【摘要】：熔融鹽作為一種優(yōu)良的傳熱蓄熱介質(zhì),有很多優(yōu)勢并且應(yīng)用的領(lǐng)域廣泛,包括太陽能熱發(fā)電、生物質(zhì)熱解和核反應(yīng)堆等。熔鹽的工作溫度一般都是高溫領(lǐng)域,在高溫領(lǐng)域的熔鹽的物性參數(shù)是很重要的。在導(dǎo)熱系數(shù)方面,不同的高端技術(shù)測量的結(jié)果差較大,并不考慮輻射的影響。在熔鹽的管內(nèi)流動換熱方面,也只是考慮了對流換熱的作用而忽略了輻射換熱在整個換熱過程中的影響。但是由于熔鹽的工作溫度是高溫狀態(tài),所以輻射作用應(yīng)該是很重要的。本文利用高溫液態(tài)熔鹽的輻射物性測量試驗(yàn)臺,設(shè)計了測量液態(tài)熔鹽自身等效發(fā)射率的實(shí)驗(yàn)方案。利用發(fā)射法對熔鹽的發(fā)射率進(jìn)行測量,采用角系數(shù)法和雙基底法去除了爐膛內(nèi)部和坩堝底部對測量結(jié)果的影響,得到了熔鹽等效反射率的計算方程組。推導(dǎo)了吸收系數(shù)的計算公式。在熔鹽的工作溫度范圍內(nèi),對液態(tài)Hitec鹽、Solar salt鹽三元碳酸鹽進(jìn)行了發(fā)射信號的測量,整體的溫度范圍是150℃-750℃,測量的間隔是50℃。計算得到了三種熔鹽的自身等效發(fā)射率,并利用三種鹽的自身等效發(fā)射率計算了三種鹽的吸收系數(shù)。分析在液態(tài)熔鹽的Na~+或K~+使三種鹽的等效發(fā)射率在7μm處有個凹陷波形特征,NO_2~-使三元碳酸鹽的等效發(fā)射率在7.5-9μm有個凹陷波形特征。以測量石英坩堝墊石墨紙為例對實(shí)驗(yàn)臺進(jìn)行了不確定度的分析其中包括響應(yīng)函數(shù)、背景函數(shù)等因素的不確定度。利用Ansys workbench平臺,模擬分析了Hitec鹽在方管圓管橫紋管的對流輻射換熱,并與對流換熱模擬結(jié)果對比。湍流狀態(tài)下在方管中,隨著雷諾數(shù)的增大輻射占比增強(qiáng),最高可達(dá)26.3%。將模擬結(jié)果與經(jīng)典實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式,結(jié)果吻合較好。設(shè)置的管外換熱系數(shù)越大,輻射換熱的占比越小。三種管的湍流流動對流輻射換熱對比,橫紋管的換熱效果提高了1.47倍。層流狀態(tài)下,輻射換熱占換熱比隨著速度的增大而減小,模擬最高可達(dá)9.13%。研究了橫紋管的結(jié)構(gòu)參數(shù)對換熱性能的影響,得到結(jié)果在一定范圍內(nèi)是槽深越深、槽寬越窄、節(jié)距越小,換熱效果越好。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TK124
【圖文】：

章的熔鹽在管內(nèi)的流動換熱模擬。.1 實(shí)驗(yàn)樣品及試驗(yàn)臺本章實(shí)驗(yàn)內(nèi)容采用的實(shí)驗(yàn)樣品有三種：Hitec 鹽，Solar salt 和三元碳酸itec 固體狀態(tài)時是乳白色粉末狀如圖 2-1，Solar salt 在固體狀態(tài)時是白色粉如圖 2-2，三元碳酸鹽固體狀態(tài)是非常細(xì)粉末狀，是三種鹽中顆粒最小的液態(tài)情況下，Hitec 是黃綠色透明液體如圖 2-3，Solar salt 是無色透明液體 2-4 所示，由于在外部用小加熱爐加熱時沒能把表面一層完全融化，所以定在全液態(tài)的條件下三元碳酸鹽的顏色。為了保證鹽的厚度，先將熔鹽放堝內(nèi)，用電阻絲加熱爐加熱到全液態(tài)，關(guān)閉加熱爐，待其冷卻，測量厚度厚度保持在 3.4mm。由于鉑金坩堝是金屬，所以在坩堝底下墊了陶瓷纖維止坩堝導(dǎo)電，紙上黑色部分為膠燃燒殘留不影響實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)的過程中可以觀察到，在 160℃左右的時候 Hitec 在坩堝內(nèi)變成全，在 230℃左右 Solar salt 被加熱成全液態(tài)。在 500℃左右三元碳酸鹽徹底全液態(tài)。

章的熔鹽在管內(nèi)的流動換熱模擬。.1 實(shí)驗(yàn)樣品及試驗(yàn)臺本章實(shí)驗(yàn)內(nèi)容采用的實(shí)驗(yàn)樣品有三種：Hitec 鹽，Solar salt 和三元碳酸itec 固體狀態(tài)時是乳白色粉末狀如圖 2-1，Solar salt 在固體狀態(tài)時是白色粉如圖 2-2，三元碳酸鹽固體狀態(tài)是非常細(xì)粉末狀，是三種鹽中顆粒最小的液態(tài)情況下，Hitec 是黃綠色透明液體如圖 2-3，Solar salt 是無色透明液體 2-4 所示，由于在外部用小加熱爐加熱時沒能把表面一層完全融化，所以定在全液態(tài)的條件下三元碳酸鹽的顏色。為了保證鹽的厚度，先將熔鹽放堝內(nèi)，用電阻絲加熱爐加熱到全液態(tài)，關(guān)閉加熱爐，待其冷卻，測量厚度厚度保持在 3.4mm。由于鉑金坩堝是金屬，所以在坩堝底下墊了陶瓷纖維止坩堝導(dǎo)電，紙上黑色部分為膠燃燒殘留不影響實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)的過程中可以觀察到，在 160℃左右的時候 Hitec 在坩堝內(nèi)變成全，在 230℃左右 Solar salt 被加熱成全液態(tài)。在 500℃左右三元碳酸鹽徹底全液態(tài)。

圖 2-3 液態(tài)的 Hitec 圖 2-4 液態(tài)的 Solar salt實(shí)驗(yàn)臺的結(jié)構(gòu)如圖 2-5 所示，主要由黑體爐、坩堝、加熱爐、反射鏡儀、平移導(dǎo)軌、光學(xué)平臺、支架和電腦共九部分組成。平移導(dǎo)軌使黑體熱爐在一條固定的直線平移，在分辨測量黑體爐和加熱爐內(nèi)部發(fā)射的信證他們的光路是一樣的。在測量黑體爐的發(fā)射信號時，黑體爐反射出的過反射鏡反射一次，進(jìn)入傅立葉光譜儀的干涉儀，后產(chǎn)生相干光，相干過內(nèi)部的聚焦反射鏡和光闌最后被檢測器接收，檢測的信號錄入電腦內(nèi)件中形成光譜圖和數(shù)據(jù)。測量熔鹽發(fā)射信號同理。

【參考文獻(xiàn)】

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2 陳聰;吳玉庭;王樹濤;馬重芳;;橫紋管內(nèi)混合硝酸鹽傳熱特性的實(shí)驗(yàn)研究[J];工程熱物理學(xué)報;2013年05期

3 何石泉;丁靜;陸建峰;楊建平;楊曉西;;管外高溫熔鹽的流動換熱特性[J];工程熱物理學(xué)報;2013年01期

4 韓懷志;李炳熙;何玉榮;別如山;;非對稱型外凸式波節(jié)管內(nèi)的傳熱和流動特性[J];化工學(xué)報;2013年06期

5 楊武龍;姜洪濤;吳靨汝;樊皓;華煒;計建炳;;熔鹽在新能源領(lǐng)域的應(yīng)用[J];過程工程學(xué)報;2012年05期

6 沈向陽;丁靜;陸建峰;楊建平;;高溫熔鹽在螺旋槽管內(nèi)傳熱特性的試驗(yàn)研究[J];石油機(jī)械;2010年03期

7 文玉良;丁靜;楊曉西;楊建平;沈向陽;;高溫熔鹽橫紋管傳熱特性與強(qiáng)化機(jī)理研究[J];工程熱物理學(xué)報;2010年01期

8 ;Two-phase flow in anode flow field of a small direct methanol fuel cell in different gravities[J];Science in China(Series E:Technological Sciences);2009年06期

9 ;Experimental research of a novel vortex generator for solar absorption chiller[J];Science in China(Series E:Technological Sciences);2009年06期

10 彭強(qiáng);魏小蘭;丁靜;楊建平;楊曉西;;三元硝酸熔鹽高溫粘度的計算[J];計算機(jī)與應(yīng)用化學(xué);2009年04期

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1 程進(jìn)輝;傳蓄熱熔鹽的熱物性研究[D];中國科學(xué)院研究生院（上海應(yīng)用物理研究所）;2014年

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1 賀萬玉;混合氯化熔鹽的熱物性及腐蝕性實(shí)驗(yàn)研究[D];北京建筑大學(xué);2016年

2 劉閃威;槽式太陽能熔鹽集熱傳熱的試驗(yàn)研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2013年

3 陳聰;熔鹽強(qiáng)迫對流及混合對流傳熱研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2013年

本文編號：2755786