基于布朗循环的中低温混合工质热电联合循环

摘要

基于布朗循环的中低温混合工质热电联合循环采用毛细泵回路热管(CPL)、蒸发器、冷凝器、蒸汽通道、液体通道储液器、隔离器以及控制系统特点的循环系统集成。在液体中氧化铜-水纳米流体，提高了液体的导热系数会以103倍的速度增大，热管的换热系数最大提高了160％临界热流密度提高了120％；一个带有引射循环回路的涡轮发电系统。主要设备有引射器、增压室、涡轮机和回路热管加热器。混合蒸气体在扩压室内绝热减速增压经两级增压或三级增压至150℃热水的压力增加至3-5MPa进入气轮机绝热膨胀对外作功，一部分蒸气温度与压力满足引射器正常运行所需的入口条件。

主权项

采用毛细泵回路热管(CPL)是一种两相的高效传热装置作为吸热式热泵的换热，提高冷凝热的利用充分发挥毛细泵回路热管(CPL)蒸发器、冷凝器、蒸汽通道、液体通道储液器、隔离器以及控制系统(加热器和温度传感器)特点；1)CPL具有较高的传热能力和等温性。CPL回路的压力损失小，使得CPL系统可以实现长距离传热。(2)CPL具有优良的控温特性。CPL可以利用控制系统将回路的工作温度调控在所需的温度范围内。储液器和CPL回路相连通，因此二者具有相同的工作压力，通过对储液器的加热或冷凝来调节系统的工作压力，从而调节冷凝器的换热面积以达到控制系统的饱和工作温度。(3)热分享特性。CPL的蒸发器可以由多个蒸发器并联而成，每个蒸发器的热负荷可以有很大的不同，即使有的蒸发器没有负荷，由于系统内压力平衡和各蒸发器的抽吸作用，它也可分享其余蒸发器的负荷，使系统温度一致。(4)压力灌注特性。一旦个别蒸发器由于热负荷意外超载而出现干涸，可在系统的继续运行中，通过加热储液器，进行压力灌注而使干涸的蒸发器恢复工作。(5)热二极管特性。冷凝器内没有毛细结构，因此热量只能从蒸发器传向冷凝器，从此起到了热二极管的作用。在液体中氧化铜—水纳米流体显著提高了液体的导热系数，其原因可能有以下两方面：a)、由于固体颗粒的导热系数远远大于液体的导热系数。固体颗粒的加入改变了液体的结构，增强了混合物内部的能量传递过程，使得液体的导热系数增大。纳米流体导热系数随着纳米颗粒体积分数的增大而增大。纳米颗粒的体积分数越大，单位体积内液体分散的纳米颗粒越多，导致纳米颗粒与纳米颗粒的热传导、纳米颗粒与液体的微对流增强，能量传递加快，热导率增大；纳米流体的导热系数与构成纳米颗粒的材料的导热系数有关，构成纳米颗粒的材料的导热系数越大，纳米流体的导热系数也越大。b)、由于纳米颗粒的小尺寸效应，热管工作压力越低，纳米颗粒对热管换热强化作用越显著，热管的换热系数最大提高了160％临界热流密度提高了120％；存在着一个最佳的纳米颗粒质量浓度，在该浓度下，热管蒸发段的换热系数最高。