超臨界二氧化碳(sCO2)循環是熱功轉換領域的重要共性關鍵技術。《超臨界二氧化碳燃煤發電理論與技術》是對徐進良教授團隊在sCO2循環領域已有研究成果的梳理，聚焦sCO2燃煤發電基礎理論與關鍵技術。《超臨界二氧化碳燃煤發電理論與技術》共9章，分別對sCO2多級壓縮循環、sCO2燃煤發電系統煙氣熱能復疊利用方法、超臨界傳熱理論、sCO2對流傳熱實驗、sCO2燃煤鍋爐、sCO2回熱器優化設計、sCO2透平和壓縮機等展開論述。
目錄
序
前言
第1章 緒論1
1.1 sCO2循環概述1
1.2 sCO2燃煤發電的難點與挑戰6
1.2.1 挑戰1：如何挖掘sCO2循環的效率潛力？6
1.2.2 挑戰2：如何實現鍋爐煙氣熱量的全溫區吸收？7
1.2.3 挑戰3：如何應對大流量引起的壓降懲罰效應？9
1.2.4 挑戰4：如何對鍋爐受熱面溫度進行有效控制？9
1.3 sCO2燃煤發電系統構建的研究進展12
1.3.1 sCO2燃煤發電系統熱學優化理論13
1.3.2 sCO2燃煤發電系統的設計方法和設計條件15
1.3.3 sCO2鍋爐冷卻壁的傳熱機理及冷卻壁創新構型17
1.4 sCO2流動傳熱的研究進展18
1.5 sCO2旋轉機械的研究進展23
1.6 本章小結26
參考文獻26
第2章 sCO2多級壓縮循環的研究36
2.1 引言36
2.2 sCO2多級壓縮循環的發展過程36
2.3 sCO2再壓縮循環中的協同效應38
2.3.1 協同作用簡述40
2.3.2 再壓縮循環效率高于單回熱循環的原因44
2.4 多級壓縮sCO2循環47
2.5 不同熱源條件下的循環篩選50
2.6 水蒸氣朗肯循環與sCO2布雷頓循環的對比54
2.7 本章小結57
參考文獻58
第3章 sCO2燃煤發電系統煙氣熱能復疊利用方法60
3.1 引言60
3.2 能量復疊利用原理60
3.3 sCO2燃煤發電系統煙氣熱能梯級利用方法63
3.3.1 通過提高二次風溫度吸收余熱64
3.3.2 通過煙氣冷卻器吸收余熱66
3.4 基于能量復疊利用原理的循環優化70
3.4.1 案例A：頂底復合循環71
3.4.2 案例B：頂底復疊循環73
3.4.3 案例C：帶高溫冷卻器的頂底復疊循環75
3.4.4 案例D：帶外置式空氣預熱器的頂底復疊循環77
3.5 本章小結80
參考文獻82
第4章 超臨界傳熱理論84
4.1 引言84
4.2 超臨界類沸騰的分子動力學模擬85
4.2.1 非受限空間內超臨界相分布85
4.2.2 受限空間內的超臨界相分布97
4.3 超臨界傳熱三區模型107
4.3.1 亞臨界沸騰基本理論框架107
4.3.2 超臨界傳熱三區模型111
4.3.3 超臨界傳熱三區模型的應用114
4.3.4 未來研究展望118
4.4 本章小結119
參考文獻120
第5章 sCO2對流傳熱實驗125
5.1 引言125
5.2 sCO2對流傳熱實驗及方法125
5.2.1 實驗系統及實驗段125
5.2.2 數據處理128
5.3 均勻加熱條件下的實驗結果及分析134
5.3.1 熱流密度的影響134
5.3.2 運行壓力的影響136
5.3.3 質量流速的影響137
5.3.4 入口溫度的影響138
5.3.5 超臨界沸騰數139
5.3.6 傳熱惡化起始點預測142
5.3.7 壁溫多峰現象144
5.3.8 超臨界傳熱系數的廣義擬合153
5.4 非均勻加熱條件下的實驗結果及分析157
5.4.1 壁溫、內壁熱流和傳熱系數的周向分布157
5.4.2 熱流密度對壁溫的影響158
5.4.3 質量流速和壓力對壁溫的影響159
5.4.4 均勻加熱和非均勻加熱壁溫的比較159
5.4.5 正常傳熱區和傳熱惡化區的劃分161
5.5 本章小結162
參考文獻162
第6章 sCO2燃煤鍋爐165
6.1 引言165
6.2 sCO2鍋爐壓降懲罰效應及模塊化設計165
6.2.1 1/8減阻原理165
6.2.2 鍋爐模塊化設計166
6.2.3 鍋爐模塊化設計的意義170
6.3 sCO2鍋爐壁溫控制方法170
6.3.1 sCO2鍋爐壁溫控制研究思路170
6.3.2 計算模型與求解方法172
6.3.3 sCO2鍋爐煙氣側與工質側的匹配180
6.3.4 降低sCO2鍋爐冷卻壁壁溫的綜合策略187
6.4 sCO2鍋爐的尺度準則198
6.5 本章小結202
參考文獻202
第7章 sCO2回熱器優化設計204
7.1 引言204
7.2 印刷電路板換熱器PCHE簡介205
7.2.1 PCHE制造205
7.2.2 PCHE微通道206
7.2.3 PCHE流動傳熱特性208
7.3 大容量回熱器中的PCHE集成223
7.3.1 PCHE集成回熱器的模型建立與計算223
7.3.2 PCHE集成優化原理232
7.4 本章小結240
參考文獻240
第8章 sCO2透平246
8.1 引言246
8.2 透平的發展與變革——sCO2透平246
8.2.1 透平發展史246
8.2.2 sCO2透平與傳統透平的區別248
8.3 sCO2徑流式透平一維設計250
8.3.1 sCO2徑流式透平一維設計計算模型250
8.3.2 sCO2徑流式透平一維設計程序263
8.4 sCO2透平的數值模擬276
8.4.1 模型處理及網格生成276
8.4.2 邊界條件的設定279
8.4.3 分析與結論280
8.5 sCO2靜葉葉形優化仿真288
8.5.1 研究方法289
8.5.2 結果與討論298
8.6 本章小結304
參考文獻305
第9章 sCO2壓縮機和密封308
9.1 引言308
9.2 sCO2壓縮機308
9.2.1 壓縮機的發展308
9.2.2 壓縮機的分類310
9.2.3 離心式壓縮機312
9.2.4 壓縮機的設計315
9.3 密封329
9.3.1 概述329
9.3.2 密封種類330
9.3.3 干氣密封簡介334
9.3.4 sCO2干氣密封337
9.4 非理想流體物性的CFD仿真343
9.4.1 概述343
9.4.2 真實氣體性質的熱物理和輸運模型344
9.4.3 Riemann問題345
9.4.4 基于非理想氣體特性密度的求解器349
9.5 本章小結360
參考文獻361
主要符號表365
英文字母變量365
希臘字母變量379
名稱縮寫384
矢量變量386
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