基于热力循环夹点问题解决的换热器及布雷顿循环系统

技术领域

本发明涉及热力循环技术领域，尤其涉及一种基于热力循环夹点问题解决的换热器及布雷顿循环系统。

背景技术

在热力循环系统中，回热器和冷却器是循环系统中的核心热量传递设备，回热器回收透平出口乏气的部分高价值热量用以预热工质，采用回热流程可提高进入热源工质的温度，降低热源中工质的不可逆吸热损失，提高循环热效率。冷却器的主要作用是作为循环冷源实现系统热功转换，为压缩机提供低温工质。现有的热力循环系统的回热器、冷却器等换热器内可能存在夹点现象，夹点是指换热器内冷、热流体之间出现最小温差的位置。由于工质的物性变化，冷、热流体间的最小温差可能会出现在换热器的中部位置，而非冷端或热端出口。如果夹点出现在换热器中部，将有可能导致换热器尺寸增大、换热效率恶化等不利情况。这种由于冷热流体最小温差出现在换热器中部而导致的换热恶化问题称为夹点问题，包括回热器和冷却器在内的换热器设备出现夹点问题后，会造成换热器设备的冷热侧传热恶化，换热效率降低，局部位置温度过高从而引起换热器热应力过大而不利于热力系统的循环过程等问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种基于热力循环夹点问题解决的换热器及布雷顿循环系统，以解决现有技术中换热设备中常发生的夹点问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：基于热力循环夹点问题解决的换热器，所述换热器包括：

换热芯体，所述换热芯体包括交错层设的若干冷侧换热板和若干热侧换热板，所述冷侧换热板的第一面通过第一隔件形成若干第一换热流道，所述热侧换热板与所述第一面同向的第二面通过第二隔件形成若干第二换热流道；所述冷侧换热板和/或所述热侧换热板还包括支流流道，所述支流流道设置在所有第一换热流道和/或所有第二换热流道的沿程上并连通所有第一换热流道和/或所有第二换热流道，以向所述冷侧换热板和/或所述热侧换热板上汇流或分流；

盖板，所述盖板用于封合所述换热芯体。

可选地，所述换热器还包括换热接口，所述换热接口包括设置在所述换热芯体的侧面上的冷侧进口、冷侧出口、热侧进口、热侧出口和支流口，所述冷侧进口、所述冷侧出口分别连接在所述第一换热流道的两端，所述热侧进口、所述热侧出口分别连接在所述第二换热流道的两端，所述冷侧进口与所述热侧进口分别位于所述换热芯体的两个侧面，所述冷侧出口与所述热侧出口分别位于所述换热芯体的两个侧面，所述支流口连接在所述支流流道的一端。

可选地，所述支流口设置有两个，所述支流流道横向贯通所有第一换热流道和/或所有第二换热流道，且所述支流流道的两端各连接有一个支流口。

可选地，每个支流口上设置有控制阀以控制进入所述支流流道的流量。

可选地，所述支流流道在每个冷侧换热板和/或每个热侧换热板上间隔预设距离设置有若干条。

可选地，所述隔件为若干个平行设置的长条格板，所有第一换热流道和/或所有第二换热流道通过所述隔件形成直线型、折线型或迂回型的连续流道。

可选地，所述隔件为若干个规则分布的翅片，所有第一换热流道和/或所有第二换热流道通过所述隔件形成同向且相通的非连续流道。

另一方面，本申请还提供一种布雷顿循环系统，所述布雷顿循环系统包括热源、热电转换单元、回热单元、冷却单元、压缩单元，所述热源、所述热电转换单元、所述回热单元、所述冷却单元、所述压缩单元依次循环连接，所述回热单元和所述冷却单元包括如前任一项所述的换热器。

可选地，所述压缩单元包括一个主压缩机和至少一个再压缩机，所述主压缩机的输入端与所述冷却单元的热侧出口连接，所述再压缩机的输入端与所述回热单元的热侧出口连接；所述主压缩机的输出端与所述回热单元的冷侧进口连接，所述再压缩机的输出端与所述回热单元的支流口连接。

可选地，所述冷却单元的热侧出口和所述回热单元的冷侧出口上分别设置有温度监测单元，所述布雷顿循环系统还包括测控单元，所述测控单元分别与每个支流口上的控制阀和所述温度监测单元电连接，用于监测所述冷却单元的热侧出口温度、所述回热单元的冷侧出口温度并调整控制所述冷却单元以及所述回热单元的内部工质流量。

可选地，所述布雷顿循环系统的工质为超临界二氧化碳，所述回热单元的冷侧进口压力为12MPa~25MPa，所述回热单元的冷侧进口压力为7.38MPa，所述回热单元的冷侧进口温度大于50℃。

本申请换热器包括换热芯体和盖板，其中，盖板用于封合所述换热芯体；换热芯体设置为交错层设的若干冷侧换热板和若干热侧换热板，并在冷侧换热板的第一面通过第一隔件形成若干第一换热流道、热侧换热板与所述第一面同向的第二面通过第二隔件形成若干第二换热流道，使第一换热流道与第二换热流道彼此隔离但又能以冷侧换热板和热侧换热板为热传导介质进行换热的换热器主体结构；进一步地，本申请还通过在冷侧换热板和/或热侧换热板上设置支流流道（也即冷侧换热板或热侧换热板两种板件中至少一种板件上设置有支流流道），使支流流道连通所有第一换热流道和/或所有第二换热流道，在换热芯体上形成外部工质的进入口或内部工质的流出口，可以借此调整换热器设备中工质的流量大小，同时也可以通过支流流道混入不同热量的工质在换热器内部高效换热，避免因冷侧换热板和热侧换热板上的温差过小、夹点位于换热器内部导致的换热器冷热侧传热恶化、局部位置温度过高从而引起换热器热应力过大等问题，实现以可自主调控的方式直接有效地提高换热器的换热效率。

附图说明

图1为现有简化的布雷顿循环系统原理示意图；

图2为典型参数条件下回热器发生夹点现象时其冷热侧沿程参数变化；

图3为本申请换热器一实施例的整体结构示意图；

图4为本申请换热器一实施例的换热芯体部分拆解示意图；

图5为图4中A处放大示意图；

图6为本申请换热器的第一换热流道和/或第二换热流道的一实施例结构示意图；

图7为本申请换热器的第一换热流道和/或第二换热流道的一实施例结构示意图；

图8为本申请换热器的第一换热流道和/或第二换热流道的一实施例结构示意图；

图9为本申请提供的布雷顿循环系统一实施例逻辑连接示意图；

图10为本申请提供的布雷顿循环系统一实施例逻辑连接示意图；

图11为现有典型回热器冷侧压力不同时冷热侧工质温度、定压比热的沿程变化情况对比数据；

图12为现有典型回热器冷侧工质进口温度不同时冷热侧工质温度、定压比热的沿程变化情况对比数据；

图13为现有典型回热器冷侧流量不同时冷热侧工质沿程参数的对比情况数据；

图14为本申请提供的布雷顿循环系统中回热器（回热单元）高温回热段和低温回热段沿程参数变化情况数据；

序号说明：1、换热芯体；10、冷侧换热板；100、第一换热流道；110、支流流道；20、热侧换热板；200、第二换热流道；2、盖板；3、换热接口；31-a、冷侧进口；31-b、冷侧出口；32-a、热侧进口；32-b、热侧出口；33、支流口。

本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请中的术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。本申请实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其他实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其他实施例相结合。

热能发电，通常是利用水蒸汽作为传热工质，即将水加温加压，利用涡轮机将热能转化为机械能，再利用发电机将机械能转化为电能。在目前的热能发电领域，超临界二氧化碳（sCO

如在布雷顿循环系统中，由于存在回热器和冷却器这一类换热设备，不可避免地存在夹点问题。夹点问题是指换热器中最小温差的位置不在换热器两端，而是在换热器内部某个位置，这将有可能导致换热效率恶化或增大换热器设计的复杂程度等不利情况。因此避免回热器和冷却器这类换热设备出现夹点现象对包括但不限于前述的以超临界二氧化碳为工质的布雷顿循环系统等各类热力发电系统均有提高效率，保证安全等重要意义。

需要说明，本申请说明书部分为便于理解，后文对换热器的解释说明也将借助利用超临界二氧化碳为工质的布雷顿循环系统的示例进行，但不代表以此限定本申请提供的换热器的应用环境。本领域人员应当理解，在其他热力发电系统中，为解决夹点问题而采用与本申请换热器相同或相似结构的设备，均应包含在本申请的保护范围之内。

换热设备中夹点现象的发生原因是换热器中参与换热的两股流体热容流率（质量流量与定压比热的乘积，mCp）发生剧烈改变（比如换热过程中出现相变会导致定压比热无穷大），或者由于物性变化导致温度曲线不再近似为直线，换热过程最小温差出现在换热器内部。图2为典型参数条件下以回热器为例，其发生夹点现象时冷热侧沿程参数变化。通过图2观察出，当回热器内发生夹点现象时，冷热侧工质最低温差出现于回热器内部，根据冷热侧焓值变化及热量平衡，有以下公式：

（1）

（2）

其中，Q

另一方面，通过式（2）也可知，单位时间内回热器冷热侧工质质量流量也是冷热工质温度变化的直接影响因素之一，在定压比热达到最佳值后，可以通过调整冷热两侧的质量流量差异实现单侧工质沿程温度的大幅变化从而有效避免夹点现象的发生。

综上所述，通过热量平衡公式的分析，至少可以确定，换热设备所存在的夹点现象与不同热量工质换热时在换热设备的冷侧和热侧的质量流量与定压比热相关。针对夹点现象的避免，则可以通过对换热器在应用过程中对上述两个参数的改进实现。本申请即在此分析基础上，提出了一种可用于解决热力循环夹点问题的换热器以及布雷顿循环发电系统。

本申请的一些实施例提供了一种基于热力循环夹点问题解决的换热器，所述换热器包括：换热芯体1和盖板2；所述换热芯体1包括交错层设的若干冷侧换热板10和若干热侧换热板20，所述冷侧换热板10的第一面通过第一隔件形成若干第一换热流道100，所述热侧换热板20与所述第一面同向的第二面通过第二隔件形成若干第二换热流道200；所述冷侧换热板10和/或所述热侧换热板20还包括支流流道110，所述支流流道110设置在所有第一换热流道100和/或所有第二换热流道200的沿程上并连通所有第一换热流道100和/或所有第二换热流道200，以向所述冷侧换热板10和/或所述热侧换热板20上汇流或分流；所述盖板2用于封合所述换热芯体1。

具体地，参见图3、图4及图5，换热器包括换热芯体1以及盖合于换热芯体1上下面的盖板2，通过盖板2的覆盖封合可实现对换热芯体1顶（上）面和底（下）面中的第一换热流道100、第二换热流道200的密封；在若干个冷侧换热板10和若干个热侧换热板20交错层设形成的换热芯体1结构中，冷侧换热板10和热侧换热板20彼此平行，冷侧换热板10的上表面（靠近换热芯体1顶面的一面，后文类似表述以此为参照）和热侧换热板20的上表面上均通过隔件分别形成第一换热流道100和第二换热流道200，第一换热流道100和第二换热流道200均由若干平行的子流道组成；其中，第一换热流道100和第二换热流道200之间通过交错层设的冷侧换热板10、热侧换热板20的板体本身进行隔离和密封；第一换热流道100和第二换热流道200的走向形式可根据实际换热需要作相应调整。

图3、图4及图5以回热器为例示出了本申请换热器结构的一种实施方式，在该实施方式中，交错层设的冷侧换热板10、热侧换热板20形成了一个长方体结构，低温工质在冷侧换热板10上沿该长方体的长方向一端进入、另一端流出且第一换热流道100的走向呈直线，高温工质在热侧换热板20上从该长方体的宽方向一端进入、另一端流出且第二换热流道200的走向呈“Z”字型，低温工质和高温工质分别在不同层的第一换热流道100和第二换热流道200中独立流动并可以以冷侧换热板10、热侧换热板20热传导介质进行换热。

在图3、图4及图5示出的实施方式中，冷侧换热板10的上表面还设置有支流流道110，支流流道110设置在第一换热流道100的沿程上并连通所有子流道，通过支流流道110可以向冷侧换热板10上通入相同或不同温度的工质形成汇流，以增加换热器冷侧工质的质量流量，或调整换热器冷侧的工质温度，从而满足夹点消除相应的参数需要。具体地，支流流道110可以以本实施方式中以“断层”形式连通第一换热流道100的子流道，也可以以支流口33等其他通入形式设置，只要支持换热芯体1外部的工质或调剂汇入即可。

需要说明的是，前述实施方式仅是为便于理解而以回热器为例依据本申请换热器结构所作的具体演示，本领域人员应当理解，通过对该结构换热器的方向调整或设置方式变化，也可以应用为循环系统中的冷却器，其以原理相同的结构亦能起到调整工质质量流量进而解决夹点问题，例如，支流流道110在回热器中起到汇流作用，则在冷却器中可起到分流作用；相应地，支流流道110也不局限于设置在上述实施方式中的冷侧换热板10上，其也能够在热侧换热板20设置或冷侧换热板10和热侧换热板20均设置。换言之，本申请的换热器在实际应用过程中不局限于循环系统中的特定部件或单元，只要通过低温工质和高温工质在同一设备内换热而产生夹点现象的情况，均可适应性选择调整本申请的换热器适用结构关系以解决夹点问题。此外，作为回热器或冷却器应用本申请的换热器时，并不局限于前述实施方式中所举示例中的长方体形态，其还可以是板式、管壳式、翅片式等各类可实现工质汇流（或分流）位置调节功能的形态。只要应用与本申请相同或相似的结构原理，均应纳入本申请要求的保护范围。

作为本申请的基础实施例，将换热器的换热芯体1设置为交错层设的若干冷侧换热板10和若干热侧换热板20，并在冷侧换热板10的第一面通过第一隔件形成若干第一换热流道100、热侧换热板20与所述第一面同向的第二面通过第二隔件形成若干第二换热流道200，形成可使第一换热流道100与第二换热流道200彼此隔离但又能以冷侧换热板10和热侧换热板20为热传导介质进行换热的换热器主体结构；进一步地，还通过在冷侧换热板10和/或热侧换热板20上设置支流流道110（也即冷侧换热板10或热侧换热板20两种板件中至少一种板件上设置有支流流道110），使支流流道110连通所有第一换热流道100和/或所有第二换热流道200，在换热芯体1上形成外部工质的进入口或内部工质的流出口，可以借此调整工质在换热器设备中的流量大小，同时也可以通过支流流道110混入不同热量的工质在换热器内部高效换热，避免因冷侧换热板10和热侧换热板20上的温差过小、夹点位于换热器内部导致的换热器冷热侧传热恶化、局部位置温度过高从而引起换热器热应力过大等问题，实现以可自主调控的方式直接有效地提高换热器的换热效率。

在一些实施方式中，基于前述实施例更进一步地，所述换热器还包括换热接口3，所述换热接口3包括设置在所述换热芯体1的侧面上的冷侧进口31-a、冷侧出口31-b、热侧进口32-a、热侧出口32-b和支流口33，所述冷侧进口31-a、所述冷侧出口31-b分别连接在所述第一换热流道100的两端，所述热侧进口32-a、所述热侧出口32-b分别连接在所述第二换热流道200的两端，所述冷侧进口31-a与所述热侧进口32-a分别位于所述换热芯体1的两个侧面，所述冷侧出口31-b与所述热侧出口32-b分别位于所述换热芯体1的两个侧面，所述支流口33连接在所述支流流道110的一端。

前述实施方式所展示的冷侧换热板10和热侧换热板20通过低温工质和高温工质的进出口方向不同实现换热，便于在换热器上集中输入输出低温工质或高温工质，但换热器应用在实际设备中，通常是通过管路连接实现工质的传输流动，参见图3、图4，为提高本申请换热器的适配性，分别在第一换热流道100的进口侧、出口侧和第二换热流道200的进口侧、出口侧以及支流流道110的进口侧、出口侧增加了包括冷侧进口31-a、冷侧出口31-b、热侧进口32-a、热侧出口32-b以及支流口33在内的换热接口3，以方便换热器在设备和系统中的连接。

可选地，冷侧进口31-a、冷侧出口31-b、热侧进口32-a、热侧出口32-b以及支流口33均由管箱结构形成，以增强换热器在设备、系统中连接的密封性，提高安装精度，保证换热效率不受连接瑕疵影响。

可选地，所述支流口33设置有两个，所述支流流道110横向贯通所有第一换热流道100和/或所有第二换热流道200，且所述支流流道110的两端各连接有一个支流口33。

本实施方式展示的支流流道110连通所有第一换热流道100的子流道和/或所有第二换热流道200的子流道的实施方式，相比于单个支流口33实现汇流或分流的实施方式，可以提高利用本申请换热器进行工质流量调整的阈值，从而提高换热效率和解决夹点问题。

可选地，每个支流口33上设置有控制阀以控制进入所述支流流道110的流量。通过控制阀的设置，可以提高本申请换热器的工质质量流量调整控制能力，并在应用于具体设备或系统中时具有良好的适配度以及灵活的可操作性。

可选地，所述支流流道110在每个冷侧换热板10和/或每个热侧换热板20上间隔预设距离设置有若干条。

如图4及图5所示，支流流道110可以在第一换热流道100和/或第二换热流道200上间隔分布设置，相应地，一些实施方式中也就在换热芯体1上形成了多个呈一定间距分布的支流口33，由此使换热器的应用参数可根据实际情况进行汇流或分流的位置、换热器内部工质的质量流量进行调整。

针对冷侧换热板10中的低温工质与热侧换热板20中的高温工质换热过程，设置不同的第一换热流道100和第二换热流道200的走向形式使低温工质和高温工质通过热传导介质（即冷侧换热板10或热侧换热板20的板体）换热效率的提升，如改变第一换热流道100和第二换热流道200的长度、流道形式等增大低温工质与高温工质的换热面积、提高低温工质与高温工质在换热器内的换热效率。本申请提供以下两种实施方式实现该效果：

作为一种实施方式，参见图5、图6、图7，所述隔件为若干个平行设置的长条格板，所有第一换热流道100和/或所有第二换热流道200通过所述隔件形成直线型、折线型或迂回型的连续流道。本实施方式通过连续的长条格板在冷侧换热板10或热侧换热板20上形成若干个平行子流道从而构成第一换热流道100或第二换热流道200，其中，工质在折线型或迂回型（S型）的子流道中的流经路程明显大于在直线型流道的流经路程，在换热过程中，有利于工质温度在有限行程内的急剧变化，避免夹点现象出现。

作为一种实施方式，参见图8，所述隔件为若干个规则分布的翅片，所有第一换热流道100和/或所有第二换热流道200通过所述隔件形成同向且相通的非连续流道。本实施方式通过相互独立的翅片结构在冷侧换热板10或热侧换热板20上形成若干个子流道从而构成第一换热流道100或第二换热流道200，与前一实施方式相比，翅片结构（如俯视为水滴状的翅片结构）使流道具有方向性的同时，所形成非连续流道使各子流道相通，增大了换热器的质量流量容纳能力。

可选地，翅片的结构还包括翼形翅片、菱形翅片、圆柱形翅片。

在一些实施方式中，为实现换热器的高效换热，在第一换热流道100和/或第二换热流道200内可设置各种一维涡发生器、二维涡发生器和三维涡发生器（图中未示出）等不影响逆流截止功能的微结构。其中，一维涡发生器、二维涡发生器和三维涡发生器属于现有技术中常规的具有逆流截止功能的结构，此处不作具体说明。

本申请的另外一些实施例还提供了一种布雷顿循环系统，所述布雷顿循环系统包括热源、热电转换单元、回热单元、冷却单元、压缩单元，所述热源、所述热电转换单元、所述回热单元、所述冷却单元、所述压缩单元依次循环连接，所述回热单元和所述冷却单元包括如前所述实施例中的换热器。

图9为本申请提供的布雷顿循环系统逻辑连接示意图，其中，回热单元包括回热器、冷却单元包括冷却器，回热器和冷却器采用前述实施方式中的换热器。

在一些实施方式中，进一步地，所述压缩单元包括一个主压缩机和至少一个再压缩机，所述主压缩机的输入端与所述冷却单元的热侧出口32-b连接，所述再压缩机的输入端与所述回热单元的热侧出口32-b连接；所述主压缩机的输出端与所述回热单元的冷侧进口31-a连接，所述再压缩机的输出端与所述回热单元的支流口33连接。

具体地，参见图8，以回热单元应用前述实施方式中的换热器为例进行说明，回热单元、冷却单元、压缩单元部分的循环连接关系如下：回热单元的热侧出口32-b通过分路阀形成两路：一路连接冷却单元的热侧进口32-a，冷却单元的热侧出口32-b连接到主压缩机的输入端，主压缩机的输出端连接回热单元的冷侧进口31-a形成一个循环；另一路则连接再压缩机的输入端，再压缩机的输出端连接到回热单元的支流口33形成另一个循环。

应用中，在高温工质进入冷却单元前，其被分路阀分为两路，可控地减少了进入冷却单元的高温工质的质量流量，相应地经过主压缩机压缩并由回热单元的冷侧进口31-a进入的工质质量流量也减少；另一方面，被分路的部分高温工质进入再压缩机压缩降温，并通过回热单元的支流口33汇入回热单元，可以调整回热单元冷侧的工质质量流量，从而增大回热单元冷侧和热侧的温差，进而避免出现夹点现象。

可选地，分路阀包括可控地将工质流路分为若干支路的设备，其可以采用现有技术中如调节阀、截止阀、旋塞阀等可实现控制分路功能的设备。

可选地，在回热单元所采用的换热器具有多个支流口33（也即前述具有多个支流流道110的实施方式）的条件下，再压缩机输出端与支流口33的连接也可以通过分路阀进行分路，并连接到每个支流口33上，配合前述实施方式中的控制阀，方便根据需求向回热单元中汇入相应质量流量、具有温度差异的工质。同时，当多个支流口33择一连接并形成汇流时，可以相应地调整回热器的低温回热段与高温回热段的比例分布，更加有利于夹点的消除（详细原理解释说明见后文）。

在一些实施方式中，在上述实施方式的基础上，所述冷却单元的热侧出口32-b和所述回热单元的冷侧出口31-b上分别设置有温度监测单元，所述布雷顿循环系统还包括测控单元，所述测控单元分别与每个支流口33上的控制阀和所述温度监测单元电连接，用于监测所述冷却单元的热侧出口32-b温度、所述回热单元的冷侧出口31-b温度并调整控制所述冷却单元以及所述回热单元的内部工质流量。

本实施方式通过在循环系统中增加测控单元，并电连接到回热单元中换热器的支流口33上的控制阀对各控制阀，以实现对进入本循环系统中回热单元冷侧的工质质量流量精准控制，同时方便操作；此外，本循环系统的回热单元冷侧出口31-b和冷却单元热侧出口32-b设置有温度监测单元，亦通过电连接方式连接到测控单元，为测控单元根据工质在循环系统各段温度控制进入回热单元的质量流量提供可视化数据条件，同时增强循环系统的整体协同性。

可选地，温度监测单元采用数字式热电偶、热电阻以及红外温度传感器。

在一些实施方式中，参见图10，布雷顿循环系统中的冷却单元亦采用前述实施方式中的换热器，相比应用在回热单元所起到的汇流作用，换热器的支流流道110在此实施方式中起到分流作用。类似地，冷却单元中各支流口33亦电连接至测控单元，以实现上述实施方式中相同效果，此处兹不赘述。

下面对前述实施方式中的换热器及布雷顿循环系统解决夹点问题结合相关实验数据作进一步理论分析：

由式（2）已知，换热设备所存在的夹点现象与不同热量工质换热时其质量流量与定压比热两种因素相关，在热力学理论中，定压比热受工质温度和压力等运行参数的影响，进一步分析，温度、压力等运行参数又与布雷顿循环系统参数、流程设计息息相关。

图11示出了现有典型回热器冷侧压力不同时，冷热侧工质温度、定压比热的沿程变化情况对比数据，从该数据可分析知，当回热器热侧压力为7.9MPa时，冷侧压力在9~25MPa范围内均出现了夹点现象，当回热器冷侧压力逐渐减小时，冷侧工质定压比热均值逐渐增大，且变化幅度逐渐增大，当回热器冷侧压力为9MPa时，回热器内仅热侧进口32-a段(约占总换热段的1/3)起到换热作用，剩余段冷热工质温度变化平缓，说明冷热工质发生了传热恶化，冷热工质热量传递效率低下，造成了回热器内大量换热面积的浪费，因此，为解决回热器中出现的夹点问题，回热器冷侧工质压力不宜过低，至少应大于12MPa。另一方面从循环系统热效率的角度分析，回热器冷侧压力(对应系统最高压力，参见图1的循环系统)越大越可实现更高的循环效率。从压缩机设计角度(回热器冷侧压力对应压缩机出口压力，参见图1的循环系统)，但越高的出口压力意味着更高的制造难度和成本。因此，对于回热器冷侧压力，结合上述实验数据，需综合考虑回热器夹点、系统循环效率、压缩机制造难度各方面因素，将其确定在12~25MPa范围可调较佳。而对于回热器热侧压力(其对应透平出口压力，见图1)，从循环效率的角度，取在超临界二氧化碳临界压力(7.38MPa)附近可实现最高的循环效率。

图12示出了现有典型回热器冷侧工质进口温度不同时，冷热侧工质温度、定压比热的沿程变化情况对比数据，可看出随着回热器冷侧进口31-a温度(对应压缩机出口温度，参见图1的循环系统)的增加，回热器内夹点位置逐渐向回热器热侧出口32-b端移动，当回热器冷侧工质进口温度为60℃时，回热器内未出现夹点现象，此时冷侧工质的定压比热始终大于热侧工质。因此，从回热器消除夹点角度考虑，宜合理选择回热器冷侧工质进口温度，保证冷侧工质定压比热始终大于热侧工质。另一方面，回热器冷侧工质进口温度受限于压缩机出口工质温度，因此，结合实验数据对布雷顿循环系统进行改进时，需综合考虑压缩机内焓升对出口工质温度的影响，尽可能提高压缩机出口工质温度。同时，对比图11和图12也可看出，相对于提高回热器冷侧工质压力，提高冷侧工质进口温度可更为有效的消除回热器夹点问题，因此宜优先考虑提高冷侧进口31-a温度实现回热器夹点的消除。

综上所述，在本申请提出的布雷顿循环系统中，作为一种实施方式，所述布雷顿循环系统的工质为超临界二氧化碳，所述回热单元的冷侧进口31-a压力为12MPa~25MPa，所述回热单元的冷侧进口31-a压力为7.38MPa，所述回热单元的冷侧进口31-a温度大于50℃。

在布雷顿循环系统中，通过对温度和压力参数调试达到最佳值后，如夹点问题仍未解决，则根据式（2）需要考虑调整工质在换热设备中的质量流量进行改进，也即通过降低回热器冷侧工质质量流量，以抵消冷侧过大的定压比热，从而实现冷侧工质沿程温度的大幅变化。

图13示出了现有典型回热器冷侧流量不同时，冷热侧工质沿程参数的对比情况数据，可知当回热器冷热侧工质流量相同时，即使未出现夹点现象，但回热器热侧出口32-b段附近工质温度变化平缓，说明夹点易出现在低温回热段（作为对向热交换的设备，其必然存在低温回热段与高温回热段）一侧，且换热效率较低，回热器换热面积未得到充分利用。而对回热器冷侧工质进行分流后，冷侧工质热容(

而采用本申请的换热器作为循环系统中的回热器并以分流汇入（即前述实施方式中通过再压缩机分路连接到支流口33）的方式，可以实现低温回热段热侧高流量、冷侧低流量的运行方式，从而避免了回热器低温段的夹点问题，图14给出了本申请提供的布雷顿循环系统中，回热器（回热单元）高温回热段和低温回热段沿程参数变化情况数据，可看出，采用分流设计后，回热器内夹点现象已经消除，回热器整体工质温度分布合理，回热器换热器面积得到充分利用，实现了较高换热效率。

特别说明，上述以换热器作为回热器（回热单元）为实验观察对象仅为说明解释便利，本领域人员结合相关原理可以合理地推出，本申请换热器作为冷却器（冷却单元）应有相似结果，此处不再列举相关数据证明。

以上对发明的具体实施方式进行了详细说明，但其只作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施方式。对于本领域的技术人员而言，任何对该发明进行的等同修改或替代也都在本发明的范畴之中，因此，在不脱离本发明的精神和原则范围下所作的均等变换和修改、改进等，都应涵盖在本发明的范围内。