[实用新型]超临界二氧化碳循环系统

说明书

本实用新型涉及热能发电技术领域，公开了一种超临界二氧化碳循环系统，包括依次连接的压缩模块、热源模块、涡轮发电模块和冷却模块，还包括恒温恒压模块，冷却模块经恒温恒压模块与压缩模块连接；恒温恒压模块包括恒温室和贯穿恒温室设置的稳压通道，稳压通道的外侧壁面设有换热翅片，换热翅片位于恒温室内，稳压通道内填充有多个阻尼球，冷却模块的循环工质出口经稳压通道与压缩模块的循环工质进口连接。本实用新型提供的超临界二氧化碳循环系统，以恒温恒压模块取代大容积缓冲罐，减小了海洋摇摆环境下循环工质的温度和压力波动，提高了循环工质在压缩机进口维持恒温恒压参数的能力。

技术领域

本实用新型涉及热能发电技术领域，特别是涉及一种超临界二氧化碳循环系统。

背景技术

随着我国海洋开发的逐渐深入，先进海洋装备开发已势在必行，而动力系统是舰船等海洋装备的“心脏”，是决定舰船整体性能的关键。超临界二氧化碳(S-CO₂)布雷顿循环作为新兴动力系统，具有结构紧凑、效率高、体积小、重量轻、噪声小等显著优势，是舰船动力系统的理想选择。

S-CO₂循环是一种以超临界状态的CO₂为工质的布雷顿循环，压缩机作为S-CO₂循环中的主要原动机，是本循环维持高效、稳定运行的核心设备。由于S-CO₂在临界点附近具有极好的压缩性，为了减小压缩能耗、提升系统效率，压缩机入口参数通常选择在临界点附近，即略高于31.2℃、7.38MPa的超临界状态。一旦压缩机入口参数发生变化，将导致压缩机效率和系统效率的急剧降低，如：压缩机入口温度增加2℃，入口工质密度将减少50％，压缩机将工作在完全不同的另一种工质下。若压缩机入口参数降低至亚临界态，压缩机入口可能出现液态或气态工质(超临界态不属于液态、气态或固态三相态)，导致压缩机出现剧烈振动，甚至造成叶轮结构破坏。

舰船在海洋中航行，在风浪的影响下，必然受到摇摆、侧倾等海况影响。研究发现，在海洋摇摆环境下S-CO₂循环内的关键节点的温度和压力会出现周期性波动，即围绕一个平均值进行上下波动，该波动周期与海浪的周期为整数倍关系，对压缩机入口参数保持稳定产生不利影响。如何在海洋条件下维持压缩机的入口恒定参数是实现S-CO₂循环在舰船上高效应用的关键。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种超临界二氧化碳循环系统，用以解决在海洋条件下维持超临界二氧化碳循环的压缩机入口温度和压力参数稳定的问题。

本实用新型实施例提供一种超临界二氧化碳循环系统，包括依次连接的压缩模块、热源模块、涡轮发电模块和冷却模块，还包括恒温恒压模块，所述冷却模块经所述恒温恒压模块与所述压缩模块连接；

所述恒温恒压模块包括恒温室和贯穿所述恒温室设置的稳压通道，所述稳压通道的外侧壁面设有换热翅片，所述换热翅片位于所述恒温室内，所述稳压通道内填充有多个阻尼球，所述冷却模块的循环工质出口经所述稳压通道与所述压缩模块的循环工质进口连接。

其中，所述稳压通道内设有滤波段，所述滤波段包括两个泡沫金属封板，多个所述阻尼球填充于两个所述泡沫金属封板之间。

其中，沿循环工质的流动方向，所述稳压通道内设置有多个所述滤波段。

其中，两个所述泡沫金属封板之间还设有蜂窝状的金属格栅，多个所述阻尼球填充于所述金属格栅的蜂窝孔内。

其中，所述阻尼球为中空结构，所述阻尼球的内部空心填充有压强为7.4MPa-7.6MPa的二氧化碳。

其中，所述恒温恒压模块还包括喷射器和渐扩段；所述喷射器设有与所述压缩模块的循环工质出口连接的射流入口和与所述冷却模块的循环工质出口连接的引流入口，所述射流入口与所述压缩模块的循环工质出口之间还设有高压调节阀；所述喷射器的出口与所述渐扩段的小径端连接，所述渐扩段的大径端与所述稳压通道的进口连接。