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一种耦合超燃冲压发动机的超临界CO₂ Brayton循环制冷与发电系统的性能分析与设计优化
Performance analysis and design optimization of a supercritical CO₂ Brayton cycle cooling and power generation system coupled with a scramjet
Xiaofeng Ma · Hao Guo · Peixue Jiang · Yinhai Zhu · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.383
摘要 超临界CO₂（SCO₂）Brayton循环因其优异的性能和紧凑性，被广泛认为在航空航天推进领域具有广阔的应用前景。本研究提出了一种基于分流方案的新型循环构型，适用于热沉资源受限的工作条件。此外，建立并验证了一个包含双模态超燃冲压发动机、再生冷却通道以及SCO₂ Brayton循环的一维耦合模型及求解策略，并通过文献中的实验数据进行了验证。基于所提出的耦合模型，分析了在热沉受限条件下不同Brayton循环构型的耦合性能及其影响因素。采用优化方法确定了三种循环构型的最优设计方案，并对其性能进行...
解读: 该超临界CO₂布雷顿循环技术对阳光电源储能热管理系统具有重要借鉴价值。其分流式循环架构和有限热沉条件下的优化设计理念,可应用于PowerTitan等大型储能系统的液冷热管理优化。研究中的再生冷却通道耦合模型和多目标优化方法,可指导ST系列PCS功率器件(SiC/IGBT)的散热设计改进,提升功率密度...
高超声速飞行器发动机热光伏系统冷却与发电性能评估
Cooling and power generation performance evaluation of thermophotovoltaic system for hypersonic vehicle engines
Yinke Qi · Xiaofeng Ma · Peixue Jiang · Yinhai Zhu · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.343
摘要 由于高超声速飞行器具有极高的冷却和能源需求，其发展面临巨大挑战。为应对这一挑战，本文提出了一种用于高超声速飞行器发动机的热光伏发电系统，该系统可在提供热防护的同时实现电能生成。热光伏电池安装在燃烧室冷却通道的壁面上，燃料流经通道以对电池进行冷却。高温辐射体发射的光子通过滤光器筛选后到达电池并产生电能。建立了包含燃烧室、热光伏器件及冷却通道在内的传热与发电耦合模型，并通过迭代求解直至满足能量守恒条件。分析了不同来流马赫数、燃料流量、入口温度以及起始位置对系统冷却与发电性能的影响。所提出的热光...
解读: 该热光伏发电技术为阳光电源高功率密度储能系统提供创新思路。其58kW/m²的发电密度和10.5%热电转换效率,可启发ST系列PCS在极端温度环境下的热管理优化设计。燃料冷却通道与光伏电池耦合的架构,对PowerTitan储能系统的液冷技术具有借鉴意义,特别是在数据中心等高热流密度场景。滤波器选频技术...
下一代光热电站颗粒/超临界CO2流化床换热系统的设计与性能研究
Design and performance study of the particle/supercritical CO2 fluidized bed heat exchanger system for next generation CSP plant
Ruina Xua · Zhipeng Zhang · Feng Suna · Yi Xua 等11人 · Solar Energy · 2025年1月 · Vol.297
摘要 本文提出并构建了首套兆瓦级（MWth）用于下一代聚光太阳能发电（CSP）电站的颗粒/超临界二氧化碳（sCO2）流化床换热系统。在该CSP电站中，固体颗粒被选作太阳能集热器的吸热介质，并通过换热器将热量传递给sCO2，随后被加热的sCO2进入透平做功。换热器本体采用流化床结构，其中sCO2管束在流化空气的作用下从高温颗粒中吸收热量。颗粒沿换热器壁面流动，sCO2在两个箱体内部自上而下流动，流化空气被循环利用以提高系统的换热效率。本文详细描述了系统的整体结构设计。实验于2021年起在中国北京延...
解读: 该颗粒/超临界CO2流化床换热技术为下一代光热电站提供了高效热能转换方案,出口温度达552°C、效率83.2%,对阳光电源储能系统具有重要参考价值。其高温储热与sCO2布雷顿循环结合的思路,可启发ST系列储能变流器在光热-储能耦合场景的拓展应用。该系统的热管理技术和高效换热设计,对PowerTita...