电气体发电中有热添加的喷管流动及热力循环分析.pdf

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1、第48卷第9期西安交通大学学报Vo1．48NO．92014年9月J0URNALOFXI’ANJIAoTONGUNIVERSITYSep．2014DOI：10．7652／xjtuxb201409012电气体发电中有热添加的喷管流动及热力循环分析朱桂同，陈清华2刘娟芳，陈子云。(1．重庆大学低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室，400030，重庆；2．重庆大学动力工程学院，400030，重庆)摘要：为了提高电气体发电循环的热效率，在有回热的布雷顿循环基础上，对喷管中膨胀的气体进行加热，使循环过程尽量接近Ericsson循环。用CFD数值模拟的方法研究了有

2、热添加的喷管流动，并分析了喷管加热对循环热效率的影响，提出了一种可以提高电气体发电循环热效率的方法。计算和分析结果表明：定热流加热条件下，延长喷管渐缩段和增大入口高度能有效提高喷管流体速度和温度；受边界层的限制，壁面加热方式对主流区域影响不大，而内热源加热方式在主流区域效果明显；将壁面和内热源加热方式结合能够有效地将热量添加到喷管气流中，并能提高循环热效率。关键词：电气体发电；热添加喷管流动；Ericsson循环；CFD数值模拟；热效率中图分类号：TK121文献标志码：A文章编号：0253-987X(2014)09—0068—06Analysisonth

3、eNozzleFlowwithHeatAdditionandItsThermalCycleEfficiencyinElectrogasdynamicsZHUGuitong，CHENQinghua一，LIUJuanfang，CHENZiyun’(1．KeyLaboratoryofLow-GradeEnergyUtilizationTechnologiesandSystemsofMinistryofEducation，ChongqingUniversity，Chongqing400030，China；2．CollegeofPowerEngineering，C

4、hongqingUniversity，Chongqing400030，China)Abstract：Inordertoimprovethethermalefficiency，thegasflowinanozzleoftheregenerativeBraytoncyclewasheatedintheexpansionprocessofgas，whichcanmaketheelectrogasdynamiccycleprocessapproachanEricssoncycle．TheflatLavalnozzlefortheelectrogasdynamic

5、(EGD)converterwasdesignedandoptimized．ThenozzleflowwithheatadditionwasinvestigatedthroughCFDsimulation．Withaconstantfluxonthewall，thenozzlewithalongerconvergingsectionandhigherentrancecaneffectivelyincreasethegasflowvelocityandtemperature．Heatadditionthroughnozzlewallhaslittleimp

6、actongasvelocityandtemperatureintheregionsaroundthecenterlineduetotheeffectofboundarylayer．Whereastheinnerheatsourcebasedheatingcansignificantlyincreasethegasvelocityandtemperatureinnozzle’Scentralregion．Thecombinedheatadditionmodeofwallheatingandinnerheatsourcecaneffectivelyimpr

7、ovethethermalcycleefficiency．Keywords：electrogasdynamics；nozzleflowwithheataddition；Ericssoncycle；CFDnumericalsimulation；cycleefficiency电气体发电器原理如图1所示，其过程是利用能转化为电能。电气体发电装置无转动部件，相比流经拉瓦尔喷管的高速气体运载离子或带电微粒，常规的透平一发电机热力循环系统，结构紧凑、维护克服电场力，电荷由低电位输送到高电位，使流体动要求低，但目前其热电转化效率不高。收稿日期：2014—01—23。作

8、者简介：朱桂同(1988一)，男，硕士生；陈清华(通信作者)，男，教授。基金项目