得到在冷却终温为35.0°C,冷却压力为9.5 Mpa,冷凝温度为25.0°C情况下较优化的工况,并得到了应用于太阳能热发电领域时动力循环的优化工况。