【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(dòng)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(gè)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(tái),設(shè)計(jì)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(jì)算方程組。推導(dǎo)了吸收系數(shù)的計(jì)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(jì)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(jì)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(gè)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(gè)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(tái)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(tái),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(dòng)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(dòng)換熱模擬。.1 實(shí)驗(yàn)樣品及試驗(yàn)臺(tái)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(shí)是乳白色粉末狀如圖 2-1，Solar salt 在固體狀態(tài)時(shí)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(shí)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(shí)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(dòng)換熱模擬。.1 實(shí)驗(yàn)樣品及試驗(yàn)臺(tái)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(shí)是乳白色粉末狀如圖 2-1，Solar salt 在固體狀態(tài)時(shí)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(shí)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(shí)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(tái)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(tái)、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(shí)，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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本文編號：2755786