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基本介紹

超臨界二氧化碳（S-CO2）動力迴圈具有效率高、系統緊湊及靈活性高等優點，未來可取代 或部分取代水蒸氣朗肯迴圈，實現高效熱功轉換。

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要點總結

直接S-CO2 迴圈以CO2 為冷卻劑吸收熱源能量，間接S-CO2 迴圈則透過中間換熱器吸收熱源能量。

直接式發電效率高，但太陽能吸熱器溫度高，熱應力大，吸熱器安全問題嚴重；間接式透過中間換熱器吸收熱源熱量，熱損較多，效率較低。

S-CO2 迴圈可用於回收燃氣輪機餘熱，餘熱溫度在500~600 ℃，Echogen（美國）建造了7。3 MWe餘熱發電廠。

小功率透平和壓氣機的動靜間隙存在嚴重洩漏、鼓風損失、動靜摩擦和氣流激振等問題，小機組存在的問題在大機組上可得到緩解，並不是成比例放大。

S-CO2 迴圈流量比水蒸氣朗肯迴圈大6~8。

鍋爐熱源與S-CO2 迴圈耦合的能量梯級利用原理。

03

二氧化碳傳熱方面

1. 引入類沸騰概念處理超臨界附近對流傳熱

，無量綱引數 K 表示蒸發動量力與慣性力的比值，制約氣泡脫離壁面的難易程度，K 越大，氣泡越難脫離壁面。

2. 新型傳熱關聯式

，其誤差遠小於文獻中廣泛的引用公式，且適用於不同工質、管徑、正常傳熱和傳熱惡化。

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效能測試系統

中國科學院

工程熱物理研究

所建成了S-CO2 換熱器綜合試驗測試平臺，可進行S-CO2

印刷電路板換熱器

效能測試，最高設計壓力

32 MPa

、溫度

823K

，自主研製的高效緊湊式回熱器效率高達98%，壓降不超過50 kPa。

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展望

現有文獻主要關注S-CO2 迴圈本身，

對熱源和S-CO2 迴圈的耦合

關注不夠。S-CO2 迴圈效率高並不代表整個系統效率高。

對不同熱源驅動的S-CO2 迴圈，期待建立能考慮

實際氣體效應

的數學模型和實驗研究。

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參考文獻：徐進良等。超臨界二氧化碳動力迴圈研究進展及展望。熱力發電，2020。