超临界二氧化碳(sCO2)循环是热功转换领域的重要共性关键技术。本书是对徐进良教授团队在sCO2循环领域已有研究成果的梳理，聚焦sCO2燃煤发电基础理论与关键技术。全书共9章，分别对sCO2多级压缩循环、sCO2燃煤发电系统烟气热能复叠利用方法、超临界传热理论、sCO2对流传热实验、sCO2燃煤锅炉、sCO2回热器优化设计、sCO2透平和压缩机等展开论述。
样章试读
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序
前言
第1章 绪论1
1.1 sCO2循环概述1
1.2 sCO2燃煤发电的难点与挑战6
1.2.1 挑战1：如何挖掘sCO2循环的效率潜力？6
1.2.2 挑战2：如何实现锅炉烟气热量的全温区吸收？7
1.2.3 挑战3：如何应对大流量引起的压降惩罚效应？9
1.2.4 挑战4：如何对锅炉受热面温度进行有效控制？9
1.3 sCO2燃煤发电系统构建的研究进展12
1.3.1 sCO2燃煤发电系统热学优化理论13
1.3.2 sCO2燃煤发电系统的设计方法和设计条件15
1.3.3 sCO2锅炉冷却壁的传热机理及冷却壁创新构型17
1.4 sCO2流动传热的研究进展18
1.5 sCO2旋转机械的研究进展23
1.6 本章小结26
参考文献26
第2章 sCO2多级压缩循环的研究36
2.1 引言36
2.2 sCO2多级压缩循环的发展过程36
2.3 sCO2再压缩循环中的协同效应38
2.3.1 协同作用简述40
2.3.2 再压缩循环效率高于单回热循环的原因44
2.4 多级压缩sCO2循环47
2.5 不同热源条件下的循环筛选50
2.6 水蒸气朗肯循环与sCO2布雷顿循环的对比54
2.7 本章小结57
参考文献58
第3章 sCO2燃煤发电系统烟气热能复叠利用方法60
3.1 引言60
3.2 能量复叠利用原理60
3.3 sCO2燃煤发电系统烟气热能梯级利用方法63
3.3.1 通过提高二次风温度吸收余热64
3.3.2 通过烟气冷却器吸收余热66
3.4 基于能量复叠利用原理的循环优化70
3.4.1 案例A：顶底复合循环71
3.4.2 案例B：顶底复叠循环73
3.4.3 案例C：带高温冷却器的顶底复叠循环75
3.4.4 案例D：带外置式空气预热器的顶底复叠循环77
3.5 本章小结80
参考文献82
第4章 超临界传热理论84
4.1 引言84
4.2 超临界类沸腾的分子动力学模拟85
4.2.1 非受限空间内超临界相分布85
4.2.2 受限空间内的超临界相分布97
4.3 超临界传热三区模型107
4.3.1 亚临界沸腾基本理论框架107
4.3.2 超临界传热三区模型111
4.3.3 超临界传热三区模型的应用114
4.3.4 未来研究展望118
4.4 本章小结119
参考文献120
第5章 sCO2对流传热实验125
5.1 引言125
5.2 sCO2对流传热实验及方法125
5.2.1 实验系统及实验段125
5.2.2 数据处理128
5.3 均匀加热条件下的实验结果及分析134
5.3.1 热流密度的影响134
5.3.2 运行压力的影响136
5.3.3 质量流速的影响137
5.3.4 入口温度的影响138
5.3.5 超临界沸腾数139
5.3.6 传热恶化起始点预测142
5.3.7 壁温多峰现象144
5.3.8 超临界传热系数的广义拟合153
5.4 非均匀加热条件下的实验结果及分析157
5.4.1 壁温、内壁热流和传热系数的周向分布157
5.4.2 热流密度对壁温的影响158
5.4.3 质量流速和压力对壁温的影响159
5.4.4 均匀加热和非均匀加热壁温的比较159
5.4.5 正常传热区和传热恶化区的划分161
5.5 本章小结162
参考文献162
第6章 sCO2燃煤锅炉165
6.1 引言165
6.2 sCO2锅炉压降惩罚效应及模块化设计165
6.2.1 1/8减阻原理165
6.2.2 锅炉模块化设计166
6.2.3 锅炉模块化设计的意义170
6.3 sCO2锅炉壁温控制方法170
6.3.1 sCO2锅炉壁温控制研究思路170
6.3.2 计算模型与求解方法172
6.3.3 sCO2锅炉烟气侧与工质侧的匹配180
6.3.4 降低sCO2锅炉冷却壁壁温的综合策略187
6.4 sCO2锅炉的尺度准则198
6.5 本章小结202
参考文献202
第7章 sCO2回热器优化设计204
7.1 引言204
7.2 印刷电路板换热器PCHE简介205
7.2.1 PCHE制造205
7.2.2 PCHE微通道206
7.2.3 PCHE流动传热特性208
7.3 大容量回热器中的PCHE集成223
7.3.1 PCHE集成回热器的模型建立与计算223
7.3.2 PCHE集成优化原理232
7.4 本章小结240
参考文献240
第8章 sCO2透平246
8.1 引言246
8.2 透平的发展与变革——sCO2透平246
8.2.1 透平发展史246
8.2.2 sCO2透平与传统透平的区别248
8.3 sCO2径流式透平一维设计250
8.3.1 sCO2径流式透平一维设计计算模型250
8.3.2 sCO2径流式透平一维设计程序263
8.4 sCO2透平的数值模拟276
8.4.1 模型处理及网格生成276
8.4.2 边界条件的设定279
8.4.3 分析与结论280
8.5 sCO2静叶叶形优化仿真288
8.5.1 研究方法289
8.5.2 结果与讨论298
8.6 本章小结304
参考文献305
第9章 sCO2压缩机和密封308
9.1 引言308
9.2 sCO2压缩机308
9.2.1 压缩机的发展308
9.2.2 压缩机的分类310
9.2.3 离心式压缩机312
9.2.4 压缩机的设计315
9.3 密封329
9.3.1 概述329
9.3.2 密封种类330
9.3.3 干气密封简介334
9.3.4 sCO2干气密封337
9.4 非理想流体物性的CFD仿真343
9.4.1 概述343
9.4.2 真实气体性质的热物理和输运模型344
9.4.3 Riemann问题345
9.4.4 基于非理想气体特性密度的求解器349
9.5 本章小结360
参考文献361
主要符号表365
英文字母变量365
希腊字母变量379
名称缩写384
矢量变量386
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