發(fā)布時間：2017-10-11 17:06

  本文關(guān)鍵詞：高溫熔鹽熱交換器實驗臺設(shè)計搭建及相關(guān)研究

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【摘要】：面對自然環(huán)境日益惡化和能源需求的不斷增長,開發(fā)和利用太陽能為解決以上兩個問題提供了明確的方向和選擇。當(dāng)前,太陽能熱發(fā)電技術(shù)被認為是最具應(yīng)用前景的發(fā)電技術(shù)之一[1]。太陽能熱電站常采用的傳熱工質(zhì)包括蒸汽、導(dǎo)熱油、液態(tài)金屬、空氣和熔融鹽[2]。其中,熔融鹽是太陽能熱發(fā)電技術(shù)中一種非常有效的高溫傳熱蓄熱工質(zhì)[3],在國外已得到應(yīng)用,在國內(nèi)則處于起步階段。由于國內(nèi)對熔融鹽傳熱特性的研究較少,缺乏對熔鹽傳熱特點及物性的了解,實驗研究中存在一定的未知性[4]。本課題設(shè)計一套完整的用于研究熔鹽橫掠管外對流換熱規(guī)律的實驗方案并完成整個實驗臺的搭建。實驗中采用由60%的硝酸鈉和40%硝酸鉀混合而成的太陽鹽進行研究,它的熱物性較為穩(wěn)定,傳熱性能較好。通過實驗研究,掌握了一般換熱實驗系統(tǒng)的設(shè)計方法。其次,通過旋轉(zhuǎn)掛片法對兩種常用不銹鋼管材310S和321進行了動態(tài)沖蝕實驗研究,根據(jù)沖蝕重量損失繪制沖蝕動力學(xué)曲線圖。結(jié)果表明310S不銹鋼和321不銹鋼沖蝕行為曲線的變化趨勢基本是一致的,在同樣熔鹽流速下,310S的抗沖蝕性能優(yōu)于321不銹鋼。然后對整個實驗系統(tǒng)中的幾個部分重要系統(tǒng)進行設(shè)計計算并安裝調(diào)試,如加熱系統(tǒng)、恒溫系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)等,對實驗中所要用到的設(shè)備、儀器進行設(shè)計選型。最后研究了熔融鹽中加熱盤管電阻的特性以及優(yōu)化設(shè)計提高加熱盤管的功率。熔融鹽的各種特性研究是進行熔鹽換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計的應(yīng)用基礎(chǔ)研究。本項目為今后設(shè)計熔鹽換熱器和蓄熱系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：熔融鹽 沖蝕 優(yōu)化設(shè)計 換熱器 實驗系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：西安建筑科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM615;TK172
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 1 緒論9-21
• 1.1 課題研究背景及意義9-11
• 1.2 太陽能熱電站11-14
• 1.2.1 太陽能發(fā)電技術(shù)11-12
• 1.2.2 傳熱工質(zhì)的研究12-13
• 1.2.3 熔融鹽蓄熱材料13-14
• 1.3 國內(nèi)外有關(guān)熔融鹽的研究進展14-17
• 1.3.1 國外研究進展15-16
• 1.3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀16-17
• 1.4 本文研究內(nèi)容及目標17-19
• 1.4.1 研究內(nèi)容17-18
• 1.4.2 研究目標18-19
• 1.5 本章小結(jié)19-21
• 2 熔融鹽熱交換器實驗系統(tǒng)設(shè)計與安裝21-37
• 2.1 實驗簡介21
• 2.2 實驗系統(tǒng)設(shè)計注意事項21-22
• 2.3 熔鹽換熱系統(tǒng)設(shè)計22-27
• 2.3.1 實驗原理22-23
• 2.3.2 熔鹽換熱系統(tǒng)回路設(shè)計23-25
• 2.3.3 熔鹽換熱器實驗元件設(shè)計25-26
• 2.3.4 套管式冷卻器26-27
• 2.4 熔鹽熱交換器熱沖擊實驗系統(tǒng)設(shè)計27-29
• 2.4.1 熱沖擊實驗系統(tǒng)設(shè)計27-28
• 2.4.2 熱沖擊實驗元件設(shè)計28-29
• 2.5 熔鹽熱交換器沖蝕實驗系統(tǒng)設(shè)計29-35
• 2.5.1 實驗原理29
• 2.5.2 實驗系統(tǒng)設(shè)計29-31
• 2.5.3 實驗系統(tǒng)改進31-32
• 2.5.4 實驗件制作32-34
• 2.5.5 擾流板設(shè)計34-35
• 2.6 本章小結(jié)35-37
• 3 實驗中重要系統(tǒng)設(shè)計及設(shè)備選型37-55
• 3.1 電加熱系統(tǒng)37-42
• 3.1.1 加熱方式選擇37-39
• 3.1.2 加熱盤管設(shè)計計算39-41
• 3.1.3 存在問題41-42
• 3.2 氮氣預(yù)熱系統(tǒng)42-43
• 3.2.1 氮氣的性質(zhì)42
• 3.2.2 系統(tǒng)設(shè)計42-43
• 3.2.3 存在問題43
• 3.3 恒溫系統(tǒng)43-44
• 3.3.1 溫控系統(tǒng)設(shè)計44
• 3.4 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)44-46
• 3.4.1 數(shù)據(jù)采集介紹45
• 3.4.2 測量設(shè)備與儀器45-46
• 3.5 轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)46-47
• 3.6 實驗設(shè)備47-53
• 3.6.1 熔鹽罐和沖蝕罐設(shè)計48-49
• 3.6.2 熔鹽泵與電機選擇49-51
• 3.6.3 預(yù)熱器51-52
• 3.6.4 其他設(shè)備、儀表52-53
• 3.7 本章小結(jié)53-55
• 4 動態(tài)沖蝕實驗結(jié)果與分析55-65
• 4.1 引言55
• 4.2 熔融鹽沖蝕的影響因素55-57
• 4.3 沖蝕動力學(xué)分析方法介紹57-58
• 4.4 熔鹽的制備58-59
• 4.4.1 常用熔鹽介紹58
• 4.4.2 實驗熔鹽制備58-59
• 4.5 實驗步驟59-60
• 4.6 實驗結(jié)果分析60-63
• 4.6.1 存在問題60
• 4.6.2 實驗結(jié)果分析60-63
• 4.7 本章小結(jié)63-65
• 5 熔鹽加熱盤管電阻特性研究65-79
• 5.1 研究背景及內(nèi)容65-66
• 5.1.1 研究背景65-66
• 5.1.2 研究內(nèi)容66
• 5.2 加熱方式改進方案66-68
• 5.2.1 實驗結(jié)果分析66-67
• 5.2.2 加熱方式改進方案67-68
• 5.3 熔融鹽對加熱盤管電阻影響68-71
• 5.3.1 實驗臺搭建68-69
• 5.3.2 攪拌棒制作69-70
• 5.3.3 實驗步驟70-71
• 5.4 實驗結(jié)果與分析71-77
• 5.4.1 盤管干燒（空氣）阻值變化71-72
• 5.4.2 熔融鹽（液態(tài)）中盤管阻值變化72-73
• 5.4.3 存在問題與解決方法探究73-74
• 5.4.4 方法深入探究74-77
• 5.5 本章小結(jié)77-79
• 6 結(jié)論與展望79-83
• 6.1 主要結(jié)論79-80
• 6.2 工作展望80-83
• 致謝83-85
• 參考文獻85-88

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本文編號：1013704