孫銘澤，馬寧，李浩然，姜海峰，洪文鵬，牛曉娟

（東北電力大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院，吉林 省吉林市 132012）

引 言

近年來，隨著人口和經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，提高能源利用率、降低污染排放得到重視。我國(guó)消耗在工業(yè)生產(chǎn)中的能源占70%左右，而其中60%～65%轉(zhuǎn)變成了不同載體、不同溫度的余熱資源。在中低溫余熱資源中，有50%[1]的熱能以低品位廢熱的形式直接排放?；厥蘸屠霉I(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的中溫余熱(350～650℃)和低溫余熱(低于350℃)[2]，如電廠余熱、廢氣余熱等[3]，可以降低能源消耗速度，減少環(huán)境污染，具有重要的戰(zhàn)略意義。

中低溫余熱能源利用率極低，如何高效利用余熱資源成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)注的焦點(diǎn)。在中低溫余熱發(fā)電循環(huán)中，主要循環(huán)方式有三種：閃蒸循環(huán)[4]、Kalina 循環(huán)[5]、有機(jī)朗肯循環(huán)。綜合考慮以上三種系統(tǒng)的余熱資源回收效率和經(jīng)濟(jì)性，有機(jī)朗肯循環(huán)成為近年來回收中低溫余熱的首選。有機(jī)朗肯循環(huán)選擇沸點(diǎn)相對(duì)較低的有機(jī)工質(zhì)[6]，由于有機(jī)工質(zhì)的沸點(diǎn)相對(duì)較低，適用熱源溫度范圍寬，且有機(jī)工質(zhì)的比體積較小，膨脹機(jī)的尺寸也可以隨之減小，整個(gè)循環(huán)的組成無須增加其他的輔助設(shè)備，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于保養(yǎng)和維修。近年來學(xué)者對(duì)其進(jìn)行了大量研究，如魏東紅等[7]選取廢熱源驅(qū)動(dòng)的有機(jī)朗肯循環(huán)進(jìn)行研究，R245fa 作為循環(huán)工質(zhì)，回收溫度300℃左右的中溫余熱，充分利用煙氣余熱，能提高系統(tǒng)性能。郭浩等[8]針對(duì)低溫?zé)煔釵RC 系統(tǒng)，選取10 種純工質(zhì)作為研究對(duì)象，在煙氣溫度140℃時(shí)，純工質(zhì)R236ea、R245fa、R601a 以及新戊烷的綜合性能較佳。申愛景等[9]研究可應(yīng)用于中溫(150～350℃)余熱的有機(jī)朗肯循環(huán)工質(zhì)，使用環(huán)戊烷作為循環(huán)工質(zhì)的系統(tǒng)，整體性能較為優(yōu)越。

近年來，超臨界CO2因其高效、無污染的特性，引起了眾多學(xué)者的關(guān)注。將超臨界狀態(tài)的CO2作為工質(zhì)應(yīng)用于布雷頓循環(huán)，具有循環(huán)效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu)點(diǎn)[10-11]。由于超臨界CO2循環(huán)具有眾多優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用熱源類型范圍較廣，如核能[12]、太陽(yáng)能[13]、低溫余熱等。Mondal等[14]將S-CO2布雷頓循環(huán)應(yīng)用于150℃低溫余熱回收應(yīng)用中，指出其循環(huán)效率能達(dá)到12.15%。Garg 等[15]將S-CO2應(yīng)用在太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)中，對(duì)比了S-CO2布雷頓循環(huán)和亞臨界布雷頓循環(huán)的性能。研究發(fā)現(xiàn)，S-CO2布雷頓循環(huán)在熱源溫度547℃時(shí)，效率為30%。Mecheri 等[16]在超臨界CO2再壓縮布雷頓循環(huán)的基礎(chǔ)上，針對(duì)電廠鍋爐尾部煙氣溫度較高的問題,提出了幾種吸收鍋爐尾部煙氣熱量的方式。

相比于簡(jiǎn)單的布雷頓循環(huán)，再壓縮布雷頓循環(huán)可解決“夾點(diǎn)”問題[17]。黃瀟立等[18]分析了再壓縮布雷頓循環(huán)在熱源溫度500～600℃的熱力學(xué)性能,研究發(fā)現(xiàn)再壓縮循環(huán)效率高于目前的蒸汽朗肯循環(huán)。Harvego 等[19]研究超臨界CO2再壓縮分流布雷頓循環(huán)，熱源溫度為550～850℃時(shí)，循環(huán)效率達(dá)到40%～52%。近年來研究發(fā)現(xiàn)混合工質(zhì)對(duì)循環(huán)系統(tǒng)性能的提高有所幫助,若其他組分工質(zhì)屬易燃易爆性物質(zhì)，與CO2混合后還可利用CO2的滅火性能抑制其易燃易爆性[20-21]。由于CO2的臨界參數(shù)決定循環(huán)最大膨脹比和壓縮機(jī)最低入口溫度，故改變工質(zhì)的臨界參數(shù)是提高系統(tǒng)循環(huán)效率的重要途徑[22-25]。而在CO2中加入一定量的制冷劑或惰性氣體就可有效調(diào)節(jié)CO2臨界參數(shù)，合理選擇混合工質(zhì)類型及濃度就可達(dá)到提高系統(tǒng)循環(huán)效率的目的。例如桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室對(duì)CO2混合工質(zhì)進(jìn)行了研究[26]，結(jié)果顯示，添加丁烷改變臨界參數(shù)，可以提高循環(huán)效率；而添加SF6 循環(huán)效率反而降低。郭嘉琪等[27]在CO2中添加氣體改善超臨界CO2改進(jìn)再壓縮布雷頓循環(huán)熱力學(xué)性能，在熱源溫度577℃、加入大于50%CO2的情況下，加入氙氣與氪氣可提高循環(huán)效率；而氮?dú)饩哂邢喾吹男Ч?。Hu 等[22]重點(diǎn)分析了在熱源溫度650℃，再壓縮布雷頓循環(huán)中高、低溫回?zé)崞鞯膫鳠崃?，發(fā)現(xiàn)氦氣和氪氣與CO2混合，能降低高、低溫回?zé)崞鞯膫鳠崃?，提高循環(huán)效率。Jeong 等[28]通過添加工質(zhì)調(diào)節(jié)CO2臨界參數(shù)，以改善循環(huán)系統(tǒng)熱力學(xué)性能為目標(biāo)，得到能改善核動(dòng)力布雷頓循環(huán)熱力學(xué)性能的工質(zhì)。劉昕昕[29]研究面向采用干式冷卻的太陽(yáng)能光熱發(fā)電技術(shù)，分析高溫?zé)嵩聪禄旌瞎べ|(zhì)干冷再壓縮布雷頓循環(huán)熱力學(xué)性能。篩選出環(huán)己烷等五種臨界溫度高的氣體添加物，改善熱力學(xué)性能，其中CO2-硫化氫作為循環(huán)工質(zhì)較優(yōu)越。

目前的研究主要集中在中高溫下匹配不同類型熱源，分析循環(huán)不同布局及優(yōu)化參數(shù)，得到最佳運(yùn)行參數(shù)。中低溫?zé)嵩聪鲁R界CO2再壓縮布雷頓循環(huán)與二元混合工質(zhì)結(jié)合的新型技術(shù)應(yīng)用于余熱廢熱發(fā)電具有廣闊前景，但現(xiàn)階段這方面的研究工作還處于起步狀態(tài),亟需開展專門研究。本文將系統(tǒng)研究中低溫?zé)嵩?200～400℃)下，混合工質(zhì)類型及比例、分流比、透平入口溫度和壓力、主壓縮機(jī)入口溫度等因素對(duì)系統(tǒng)熱力學(xué)性能的影響。

1 超臨界CO2二元混合工質(zhì)再壓縮布雷頓循環(huán)模型建立

1.1 數(shù)學(xué)模型及計(jì)算參數(shù)

超臨界CO2再壓縮布雷頓循環(huán)系統(tǒng)部件主要有:高、低溫回?zé)崞?，主壓縮機(jī)，再壓縮機(jī)，透平機(jī)等。5-6為混合工質(zhì)進(jìn)入透平機(jī)進(jìn)行做功，6-7為在透平機(jī)做完功的混合工質(zhì)進(jìn)入高溫回?zé)崞鞫▔何鼰幔?-8 為混合工質(zhì)進(jìn)入低溫回?zé)崞鬟M(jìn)行定壓吸熱，8-1為分流的一部分混合工質(zhì)進(jìn)入預(yù)冷器，1-2為混合工質(zhì)進(jìn)入主壓縮機(jī)，3-7 為分流后的一部分混合工質(zhì)進(jìn)入再壓縮機(jī)，3 和8'為再壓縮機(jī)出口混合工質(zhì)和低溫回?zé)崞鞒隹诘墓べ|(zhì)混合進(jìn)入高溫回?zé)崞?，隨后進(jìn)入中低溫?zé)嵩矗M(jìn)入下一循環(huán)過程。循環(huán)的系統(tǒng)示意圖如圖1所示。

圖1 循環(huán)系統(tǒng)Fig.1 Circulatory system

為了更好地對(duì)超臨界CO2二元混合工質(zhì)再壓縮布雷頓循環(huán)進(jìn)行研究，需要將循環(huán)模型進(jìn)行合理的處理，以便于用熱力學(xué)方式對(duì)整體循環(huán)建模分析。

對(duì)超臨界CO2再壓縮布雷頓循環(huán)提出以下幾點(diǎn)假設(shè)：

(1) 超臨界CO2再壓縮布雷頓循環(huán)在運(yùn)行過程中達(dá)到了穩(wěn)態(tài)；

(2)透平機(jī)和壓縮機(jī)采用等熵模型,視為可逆絕熱過程；

(3)整體循環(huán)與外界環(huán)境無熱量交換。

根據(jù)建立模型前提出的幾個(gè)假設(shè)，透平機(jī)和壓縮機(jī)采用等熵模型,因此具有恒定的等熵效率。循環(huán)計(jì)算參數(shù)選取見表1，對(duì)循環(huán)各過程進(jìn)行建模。

表1 循環(huán)參數(shù)設(shè)置Table 1 Cyclic parameter settings

透平機(jī)的做功過程可視為絕熱膨脹過程，則有：

式中，ηis為等熵效率；h為焓；下角標(biāo)c代表壓縮機(jī)；Mc 代表主壓縮機(jī)；Rc 代表再壓縮機(jī)；i 代表入口；o 代表出口；is 代表定熵過程。壓縮機(jī)和透平機(jī)的等熵效率為ηis（ηis,Mc，ηis,Rc，ηis,t）。

回?zé)崞鞯幕責(zé)岫榷x為熱側(cè)流體實(shí)際放熱量與熱側(cè)流體降至冷側(cè)流體入口溫度時(shí)的理論放熱量之比：

式中，T代表溫度；P代表壓強(qiáng)；下角標(biāo)HRecup代表高溫回?zé)崞?；LRecup 代表低溫回?zé)崞?；hf 代表熱側(cè)流體；cf代表冷側(cè)流體。

根據(jù)能量守恒，回?zé)崞髦袩醾?cè)流體放熱量等于冷側(cè)流體吸熱量，即：

式中，x為分流比，定義為進(jìn)入主壓縮機(jī)的質(zhì)量流量與循環(huán)總質(zhì)量流量之比。

循環(huán)熱效率：

根據(jù)上述公式，選取CO2/新戊烷混合比例為0.9/0.1，透平入口壓力為22 MPa，分流比為0.2，循環(huán)效率為31%，表2為各節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)。

表2 各節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)Table 2 Data of each node

1.2 模型驗(yàn)證

劉昕昕[29]以額定輸出功率50 MW的干式冷卻超臨界再壓縮布雷頓循環(huán)為對(duì)象，分析環(huán)己烷等五種CO2基混合工質(zhì)對(duì)系統(tǒng)循環(huán)性能的影響。本文選取CO2與環(huán)己烷混合工質(zhì)再壓縮布雷頓循環(huán)模擬的結(jié)果對(duì)超臨界CO2混合工質(zhì)再縮布雷頓循環(huán)模型進(jìn)行驗(yàn)證。表3 給出模型主要設(shè)置參數(shù)，表4 給出本文模擬結(jié)果與參考文獻(xiàn)[29]之間的對(duì)比，發(fā)現(xiàn)兩者的趨勢(shì)吻合良好，最大誤差1.5%。

表3 循環(huán)主要參數(shù)設(shè)置Table 3 Main parameter settings of the cycle

表4 模擬結(jié)果對(duì)比Table 4 Comparison of simulation results with references

1.3 工質(zhì)選擇

工質(zhì)選擇原則：

（1）環(huán)保性優(yōu)良：低ODP，低GWP值；

（2）穩(wěn)定性好：在所研究的工況溫度下不會(huì)發(fā)生結(jié)構(gòu)分解或者變性；

（3）安全性：低毒或無毒，無腐蝕性或腐蝕性很??；

（4）合適的臨界參數(shù)：因?yàn)橹饕芯繉?duì)象是中低溫?zé)嵩?，所以要求工質(zhì)臨界溫度低于200℃。

最終，本文選出五種循環(huán)工質(zhì)，表5給出了添加循環(huán)工質(zhì)的相關(guān)物性數(shù)據(jù)。

表5 工質(zhì)物理特性Table 5 Physical properties of working medium

2 結(jié)果分析與討論

2.1 中低溫?zé)嵩从袡C(jī)朗肯循環(huán)對(duì)比

在中低溫余熱利用技術(shù)領(lǐng)域，有機(jī)朗肯循環(huán)作為近年來回收利用中低品位余熱資源較為廣泛的余熱利用技術(shù)，研究學(xué)者對(duì)其進(jìn)行了深入的研究，并建立了較為完整的評(píng)價(jià)模型。張建亮[2]考察7 種工質(zhì)在亞臨界朗肯循環(huán)、跨臨界朗肯循環(huán)中的熱效率，其中甲苯和苯在中低溫跨臨界朗肯循環(huán)效率較高，在22%～24%之間。吳騰[30]針對(duì)中低溫余熱有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)，選取11 種有機(jī)工質(zhì)，對(duì)比分析其熱力學(xué)性能。中溫?zé)嵩礂l件下，R113、R11R、141b的循環(huán)效率相對(duì)較高，在17.7%～18.8%之間。本文選取CO2-新戊烷作為循環(huán)工質(zhì)，將超臨界CO2混合工質(zhì)再壓縮布雷頓循環(huán)模型與典型中低溫有機(jī)朗肯循環(huán)熱力學(xué)性能較高的工質(zhì)進(jìn)行對(duì)比。在所選取的熱源溫度范圍內(nèi)，超臨界CO2混合工質(zhì)再壓縮布雷頓循環(huán)在熱力學(xué)性能上具有一定的優(yōu)越性，如表6所示。

表6 參數(shù)對(duì)比Table 6 Parameter comparison

2.2 熱力學(xué)第一定律分析

由于透平入口溫度、透平入口壓力、主壓縮機(jī)入口溫度、分流比及混合比例對(duì)循環(huán)效率有重要作用，著重探討以上重要參數(shù)對(duì)循環(huán)效率的影響。

2.2.1 透平入口溫度對(duì)循環(huán)效率的影響 圖2（a）所示為CO2-丙烷混合工質(zhì)循環(huán)效率隨透平入口溫度的變化規(guī)律，在研究過程中選取主壓縮機(jī)入口壓力為21 MPa、主壓縮機(jī)入口溫度35℃、分流比0.2，從圖2（a）可以看出，循環(huán)效率隨著透平入口溫度的升高而升高，循環(huán)系統(tǒng)輸入的熱量不變，透平入口溫度增加，透平機(jī)做功增加，所需循環(huán)系統(tǒng)質(zhì)量流量減少，壓縮機(jī)的耗功減少，循環(huán)輸出凈功率增大，系統(tǒng)循環(huán)效率也隨之提高。加入丙烷的百分含量增加，循環(huán)效率也在提高，且高于單一工質(zhì)CO2的循環(huán)效率。在400℃時(shí)，CO2與丙烷混合工質(zhì)的循環(huán)效率比單一CO2循環(huán)效率高1.27%。

圖2 CO2與不同工質(zhì)混合循環(huán)效率隨透平入口溫度的變化Fig.2 Variation of mixing cycle efficiency of CO2 and different working medium with turbine inlet temperature

圖2（b）～（d）所示為CO2與新戊烷、異丁烷、正丁烷混合的循環(huán)效率變化。在透平入口溫度200～400℃區(qū)間內(nèi)，隨著透平入口溫度的升高，循環(huán)效率也隨之提高，且加入CO2與以上三種工質(zhì)的混合工質(zhì)效率均大于單一CO2的循環(huán)效率。圖2（e）給出了CO2與乙烷混合的效率，可以看出乙烷和其余四種混合工質(zhì)一樣，循環(huán)效率隨透平入口溫度的升高而增加，但透平入口溫度在200～230℃范圍內(nèi)，循環(huán)效率小于單一CO2工質(zhì)的循環(huán)效率，由此可見除乙烷外其余四種工質(zhì)在200～400℃溫度區(qū)間內(nèi)與CO2混合，均能提高系統(tǒng)循環(huán)效率。

圖2（f）所示為CO2中加入10%的丙烷等五種工質(zhì)，循環(huán)效率隨透平入口溫度變化的曲線。在透平入口溫度200～400℃，新戊烷與CO2混合工質(zhì)的循環(huán)效率大于其余四種混合工質(zhì)和單一CO2，比CO2純工質(zhì)循環(huán)效率高出約1.66%。

2.2.2 透平入口壓力對(duì)循環(huán)效率的影響 圖3 給出了五種CO2混合工質(zhì)在透平入口溫度分別為250℃和350℃、分流比0.2、主壓縮機(jī)入口溫度35℃時(shí)，循環(huán)效率隨透平入口壓力的變化規(guī)律。從圖3 可以看出循環(huán)效率隨透平入口壓力的增加而提高，其原因在于隨著透平入口壓力的增加，壓力開始遠(yuǎn)離混合工質(zhì)的臨界點(diǎn)，主壓縮機(jī)入口溫度條件不變，隨著透平入口壓力的增加，透平機(jī)做功大于壓縮機(jī)的耗功，從而提高系統(tǒng)循環(huán)效率。增加透平入口壓力對(duì)循環(huán)效率產(chǎn)生有益的影響，適當(dāng)?shù)卦黾庸べ|(zhì)與CO2混合，也可以提高系統(tǒng)的循環(huán)效率。從圖3（a）、（b）中可以看出在透平入口溫度250℃、透平入口壓力低于20 MPa，CO2與6%乙烷混合工質(zhì)的循環(huán)效率高于單一工質(zhì)CO2，透平入口壓力低于19.5 MPa，CO2與10%乙烷混合工質(zhì)的循環(huán)效率高于單一工質(zhì)CO2。CO2與新戊烷混合工質(zhì)的循環(huán)效率均高于CO2與丙烷等四種混合工質(zhì)的循環(huán)效率。在透平入口壓力為22 MPa、透平入口溫度為350℃時(shí)，加入10%的新戊烷，系統(tǒng)循環(huán)效率達(dá)到30.97%。

圖3 不同透平入口溫度下的循環(huán)效率隨透平壓力的變化Fig.3 Variation of circulating efficiency with turbine pressure at different inlet temperatures

2.2.3 分流比對(duì)循環(huán)效率的影響 圖4給出了透平入口壓力22 MPa，透平入口溫度分別為250℃和350℃時(shí)，循環(huán)效率隨再壓縮分流比的變化規(guī)律。由圖4 可知在透平入口溫度和透平入口壓力一定時(shí)，分流比在0.1～0.25 區(qū)間內(nèi)，系統(tǒng)循環(huán)效率隨著分流比的增加也在提高，因?yàn)樵龃蠓至鞅?，減小了主流的流量，可以減少主壓縮機(jī)的耗功，同時(shí)增加了再壓縮機(jī)的流量與耗功，由于二氧化碳混合工質(zhì)在臨界點(diǎn)附近壓縮耗功低，使得再壓縮機(jī)耗功的增加量小于主壓縮機(jī)的耗功減少量，系統(tǒng)循環(huán)效率也隨之提高。從圖4（a）、（b）中可以看出，在透平入口溫度為250℃時(shí)，加入乙烷，隨著分流比的增加，循環(huán)效率反而小于單一工質(zhì)CO2。除乙烷外其余四種工質(zhì)與CO2混合可以提高循環(huán)效率。在透平入口溫度為350℃時(shí)，加入新戊烷等五種工質(zhì)，循環(huán)效率均高于單一工質(zhì)CO2。在分流比0.1～0.25 下，新戊烷與CO2進(jìn)行混合更具有優(yōu)勢(shì)，較其他混合工質(zhì)的循環(huán)效率改善幅度更加明顯。

圖4 不同透平入口溫度下的循環(huán)效率隨分流比的變化Fig.4 Variation of turbine circulation efficiency with flow ratio at different inlet temperatures

2.2.4 主壓縮機(jī)入口溫度對(duì)循環(huán)效率的影響 主壓縮機(jī)入口溫度作為循環(huán)冷端溫度會(huì)直接影響循環(huán)效率，是影響再壓縮布雷頓循環(huán)效率的重要因素。為了探究主壓縮機(jī)入口溫度對(duì)中低溫超臨界CO2混合工質(zhì)再壓縮布雷頓循環(huán)設(shè)計(jì)參數(shù)的影響規(guī)律，針對(duì)35～40℃這一典型溫度條件進(jìn)行研究。超臨界CO2混合工質(zhì)再壓縮布雷頓循環(huán)的效率與主壓縮機(jī)入口溫度之間的關(guān)系如圖5 所示?？梢园l(fā)現(xiàn)，隨著主壓縮機(jī)入口溫度升高，超臨界CO2再壓縮布雷頓循環(huán)熱效率大大降低；而超臨界CO2混合工質(zhì)布雷頓循環(huán)效率雖然仍有所降低，但循環(huán)效率較單一CO2已有明顯改善。因?yàn)榛旌瞎べ|(zhì)臨界參數(shù)發(fā)生變化，隨著主壓縮機(jī)入口溫度的提高，壓縮機(jī)的耗功增加，而透平機(jī)的做功變化較壓縮機(jī)做功變化小，導(dǎo)致透平做功收益小于壓縮機(jī)的耗功，從而導(dǎo)致循環(huán)效率的下降。由圖5（c）可知在透平入口溫度350℃，主壓縮機(jī)入口溫度在38～40℃，加入6%乙烷與CO2混合時(shí)，混合工質(zhì)循環(huán)效率略低于單一工質(zhì)CO2。同時(shí)，主壓縮機(jī)入口溫度越高，混合工質(zhì)對(duì)循環(huán)熱效率的改善幅度越明顯。由圖5（d）可知，主壓縮機(jī)入口溫度達(dá)到40℃，加入10%的工質(zhì)時(shí)，混合工質(zhì)CO2-丙烷、CO2-新戊烷、CO2-正丁烷、CO2-異丁烷和CO2-乙烷，相對(duì)于超臨界CO2的循環(huán)效率增長(zhǎng)分別為1.32%、1.82%、1.7%、1.6%、0.09%。

圖5 不同透平入口溫度下的循環(huán)效率隨主壓縮機(jī)入口溫度的變化Fig.5 Variation of turbine cycle efficiency with inlet temperature of main compressor at different inlet temperatures

3 結(jié) 論

本文以中低溫超臨界CO2混合工質(zhì)再壓縮布雷頓循環(huán)為研究對(duì)象，分析混合工質(zhì)類型及比例、透平入口壓力和溫度、分流比、主壓縮機(jī)入口溫度等參數(shù)對(duì)系統(tǒng)效率的影響，得到如下結(jié)論。

（1）選取CO2-新戊烷作為循環(huán)工質(zhì)，與現(xiàn)有文獻(xiàn)典型中低溫有機(jī)朗肯循環(huán)熱力學(xué)性能較高的工質(zhì)進(jìn)行對(duì)比，在所選取的中低溫?zé)嵩礈囟龋?00～400℃）范圍內(nèi)，超臨界CO2混合工質(zhì)再壓縮布雷頓循環(huán)在熱效率上具有一定的優(yōu)越性。

（2）在200～400℃熱源范圍內(nèi)，隨著丙烷等混合比例的增加，循環(huán)效率呈上升趨勢(shì)，除乙烷外四種混合工質(zhì)的循環(huán)效率均高于單一CO2，能夠提高系統(tǒng)的循環(huán)效率。在透平入口溫度高于260℃時(shí)，加入0～10%乙烷，其循環(huán)效率均高于CO2循環(huán)效率，能夠提高系統(tǒng)的循環(huán)效率。在透平入口溫度低于230℃時(shí)，加入0～10%乙烷，循環(huán)效率均低于CO2循環(huán)效率；其中新戊烷-CO2明顯優(yōu)于其他混合工質(zhì)。

（3）隨著透平入口壓力的增加，五種混合工質(zhì)循環(huán)熱力學(xué)性能也隨之提高。且透平入口壓力對(duì)循環(huán)的作用大于透平入口溫度對(duì)循環(huán)的作用。其中在透平入口溫度250℃，加入6%和10%的乙烷，分別在低于透平入口壓力20 MPa和19.5 MPa時(shí)，循環(huán)效率低于CO2，其余四種混合工質(zhì)循環(huán)效率均高于CO2。

（4）在選取的0.1～0.25分流比范圍內(nèi)，循環(huán)效率隨分流比的增加而提高。除乙烷外，四種工質(zhì)循環(huán)效率均大于單一工質(zhì)CO2。

（5）隨著主壓縮機(jī)入口溫度的提高，系統(tǒng)循環(huán)效率隨之降低。但超臨界CO2混合工質(zhì)再壓縮布雷頓循環(huán)較超臨界CO2循環(huán)效率已有明顯改善。除乙烷外，四種混合工質(zhì)循環(huán)效率均高于CO2。