跨临界循环C3H8/CO2混合工质及其系统和方法技术方案

本发明专利技术提供了一种跨临界循环C3H8/CO2混合工质及其系统和方法，包括：C3H8/CO2混合工质，C3H8/CO2混合工质中CO2的体积百分数为60％‑92％。本发明专利技术的工质可以大大降低工质的燃烧可能性，可以根据需求调节比例范围，提高了应用过程的安全性。

Transcritical Cycle C3H8/CO2 Mixed Refrigerant and Its System and System

【技术实现步骤摘要】
跨临界循环C3H8/CO2混合工质及其系统和方法
本专利技术涉及动力循环
，尤其涉及一种跨临界循环C3H8/CO2混合工质及其系统和方法。
技术介绍
随着能源紧缺和环境污染等问题的日益严重，传统的制冷剂也存在着污染环境、破坏臭氧层和造成温室效应等问题，对环境问题造成了一定的影响。CO2是一种天然、安全的动力循环工质，采用CO2作为制冷工质，对大气臭氧层不会产生破坏，并且可以减少全球温室效应，从根本上解决传统制冷剂对环境产生污染的问题。CO2本身还具有安全无毒、不可燃、在自然界广泛存在、无需回收、成本低、节约能源、热稳定性好、制冷能力大和热效率高等诸多优点。在制冷剂领域，由于CO2的临界温度较低，在CO2跨临界动力循环中，冷凝器中的亚临界CO2难以被30℃左右的常规冷却水冷凝。采用以CO2为主要组元的混合工质跨临界动力循环，掺混其他介质提升临界温度的方法，可实现常规冷却水运行的跨临界循环，可以提升临界温度、有效地解决工质的冷凝问题。但是其掺混介质都具有易燃易爆炸的特点，如混合工质C3H8/CO2，泄漏后会导致安全隐患。因此，为解决这一问题，需要通过一种安全系数高、具有良好循环和燃烧特性的动力循环混合工质。
技术实现思路
本专利技术提供了一种跨临界循环C3H8/CO2混合工质及其系统和方法，以解决上述问题。为了实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案。本专利技术一方面提供了一种跨临界循环C3H8/CO2混合工质，包括：C3H8/CO2混合工质，所述C3H8/CO2混合工质中CO2的体积百分数为60％-92％。优选地，C3H8/CO2混合工质中CO2的体积百分数为85-92％。本专利技术的另一方面提供了一种动力循环系统，该系统中的循环工质为上述提到的跨临界循环C3H8/CO2混合工质。本专利技术再一方面提供了一种动力循环方法，该方法中采用权利要求1-2任上述的跨临界循环C3H8/CO2混合工质作为循环工质。由上述本专利技术的跨临界循环C3H8/CO2混合工质及其系统和方法提供的技术方案可以看出，本专利技术的跨临界循环C3H8/CO2混合工质，具有以下有益效果：(1)由于在蒸发器内，超临界状态的CO2能够很好的实现与低温热源变温特性的热匹配，平均吸热温度会增加，CO2在蒸发器吸热量和在膨胀机中膨胀做功会增加，因此，跨临界CO2循环能够获得更好的系统性能，热效率和净输出功率高。(2)CO2是一种天然工质，无毒，不燃，ODP(OzoneDepletionPotential，臭氧衰减指数)值为0，GWP(GlobalWarmingPotential，全球变暖潜能值)值为1，对解决全球变暖和臭氧层破坏，有很积极的作用，对环境友好。(3)本专利技术的跨临界循环C3H8/CO2混合工质的系统结构简单，不需要除氧、除盐和排污等设备，对维护保养要求比较低。(4)相比有机朗肯循环，跨临界循环C3H8/CO2混合工质在蒸发器中不存在相变，不但减少了蒸发器结构的复杂性，而且能更好地利用余热，提高了系统的循环效率。(5)本专利技术的工质燃烧强度底，安全系数高，为跨临界循环C3H8/CO2混合工质在混合动力
中的安全应用提供了依据。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例的CO2体积百分数为60％时得到的拟合结果图；图2为本专利技术实施例的CO2体积百分数为75％时得到的拟合结果图；图3为本专利技术实施例的CO2体积百分数为85％时得到的拟合结果图；图4为不同二氧化碳体积百分数的燃烧速度拟合曲线对比图；图5为CO2体积百分数为92％时不同当量比的火焰燃烧状态图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能解释为对本专利技术的限制。本
技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本专利技术的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合，本专利技术中C3H8/CO2表示C3H8和CO2。本
技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本专利技术所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。为便于对本专利技术实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例做进一步的解释说明。本实施例涉及一种动力循环系统，系统中的循环工质为跨临界循环C3H8/CO2混合工质为C3H8/CO2混合工质，工质中CO2的体积百分数为60％-92％。优选的，该系统的工质中CO2的体积百分数为85-92％。本实施例涉及一种动力循环方法，该方法中采用跨临界循环C3H8/CO2混合工质作为循环工质，工质中CO2的体积百分数为60％-92％。优选的，该系统的工质中CO2的体积百分数为85-92％。本实施例提供了一种跨临界循环C3H8/CO2混合工质，包括：C3H8/CO2混合工质，C3H8/CO2混合工质中CO2的体积百分数为60％-92％。优选地，C3H8/CO2混合工质中CO2的体积百分数为85-92％。下面具体分析了利用热通量法，研究高浓度CO2对C3H8燃烧速度的影响，并验证本专利技术的参混比例范围的作用。C3H8/CO2混合工质中分别采用不同二氧化碳掺混比例(二氧化碳体积百分数分别为：0、60％、65％、70％、75％、80％、85％)下，不同当量比下混合工质的层流火焰燃烧速度。拟合出预混层流火焰燃烧速度沿当量比在0.6-1.4范围内的变化趋势线，观察二氧化碳不同掺混比例对混合气层流火焰燃烧速度的影响，从而得出二氧化碳浓度对丙烷层流火焰燃烧速度产生的作用。其中，当量比φ为实际燃空比与理论燃空比的比值，当量比φ根据下式(1)计算：式中，F为燃气摩尔量，A为空气摩尔量，下标st表示理论当量。100％的C3H8预混层流火焰燃烧速度的峰值为40.29cm/s，可燃当量比为0.41-1.61。下面分别详细介绍了二氧化碳体积百分数分别为60％、75％和85％时的相关实验。实验1：在CO2体积百分数为60％时，研究测得的在当量比0.6-1.4范围内，混合工质预混层流火焰燃烧速，对数据按抛物线形式进行拟合，得到的拟合结果如图1所示。由图1可看出，在CO2体积百分数为60％时，混合工质预混层流火焰燃烧速度随当量比变化趋势依旧保持抛物线形。在当量比0.6-1.4范围内本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种跨临界循环C3H8/CO2混合工质，其特征在于，包括：C3H8/CO2混合工质，所述C3H8/CO2混合工质中CO2的体积百分数为60％‑92％。

【技术特征摘要】
1.一种跨临界循环C3H8/CO2混合工质，其特征在于，包括：C3H8/CO2混合工质，所述C3H8/CO2混合工质中CO2的体积百分数为60％-92％。2.根据权利要求1所述的跨临界循环C3H8/CO2混合工质，其特征在于，所述的C3H8/CO2混合工质中CO2的体...

【专利技术属性】
技术研发人员：史维秀，潘利生，靳苏毅，
申请(专利权)人：北京建筑大学，
类型：发明
国别省市：北京,11