本文關(guān)鍵詞：熔鹽強(qiáng)迫對(duì)流及混合對(duì)流傳熱研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：緊迫的能源形勢(shì)推動(dòng)了太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)的迅猛發(fā)展，而高溫傳熱蓄熱技術(shù)作為太陽(yáng)能熱發(fā)電的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其性能的優(yōu)劣直接制約著系統(tǒng)效率的提升及光熱技術(shù)的應(yīng)用前景。熔融鹽以其寬泛的使用溫度、蒸汽壓低、良好的穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性較好等優(yōu)點(diǎn)，成為當(dāng)前太陽(yáng)能熱發(fā)電站傳熱蓄熱工質(zhì)的首選。在光熱發(fā)電核心部件如熔鹽吸熱器、熔鹽換熱器中存在強(qiáng)迫對(duì)流傳熱過(guò)程，此外在吸熱器及槽式聚光集熱器中還存在非均勻加熱的混合對(duì)流傳熱現(xiàn)象。因此深入研究熔鹽強(qiáng)迫對(duì)流及混合對(duì)流傳熱規(guī)律有助于加深對(duì)吸熱器和換熱器傳熱機(jī)理的理解，進(jìn)一步提升核心部件性能，為熔鹽吸熱器和換熱器設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)和計(jì)算方法。 雖然，美國(guó)在上世紀(jì)五十年代到七十年代曾進(jìn)行過(guò)熔鹽受迫對(duì)流傳熱實(shí)驗(yàn)研究，但未得到熔鹽通用關(guān)聯(lián)式，也未曾與眾多經(jīng)典關(guān)聯(lián)式進(jìn)行比對(duì)。此外，關(guān)于水平通道內(nèi)熔鹽混合對(duì)流傳熱的研究還未在公開文獻(xiàn)中見過(guò)相關(guān)報(bào)道。 本課題在國(guó)家“973”項(xiàng)目支持下，首先利用數(shù)值模擬方法研究了熔鹽在水平方管內(nèi)單面加熱時(shí)的混合對(duì)流傳熱過(guò)程。仔細(xì)分析了底面、側(cè)面及頂面加熱時(shí)熔鹽的流動(dòng)與傳熱特性以及三種壁面加熱條件下局部Nux數(shù)與無(wú)量綱距離的變化規(guī)律；總結(jié)了Nu數(shù)與Ri數(shù)、Re數(shù)間的變化關(guān)系，并對(duì)模擬數(shù)據(jù)的平均Nu數(shù)與湍流混合對(duì)流經(jīng)典關(guān)聯(lián)式進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果表明：非均勻加熱條件下產(chǎn)生的較大溫差導(dǎo)致的熔鹽密度差在重力作用下會(huì)產(chǎn)生浮升力效應(yīng)，這種浮升力效應(yīng)引發(fā)的二次渦流使得傳熱過(guò)程得到強(qiáng)化；三種加熱情況下局部Nux數(shù)在充分發(fā)展段隨流動(dòng)距離的增加而增加，且增長(zhǎng)趨勢(shì)各有不同；模擬數(shù)據(jù)的平均Nu數(shù)與關(guān)聯(lián)式的偏差絕大部分在±20%以內(nèi)，且Nu側(cè)面Nu底面Nu頂面。 其次，在原有熔鹽強(qiáng)迫對(duì)流傳熱實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上對(duì)混合對(duì)流傳熱實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改造。試圖通過(guò)采用康銅膜及定制加熱器作為加熱元件來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，雖未獲得成功，但仍對(duì)失敗原因進(jìn)行了仔細(xì)分析，并積累了一些經(jīng)驗(yàn)且有助于后期定制試驗(yàn)方案時(shí)避免此類問(wèn)題的出現(xiàn)。 最后，總結(jié)了本實(shí)驗(yàn)室得到的有關(guān)LiNO3與混合硝酸鹽Hitec在光滑管內(nèi)的傳熱實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。在本實(shí)驗(yàn)室得到的兩種熔鹽傳熱數(shù)據(jù)與國(guó)外公開文獻(xiàn)中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，擬合得到了通用實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式；再將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與經(jīng)典對(duì)流傳熱關(guān)聯(lián)式以及其他研究者公開發(fā)表文獻(xiàn)中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，，充分驗(yàn)證經(jīng)典傳熱關(guān)聯(lián)式對(duì)高溫熔融鹽的適用性，其中Hausen與Sider-Tate公式與本實(shí)驗(yàn)室的熔鹽傳熱實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)度較高。對(duì)三組結(jié)構(gòu)橫紋管內(nèi)混合硝酸鹽Hitec的強(qiáng)迫對(duì)流傳熱實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，擬合得到了各節(jié)距下的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式及包含橫紋管結(jié)構(gòu)參數(shù)的對(duì)流傳熱通用關(guān)聯(lián)式。
【關(guān)鍵詞】：混合熔鹽 混合對(duì)流 傳熱關(guān)聯(lián)式 方管
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TK124
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-9
• 物理量名稱及符號(hào)表9-12
• 第1章 緒論12-26
• 1.1 研究背景12-18
• 1.1.1 能源利用現(xiàn)狀12-13
• 1.1.2 太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)13-15
• 1.1.3 傳熱蓄熱技術(shù)是太陽(yáng)能熱發(fā)電的關(guān)鍵技術(shù)15-18
• 1.2 對(duì)流傳熱研究18-23
• 1.2.1 水平管混合對(duì)流研究現(xiàn)狀20-22
• 1.2.2 熔鹽強(qiáng)迫對(duì)流研究現(xiàn)狀22-23
• 1.3 本課題的研究?jī)?nèi)容和目標(biāo)23-26
• 第2章 水平方管內(nèi)熔鹽混合對(duì)流傳熱的數(shù)值模擬研究26-44
• 2.1 方管內(nèi)流動(dòng)與傳熱模型26-29
• 2.1.1 幾何模型26-27
• 2.1.2 控制方程27-28
• 2.1.3 邊界條件28
• 2.1.4 網(wǎng)格無(wú)關(guān)性28-29
• 2.2 混合硝酸鹽物性參數(shù)29-30
• 2.3 數(shù)值模擬結(jié)果分析30-42
• 2.3.1 流動(dòng)與傳熱特性30-36
• 2.3.2 局部 Nux數(shù)與 y/d 的變化趨勢(shì)36-39
• 2.3.3 Nu 數(shù)與 Ri 數(shù)、Re 數(shù)間的關(guān)系39-40
• 2.3.4 數(shù)值模擬數(shù)據(jù)處于混合對(duì)流區(qū)的判定40
• 2.3.5 模擬數(shù)據(jù)與經(jīng)典關(guān)聯(lián)式的對(duì)比40-42
• 2.4 本章小結(jié)42-44
• 第3章 水平方管內(nèi)熔鹽混合對(duì)流傳熱實(shí)驗(yàn)44-58
• 3.1 實(shí)驗(yàn)原理44
• 3.2 實(shí)驗(yàn)臺(tái)介紹44-50
• 3.2.1 熔鹽循環(huán)環(huán)路44-48
• 3.2.2 導(dǎo)熱油循環(huán)環(huán)路48-49
• 3.2.3 套管式換熱器49
• 3.2.4 方管測(cè)試段49-50
• 3.2.5 測(cè)量系統(tǒng)50
• 3.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理過(guò)程及誤差分析50-53
• 3.3.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理過(guò)程50-51
• 3.3.2 誤差分析51-53
• 3.4 混合對(duì)流的初步試驗(yàn)53-56
• 3.4.1 初步試驗(yàn)53-54
• 3.4.2 試驗(yàn)改進(jìn)54-56
• 3.5 本章小結(jié)56-58
• 第4章 高溫熔鹽強(qiáng)迫對(duì)流傳熱關(guān)聯(lián)式的擬合58-74
• 4.1 光滑管內(nèi)熔鹽強(qiáng)迫對(duì)流傳熱58-67
• 4.1.1 熔鹽強(qiáng)迫對(duì)流傳熱實(shí)驗(yàn)概況簡(jiǎn)述58-60
• 4.1.2 光滑管過(guò)渡流和充分發(fā)展紊流實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式擬合60-61
• 4.1.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、文獻(xiàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)與經(jīng)典關(guān)聯(lián)式的比對(duì)61-67
• 4.2 橫紋管熔鹽強(qiáng)迫對(duì)流傳熱67-71
• 4.2.1 橫紋管內(nèi)熔鹽強(qiáng)迫對(duì)流傳熱實(shí)驗(yàn)概括簡(jiǎn)述67-68
• 4.2.2 橫紋管傳熱關(guān)聯(lián)式擬合68-71
• 4.3 本章小結(jié)71-74
• 結(jié)論與展望74-76
• 參考文獻(xiàn)76-82
• 攻讀碩士學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文82-84
• 致謝84

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本文編號(hào)：388267