[实用新型]一种防止流动不稳定性的高效紧凑式二氧化碳蒸发器

说明书

本实用新型公开了一种防止流动不稳定性的高效紧凑式二氧化碳蒸发器，包括若干冷侧板片及若干热侧板片，其中，各冷侧板片及各热侧板片自上到下依次交错固定连接，其中，冷侧板片的上表面设置有若干沿竖向分布的冷侧通道以及若干沿水平分布的水平方向压力平衡通道，冷侧板片上开设有若干自上到下的第一垂直方向压力平衡通道；热侧板片的上表面上开设有若干竖向分布的热侧通道，热侧板片上开设有若干自上到下的第二垂直方向压力平衡通道，该换热器有效的解决冷侧通道内气液两相流不稳定的问题。

技术领域

本实用新型属于印刷电路板式高效紧凑型换热器领域，涉及一种防止流动不稳定性的高效紧凑式二氧化碳蒸发器。

背景技术

从国内电力行业目前的情况来看，我国电力系统调节能力难以完全适应新能源大规模发展和消纳的要求，部分地区出现了较为严重的弃风、弃光问题。2015年，全年弃风电量高达339亿千瓦时，“三北”部分地区弃风和弃光率超过20％。而火电机组特别是煤电机组，在未来相当长一段时期仍是我国“三北”地区的主力电源。通过对煤电机组改造，释放其潜在的灵活性，可有效提高我国电力系统的调节能力，是我国推进高效智能电力系统建设的重要内容。

随着以风电、光电为代表的新能源发电装机容量的显著增长，新能源发电上网负荷的大波动性对我国火电机组的调峰能力提出了更高的要求。火电机组灵活性不足的问题日益显现，尤其是热电机组调峰能力不足的问题更为突出，北方地区采暖季因为火电机组调峰能力差而导致的弃风、弃光问题越来越多。因此，火电机组灵活性改造势在必行，而热电解耦则是热电机组灵活性改造的重点工作之一。

基于跨临界二氧化碳逆循环的热电完全解耦和无级调峰技术是一种先进、高效的热电解耦和调峰技术。该技术将以蒸汽朗肯循环为基础的热电机组和以而跨临界二氧化碳逆循环为基础的二氧化碳压缩式热泵系统进行有机结合，通过消耗热电机组超发的电量，吸收循环冷却水的废热，实现补偿供热。该技术的优势主要体现在以下几点：热电完全解耦，最大供热能力大幅提高，机组能源利用效率明显上升，机组快速调峰能力显著变强。是一种可以长期频繁参与调峰的新型热电解耦和调峰技术，具有广阔的应用前景。

其中，二氧化碳蒸发器是该技术中的核心部件之一，其通过节流阀降压降温产生的二氧化碳气液两相工质吸收电厂循环冷却水中的低品位废热，进而为下游设备提供二氧化碳饱和气。该换热器一侧是高压的二氧化碳气液两相工质，另外一侧是循环冷却水，换热量大，换热温差小，其换热能力直接影响热泵循环的COP。

因此，目前公认的高效紧凑式二氧化碳换热器——印刷电路板换热器应该是二氧化碳蒸发器的理想选择。但是，常规的印刷电路板换热器均为多组细长并联通道构成的换热器，这种结构形式的换热器在较高热流密度条件下，易使冷侧通道内气液两相工质发生密度波型脉动、压力降型脉动和热力型脉动等气液两相流不稳定性现象，严重影响设备的安全性。

如果能够通过适当的几何结构优化，解决印刷电路板换热器内二氧化碳气液两相流的流动不稳定性问题，则可以很好地将印刷电路板换热器用作压缩式二氧化碳热泵系统中的二氧化碳蒸发器。即比传统的管壳式蒸发器节省了大量用料和成本，又提高了换热效率。

然而经调研，目前国内外涉及印刷电路板换热器内二氧化碳气液两相流的流动不稳定性问题的公开成果和专利较少。因此，还需要大量的原创性工作：首先，从二氧化碳气液两相流不稳定性现象的机理入手，充分考虑二氧化碳的物性变化规律和传热流动特性，通过增设压力平衡通道的办法有效的提高两相流不稳定性的界限热负荷，避免换热器中出现气液两相流不稳定性现象；另外，合理设计冷、热侧换热通道，充分匹配二氧化碳气液两相工质和循环冷却水的换热能力，提高换热器的换热性能。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种防止流动不稳定性的高效紧凑式二氧化碳蒸发器，该换热器有效的解决冷侧通道内气液两相流不稳定的问题。