本文關(guān)鍵詞：高溫熔鹽槳葉換熱器研究

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【摘要】：槳葉換熱器是一種間接攪拌型換熱設(shè)備,由殼體、上蓋、熱軸、空心槳葉以及旋轉(zhuǎn)接頭等組成,加熱介質(zhì)一般為熱水、蒸汽和導(dǎo)熱油,工作溫度范圍在常溫到300℃之間。高溫熔鹽是一種優(yōu)良的傳熱蓄熱介質(zhì),尤其是硝酸熔鹽,具有熔點低、腐蝕性低、比熱容大、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點。本文作者研制了一種使用硝酸熔鹽作為加熱工質(zhì)的槳葉換熱器,可將槳葉換熱器的工作溫度范圍拓寬至300～600℃。但是,高溫熔鹽在槳葉換熱器內(nèi)的流動和傳熱特性,還缺乏基礎(chǔ)的研究數(shù)據(jù)；旋轉(zhuǎn)接頭作為關(guān)鍵部件,目前使用溫度一般不超過300℃,使用溫度在300～600℃的高溫熔鹽旋轉(zhuǎn)接頭還有待研究。首先,本文采用數(shù)值模擬的方法對高溫熔鹽在槳葉熱軸內(nèi)的流動與換熱特性進行研究,得到了基礎(chǔ)的流動與換熱數(shù)據(jù)。模擬結(jié)果表明：槳葉熱軸的壓降主要由高溫熔鹽流經(jīng)流通孔和空心槳葉而產(chǎn)生,空心槳葉的換熱量占總換熱量的75%左右。其次,設(shè)計了一種高溫熔鹽旋轉(zhuǎn)接頭,搭建了靜態(tài)高溫熔鹽旋轉(zhuǎn)接頭裝置,研究靜止?fàn)顟B(tài)下高溫熔鹽旋轉(zhuǎn)接頭的溫度特征和密封特性。通過實驗觀察了固態(tài)熔鹽的熔化和加熱過程,得到了旋轉(zhuǎn)接頭的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)的溫度特征；定性觀察了旋轉(zhuǎn)接頭靜止?fàn)顟B(tài)下的泄漏情況,在450℃～500℃高溫熔鹽下,工作約150小時未發(fā)生泄漏。最后,建立了在高溫熔鹽流動條件下旋轉(zhuǎn)接頭熱特性數(shù)值模型,模擬旋轉(zhuǎn)接頭尤其是密封結(jié)構(gòu)的溫度分布并計算旋轉(zhuǎn)接頭高溫?zé)釕?yīng)變；提出了外部冷卻和內(nèi)部隔熱的旋轉(zhuǎn)接頭性能改進理論方案,進行了數(shù)值分析,數(shù)值結(jié)果表明：采用外部冷卻和內(nèi)部隔熱相結(jié)合的方式,能夠有效降低密封結(jié)構(gòu)的溫度。
【關(guān)鍵詞】：高溫熔鹽 槳葉換熱器 旋轉(zhuǎn)接頭 數(shù)值模擬 熱應(yīng)變
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TK172
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 緒論11-23
• 1.1 課題背景11
• 1.2 高溫熔鹽及其應(yīng)用11-16
• 1.2.1 高溫熔鹽的種類11-12
• 1.2.2 高溫熔鹽流動與換熱研究進展12-13
• 1.2.3 高溫熔鹽作為傳熱蓄熱材料的應(yīng)用及設(shè)備13-16
• 1.3 高溫熔鹽槳葉換熱器16-18
• 1.4 旋轉(zhuǎn)接頭概述18-22
• 1.4.1 旋轉(zhuǎn)接頭的分類18-21
• 1.4.2 旋轉(zhuǎn)接頭的性能21
• 1.4.3 影響泄漏的因素21-22
• 1.5 本文主要工作內(nèi)容22-23
• 2 高溫熔鹽槳葉熱軸流動與傳熱模擬23-50
• 2.1 數(shù)學(xué)模型23-25
• 2.1.1 基本控制方程23-25
• 2.1.2 湍流模型25
• 2.2 單組槳葉內(nèi)部流動與換熱特性研究25-43
• 2.2.1 網(wǎng)格劃分和求解25-30
• 2.2.2 給定邊界條件下的數(shù)值仿真結(jié)果30-33
• 2.2.3 獨立性校核33-34
• 2.2.4 流動特性數(shù)據(jù)分析34-39
• 2.2.5 換熱特性數(shù)據(jù)分析39-43
• 2.3 槳葉熱軸數(shù)值模擬43-47
• 2.3.1 網(wǎng)格劃分和求解43
• 2.3.2 計算結(jié)果與數(shù)據(jù)分析43-47
• 2.4 高溫熔鹽槳葉熱應(yīng)變仿真47-49
• 2.4.1 熱彈性模型47-48
• 2.4.2 高溫熔鹽槳葉熱應(yīng)變48-49
• 2.5 本章小結(jié)49-50
• 3 高溫熔鹽旋轉(zhuǎn)接頭實驗研究50-65
• 3.1 高溫熔鹽旋轉(zhuǎn)接頭靜態(tài)實驗裝置50-54
• 3.1.1 高溫熔鹽旋轉(zhuǎn)接頭50-52
• 3.1.2 加熱器52-53
• 3.1.3 數(shù)據(jù)采集53-54
• 3.2 高溫熔鹽旋轉(zhuǎn)接頭實驗過程54-57
• 3.2.1 實驗準(zhǔn)備54-55
• 3.2.2 實驗步驟55-57
• 3.3 實驗數(shù)據(jù)分析57-61
• 3.3.1 高溫熔鹽及旋轉(zhuǎn)接頭溫升曲線57-60
• 3.3.2 旋轉(zhuǎn)接頭壁面溫度分布60-61
• 3.3.3 定性觀察旋轉(zhuǎn)接頭密封性61
• 3.4 高溫熔鹽旋轉(zhuǎn)接頭動態(tài)實驗61-64
• 3.4.1 動態(tài)實驗裝置61-62
• 3.4.2 實驗過程62-63
• 3.4.3 實驗數(shù)據(jù)分析63-64
• 3.5 本章小結(jié)64-65
• 4 高溫熔鹽旋轉(zhuǎn)接頭數(shù)值模擬65-75
• 4.1 高溫熔鹽旋轉(zhuǎn)接頭傳熱模擬65-68
• 4.1.1 單通路高溫熔鹽旋轉(zhuǎn)接頭幾何模型65-66
• 4.1.2 網(wǎng)格劃分和求解66
• 4.1.3 數(shù)值模擬結(jié)果與分析66-68
• 4.2 高溫熔鹽旋轉(zhuǎn)接頭熱應(yīng)變68-69
• 4.3 高溫熔鹽旋轉(zhuǎn)接頭改進69-74
• 4.3.1 外部冷卻69-71
• 4.3.2 內(nèi)部隔熱71-73
• 4.3.3 內(nèi)部隔熱與外部冷卻相結(jié)合73-74
• 4.4 本章小結(jié)74-75
• 5 結(jié)論與展望75-76
• 5.1 結(jié)論75
• 5.2 下一步工作75-76
• 致謝76-77
• 參考文獻77-81
• 附錄81

【參考文獻】

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本文編號：1049722