خيار الطاقة الأساسية: مبادل حراري ذو مبادل حراري فيزيائي يُمكّن من إجراء ترقيات عالية الكفاءة في دورات برايتون لثاني أكسيد الكربون فوق الحرج

مكان وجود المبادلات الحرارية في الدورة

تقوم الدورة بضغط وتسخين وتمديد سائل ثاني أكسيد الكربون العامل، واستعادة جزء من الحرارة المتبقية قبل تبريد السائل للمرحلة التالية. وبحسب تصميم الدورة، تتشارك مبادلات الحرارة ذات درجات الحرارة المنخفضة والعالية مهمة الاستعادة، بينما يقوم مبرد أولي بتصريف الحرارة إلى المشتت الحراري المتاح.

لا تعمل هذه المكونات في ظروف تشغيل متطابقة. يتطلب كل من جهاز استعادة الحرارة عالي الحرارة، وجهاز استعادة الحرارة منخفض الحرارة، وجهاز التبريد المسبق، خصائص حرارية وظروف ميكانيكية وتقييمات مواد مختلفة.

الفعالية ليست سوى جزء واحد من التحسين

يمكن أن يؤدي ارتفاع كفاءة المُسترد الحراري إلى تقليل كمية الحرارة الخارجية اللازمة لنفس دورة التشغيل. وقد يتطلب تحقيق ذلك مساحة سطح أكبر أو تصميمًا مختلفًا للقناة. كما أن فقدان الضغط المصاحب قد يزيد من شغل الضغط أو يقلل من التمدد المفيد.

لذا، ينبغي أن يكون الهدف هو الأداء الصافي للدورة، مع مراعاة التكلفة والمساحة وانخفاض الضغط. ولا يكفي زيادة معامل مبادل حراري واحد إلى أقصى حد، أو تطبيق تحسين ثابت لكفاءة الدورة على كل تركيب لمبادل حراري ذي مبادل حراري ورقي.

استخدم الخصائص المحلية وملف تعريف درجة الحرارة الكامل

تتفاوت خصائص ثاني أكسيد الكربون بشكل كبير بالقرب من المنطقة الحرجة. وقد لا تمثل قيمة واحدة متوسطة للحرارة النوعية أداء المبادل الحراري بدقة. لذا، ينبغي للنموذج الحراري تقييم التغيرات ذات الصلة في الضغط ودرجة الحرارة والخصائص على طول مسار التدفق.

بالنسبة لتدفق محدد، يمكن التعبير عن الواجب على النحو التالي:Q = معدل التدفق الكتلي × التغير في المحتوى الحراريكمثال توضيحي فقط، ينقل تيار مفترض بمعدل تدفق 10 كجم/ثانية وتغير في المحتوى الحراري مقداره 100 كيلوجول/كجم طاقة مقدارها 1000 كيلوواط. هذه الحسابات ليست نتيجة اختبار مبادل حراري ذي ضغط منخفض أو نقطة تشغيل محددة للدورة.

قارن بين قرارات التصميم الرئيسية

يمكن أن تحكم الظروف العابرة المراجعة الميكانيكية

قد يؤدي بدء التشغيل والإيقاف والتغيرات السريعة في الحمل إلى تدرجات حرارية وفروق ضغط تختلف عن نقطة التشغيل المستقرة العادية. يجب على مصمم الدورة توفير البيانات اللازمة للحالات العابرة، وعدد الدورات، وأي قيود على معدل التغير لتقييم المبادل الحراري.

المبادل حراري ذو دائرة مطبوعة (PCHE)لا تُعدّ الحدود القصوى المنشورة لعائلة المنتجات دليلاً على قدرة كل سبيكة وشكل هندسي مقترح على العمل في كلا الطرفين المتطرفين في آن واحد. تتطلب المعدات المُورَّدة نطاق ضغط ودرجة حرارة مُحدَّد ومؤهَّل.

بيانات استفسار عن جهاز استعادة الحرارة

يرجى تقديم مخطط تدفق الدورة، وتراكيب التيارات، وجداول حالات التشغيل، وأساس المحتوى الحراري أو الخصائص، وحدود انخفاض الضغط، والأداء الحراري المستهدف. يتضمن ذلك أيضًا بيانات عن التغيرات العابرة، ومتطلبات العمر التصميمي، والمساحة والوزن المتاحين.

يمكن لشركة SHPHE استخدام هذه المدخلات لتقييم خيارات القنوات واللب. ينبغي تقييم مقترح المبادل الحراري الناتج ضمن نموذج الدورة، حيث يمكن ترجمة معدل التدفق المستعاد وفقدان الضغط إلى صافي إنتاج المشروع وجدواه الاقتصادية.

ناقش جهاز استعادة ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج أو جهاز التبريد المسبق →