段承杰，杨小勇，王 捷

（清华大学 核能与新能源技术研究院，北京 100084）

第四代核能论坛（GIF）提出的第四代核能系统6种推荐堆型中除超临界水堆外，其余堆型的能量转换均可采用布雷顿循环（Brayton cycle）［1］，其 中，钠 冷 快 堆 （SFR）、铅 冷 快 堆（LFR）被推荐使用二氧化碳作为布雷顿循环的工质。二氧化碳具有良好的热稳定性和物理性质，不需很高的循环最高温度即可达到满意的热效率［2－4］，超临界循环可利用二氧化碳在临界点附近的物性，减小压缩功，提高回热效率，从而提高循环效率。同时，二氧化碳循环相比氦气循环减小了部件损失及部件体积，且二氧化碳与氦气相比，储量丰富、易于获得且价格便宜。本文介绍超临界二氧化碳再压缩循环，根据热力学定律建立循环模型。分析循环中压比、温比等主要参数对循环效率的影响及最佳值的选取，同时对影响回热器的参数进行研究。

1 超临界二氧化碳再压缩布雷顿循环

二氧化碳超临界循环需采用多个回热器（若只采用1个回热器，由于回热器低压侧流体比热较小，换热时高压侧流体温升不够，会导致换热器出现夹点），使热量得以更好利用。二氧化碳再压缩循环示意图如图1所示，循环温熵图如图2所示。

透平出口的二氧化碳流体先进入高温回热器进行放热（5至5′），后进入低温回热器（5′至6），而后，一部分流体直接通往高温压缩机被压缩（6至2′），另一部分流体先冷却后（6至1）再进入压缩机压缩（1至2）。然后，通过低温回热器回热（2至2′）到与直接被高温压缩机压缩的流体相同的温度，混合后一起再流经高温回热器（2′至3）、换热器（3至4），最后流入透平做功（4至5）。……