AMTEC多级毛细泵数值模拟研究
发布时间：2020-07-24 11:26
【摘要】： 碱金属热电直接转换(Alkali Metal Thermal to Electric Converter- AMTEC)是一种新型的热电直接转换技术。具有热电转换效率高、无运动部件、低维护等优点。毛细泵是AMTEC的关键部件之一,它起着接收能量、传递热量、组织工质蒸发、提供工质循环动力的作用。本文将对不同条件下的AMTEC多级毛细泵进行数值模拟研究。 本文在达西方程基础上建立了一个二维的、轴对称模型。利用该模型对AMTEC多级毛细泵内工质的流动、传热和蒸发现象进行了数值模拟。在数值模拟过程中,通过添加源相的方法解决了相变过程中质量、动量和能量的传递。同时,采用相位场方法对相变界面进行了捕捉。不仅分析了润湿角对数值模拟结果的影响,还研究了热流密度、进口温度、毛细泵材料和毛细孔径等因素分别对毛细泵的相变界面位置、温度分布、压力阶跃和质量流量的影响。 模拟结果表明,随着热流密度的增加,汽液相变界面有向毛细泵内部侵入的趋势,质量流量也相应的提高。但是热流密度有一定的极限值,超过这个极限值,相变界面会侵入到输运段部分引起毛细泵整体的失效;随着进口温度的增加,相变界面也有向毛细泵内部侵入的趋势,质量流量有小量的增加。为避免了系统大的波动,可以通过只调节进口温度来调节AMTEC内工质的质量流量;文中对钼制、镍制和钛制的三种不同材质的毛细泵进行了模拟分析,发现材质的选择对相变界面位置影响较小,但会导致毛细泵通流能力的变化;另外,与单级毛细泵相比,多级毛细泵具有较高的输送工质能力。
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TH38
【图文】：
图 2.1 液阳极 AMTEC 工作原理示意图的阴极区域即 BASE 管与多孔电极薄膜交界区2 2 2e(T , ) Na (T , BASE ) Na (T , +多孔薄膜 + 中 汽态一开始还原反应占优势。于是，整体上表现为多孔电极表面的电子复合成钠原子并附着在多热蒸发成为钠蒸汽。由于钠离子通过多孔电极ASE 电场。同样该电场对于钠离子还原反应起理可知还原反应与氧化反应达到平衡，这样在3固体电解质与多孔薄膜界面两侧一定范围内电层。的结构，在液态钠/BASE 区域，高温液态钠一子层结构紧密，在 BASE 管一侧，由于 BASE只能占据点缺陷位置，故结构为散层结构；在
图 2.2 液阳极 AMTEC 循环 p-v 图 图 2.3 液阳极 AMTEC 循环 T-s 图图 2.4 汽阳极 AMTEC 原理图另外，AMTEC 还有另外一种工作方式，即汽阳极（Vapor-feed）AMTEC，如图 2.4 所示。液阳极和汽阳极两种方式的最主要区别在于汽态阳 AMTEC中 BASE 管两侧均为钠蒸汽，BASE 的阳极侧和阴极侧都需镀电极多孔薄膜。电流从电极多孔薄膜引出，制造工艺较复杂，但电池间的绝缘比较容易；以
图 2.2 液阳极 AMTEC 循环 p-v 图 图 2.3 液阳极 AMTEC 循环 T-s 图图 2.4 汽阳极 AMTEC 原理图另外，AMTEC 还有另外一种工作方式，即汽阳极（Vapor-feed）AMTEC，如图 2.4 所示。液阳极和汽阳极两种方式的最主要区别在于汽态阳 AMTEC中 BASE 管两侧均为钠蒸汽，BASE 的阳极侧和阴极侧都需镀电极多孔薄膜。电流从电极多孔薄膜引出，制造工艺较复杂，但电池间的绝缘比较容易；以
本文编号：2768776
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TH38
【图文】：
图 2.1 液阳极 AMTEC 工作原理示意图的阴极区域即 BASE 管与多孔电极薄膜交界区2 2 2e(T , ) Na (T , BASE ) Na (T , +多孔薄膜 + 中 汽态一开始还原反应占优势。于是，整体上表现为多孔电极表面的电子复合成钠原子并附着在多热蒸发成为钠蒸汽。由于钠离子通过多孔电极ASE 电场。同样该电场对于钠离子还原反应起理可知还原反应与氧化反应达到平衡，这样在3固体电解质与多孔薄膜界面两侧一定范围内电层。的结构，在液态钠/BASE 区域，高温液态钠一子层结构紧密，在 BASE 管一侧，由于 BASE只能占据点缺陷位置，故结构为散层结构；在
图 2.2 液阳极 AMTEC 循环 p-v 图 图 2.3 液阳极 AMTEC 循环 T-s 图图 2.4 汽阳极 AMTEC 原理图另外，AMTEC 还有另外一种工作方式，即汽阳极（Vapor-feed）AMTEC，如图 2.4 所示。液阳极和汽阳极两种方式的最主要区别在于汽态阳 AMTEC中 BASE 管两侧均为钠蒸汽，BASE 的阳极侧和阴极侧都需镀电极多孔薄膜。电流从电极多孔薄膜引出，制造工艺较复杂，但电池间的绝缘比较容易；以
图 2.2 液阳极 AMTEC 循环 p-v 图 图 2.3 液阳极 AMTEC 循环 T-s 图图 2.4 汽阳极 AMTEC 原理图另外，AMTEC 还有另外一种工作方式，即汽阳极（Vapor-feed）AMTEC，如图 2.4 所示。液阳极和汽阳极两种方式的最主要区别在于汽态阳 AMTEC中 BASE 管两侧均为钠蒸汽，BASE 的阳极侧和阴极侧都需镀电极多孔薄膜。电流从电极多孔薄膜引出，制造工艺较复杂，但电池间的绝缘比较容易；以
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本文编号：2768776
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