高温熔融盐加热高压蒸汽传热特性实验研究

发布时间：2020-10-11 00:27

　　 太阳能作为一种清洁的可再生能源,其发展前景得到国内外的关注,人们从科学技术方面着手研究太阳能的收集、转换、储存及输送,已经取得显著进展。高温传热蓄热技术是太阳能热发电的核心技术之一。高温蓄热工质是影响太阳能热发电系统效能的关键因素,目前熔融盐是蓄热工质中最好的选项之一,它的优势是使用温度范围广、传热能力强、热稳定性好、成本低等。当下有关熔融盐的传热特性研究很少,缺乏符合工程实际工况的实验。鉴于此,我们开展了针对蓄热工质熔融盐的换热研究,进行了实验系统设计、实验台搭建、完成了实验研究,目的是为熔融盐在蓄热储热领域下的应用研究提供有效的实验数据支撑。设计了一套适用于研究熔融盐与高温高压蒸汽对流换热特性的实验方案。在设计过程中,考虑了熔融盐自身的腐蚀、易凝固等问题,并且做好可能出现的安全隐患的应对方法等工作。本文实验工质为太阳盐,由质量分数60%的NaNO_3和40%的KNO_3混合而成,主要研究了太阳盐与高温高压蒸汽(14 MPa/17 MPa)的传热特性;一些经典对流传热关联式与实验数据符合尚好,部分通用熔融盐试验关联式的计算值偏差较大;最后,通过多元线性拟合方法,得到太阳盐在环形通道内的传热实验关联式,可应用于太阳能热力发电厂的熔融盐加热蒸汽发生器的设计。
【学位单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TM615
【部分图文】：

器中继续加热到本次实验所需的温度工况(450℃/50亚临界蒸汽进行对流换热，换热后的熔融盐离开试验与高压汽水换热最后再返回熔盐罐中进行循环。最后冷却器冷却至常温再返回水箱。设备有：GY32-250 型号的高温泵、电流互感器、K 型、150/250KW 变压器、变频器、高温阀门、西门子质集系统[19]。热系统实验原理是指流体在换热壁面上的流动边界层可以不受限自由的管外侧的熔融盐与管内蒸汽对流换热属于外部流动因此在流动的过程中发生绕流脱体的现象[19]，如图 2回流现象从而产生漩涡，增强扰动从而增强换热能力

西安建筑科技大学硕士学位论文2）横掠管束管束的布置分为叉排和顺排。叉排布置中,流体在弯曲通道中流动，扰动强烈、阻力大、换热效果好，清洗困难。如图 2.2（a）[19]；顺排布置中，流体流动阻力较小、速度缓慢、换热效果稍弱，但清洗容易，因此在选择管束的布置过程中应综合考虑。管束的传热的影响因素有很多，比如雷诺数和普朗特数，除此之外，管束的间距和布置方式对流动换热影响也相对较大[19,51]。如图 2.2（b）。

图 2.3 熔盐传热实验系统图两个回路之间组成了水-蒸汽换热循环回路。实验对象从水箱经滤网过滤后，进入由高压泵进行升压，然后分为两各分支进入循环系统，一支是为了调节主路的蒸汽流量和压力而设计的旁路循环系统；另一支是实验主回路循环系统[19]。在实验主回路中，泵将去离子水传送到热交换器中与高压高温蒸汽进行换热，接下来在预热器中继续加热，直到实验所需要的工况，进入套管式换热器与高温太阳盐进行对流传热。离开换热器后，与去离子水进行换热，最后进入蒸汽-水冷却系统冷凝为液体后返回到水箱中[19]。整个实验回路，大部分采用不锈钢管（SUS321）作为基础材料。实验工质是选择硬度为零、电导率小于 0.5μs/cm 的去离子水，此工质由动力工程实验室的去离子水处理系统制作，它的优势是保证管壁上不产生结垢和腐蚀，从而保护了管壁的寿命，并且保证传热过程的安全性和准确性。为了使整个循环系统中的实验工质--去离子水的质量品质和实验需求，我们选用聚氯乙烯塑料板和钢板作为内外材质，制作水箱用于储存去离子水。实验实际工况需要的压力和流量需要根据动
【参考文献】

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本文编号：2835766