本文關(guān)鍵詞：AMTEC多孔芯冷凝器凝結(jié)傳熱特性的參數(shù)分析

  更多相關(guān)文章： 堿金屬熱電轉(zhuǎn)換器 冷凝器 多孔介質(zhì) 凝結(jié)傳熱 理論分析

【摘要】：堿金屬熱電直接轉(zhuǎn)換器(Alkali Metal Thermal to Electric Converter,AMTEC)是一種熱電直接轉(zhuǎn)換裝置,主要由蒸發(fā)器、BASE(β"-alumina solid electrolyte,β"氧化鋁固體電解質(zhì))管、冷凝器、液體回流通道、高低壓腔五部分組成。其中,冷凝器作為堿金屬熱電直接轉(zhuǎn)換器的重要部件之一,對(duì)整個(gè)系統(tǒng)中工質(zhì)能否高效循環(huán)具有至關(guān)重要的作用。鈉蒸氣在多孔芯冷凝器內(nèi)高效凝結(jié)是AMTEC進(jìn)行自循環(huán)的保證,也是控制系統(tǒng)整體質(zhì)量的一項(xiàng)措施。尋找影響冷凝器工作性能的相關(guān)參數(shù),研究各參數(shù)對(duì)冷凝效果的影響趨勢(shì)及大小,為冷凝器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及運(yùn)行參數(shù)的確定提供理論指導(dǎo),進(jìn)而對(duì)AMTEC的發(fā)展和應(yīng)用有著重要理論價(jià)值和實(shí)踐意義,此外也可豐富和發(fā)展多孔介質(zhì)內(nèi)凝結(jié)傳熱和流動(dòng)特性理論研究。本課題在合理簡(jiǎn)化假設(shè)的基礎(chǔ)上,對(duì)AMTEC中的多孔芯冷凝器建立物理數(shù)學(xué)模型;借助理論推導(dǎo)及數(shù)值計(jì)算手段,得到液膜厚度、局部努塞爾特?cái)?shù)分布,揭示AMTEC中工質(zhì)鈉在毛細(xì)芯冷凝器內(nèi)冷凝時(shí)的熱質(zhì)傳輸基本規(guī)律;對(duì)比分析輻射、慣性力等對(duì)冷凝效果的影響規(guī)律;分析結(jié)構(gòu)參數(shù)(回流通道距冷凝器頂端的長(zhǎng)度H、冷凝器內(nèi)外徑2r1、2r2)、運(yùn)行參數(shù)(BASE管溫度TB、冷凝溫差ΔT)、物性參數(shù)(有效導(dǎo)熱系數(shù)λe)、工質(zhì)種類(鈉、鉀)對(duì)冷凝器熱質(zhì)傳輸特性的影響規(guī)律。研究表明,在不考慮冷凝液與壁面間的潤(rùn)濕作用時(shí),冷凝器內(nèi)液膜呈現(xiàn)“中間薄,周圍厚”的趨勢(shì)。輻射換熱可使液膜厚度δ減小,努塞爾特?cái)?shù)Nu增大,并且在一定工況下是否考慮輻射使得液膜厚度及平均努塞爾特?cái)?shù)Nu的變化率均相差10%以上。同時(shí),隨著有效導(dǎo)熱系數(shù)λe及冷凝溫差ΔT的減小,回流通道距冷凝器頂端的長(zhǎng)度H和冷凝器內(nèi)外半徑r1、r2的降低,BASE管溫度TB的升高,都會(huì)造成液膜厚度δ減小、凝結(jié)傳熱的平均努塞爾特?cái)?shù)Nu增大,但增大程度受其它因素的影響。此外,液體鈉在多孔芯冷凝器內(nèi)流動(dòng)時(shí)所受慣性力較小,可忽略。最后,本文對(duì)鈉、鉀兩種工質(zhì)進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果顯示,同等條件下,鉀的凝結(jié)厚度略大于鈉,凝結(jié)傳熱效果略弱于鈉,這與工質(zhì)的物性參數(shù)有關(guān)。
【關(guān)鍵詞】：堿金屬熱電轉(zhuǎn)換器 冷凝器 多孔介質(zhì) 凝結(jié)傳熱 理論分析
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TK124
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 主要符號(hào)表8-9
• 1 緒論9-29
• 1.1 課題背景及意義9-11
• 1.2 AMTEC介紹及研究現(xiàn)狀11-17
• 1.2.1 AMTEC介紹11-15
• 1.2.2 AMTEC國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3 多孔介質(zhì)研究理論及其上蒸汽冷凝研究現(xiàn)狀17-27
• 1.3.1 多孔介質(zhì)研究基本模型和理論基礎(chǔ)17-23
• 1.3.2 多孔介質(zhì)上蒸汽冷凝研究現(xiàn)狀23-27
• 1.4 本課題的研究目的與內(nèi)容27-29
• 2 物理數(shù)學(xué)模型29-43
• 2.1 物理模型29-30
• 2.2 數(shù)學(xué)模型30-35
• 2.3 數(shù)值求解35-36
• 2.4 計(jì)算模型參數(shù)的確定36-40
• 2.4.1 凝結(jié)過(guò)程主要運(yùn)行參數(shù)的確定37
• 2.4.2 工質(zhì)的選取37
• 2.4.3 多孔介質(zhì)物理屬性的確定37-38
• 2.4.4 換熱模型的選取38-39
• 2.4.5 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)尺寸及系統(tǒng)發(fā)射率的確定39-40
• 2.5 模型有效性驗(yàn)證40-43
• 3 結(jié)果分析與討論43-61
• 3.1 輻射傳熱的影響43-45
• 3.2 BASE管溫度TB的影響45-47
• 3.3 冷凝溫差 ΔT的影響47-49
• 3.4 慣性的影響49-51
• 3.5 有效導(dǎo)熱系數(shù) λ_e的影響51-53
• 3.6 結(jié)構(gòu)參數(shù)影響53-59
• 3.6.1 冷凝器與液體回流通道連接處高度H的影響53-55
• 3.6.2 外徑 2r_2的影響55-57
• 3.6.3 內(nèi)徑 2r_1的影響57-59
• 3.7 工質(zhì)的影響59-61
• 4 結(jié)論與展望61-63
• 4.1 結(jié)論61-62
• 4.2 展望62-63
• 致謝63-65
• 參考文獻(xiàn)65-71
• 附錄71
• A.作者在攻讀碩士學(xué)位期間取得的科研成果71
• B.作者在攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目71

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 張來(lái)福;倪秋芽;童建中;;堿金屬熱電轉(zhuǎn)換器(AMTEC)的電極極化過(guò)程分析[J];太陽(yáng)能學(xué)報(bào);2005年06期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 張勛;結(jié)合AMTEC的小型自然循環(huán)快堆的關(guān)鍵技術(shù)研究[D];華北電力大學(xué);2015年

2 張來(lái)福;鈉鉀工質(zhì)堿金屬熱電轉(zhuǎn)換器的基礎(chǔ)研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（電工研究所）;2002年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前6條

1 宋志佳;AMTEC毛細(xì)泵內(nèi)工質(zhì)通流特性研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2013年

2 劉邦宇;AMTEC熱損失分析研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2013年

3 曹寶喜;基于AMTEC太陽(yáng)能熱發(fā)電的毛細(xì)芯蒸發(fā)器內(nèi)的熱質(zhì)傳輸特性[D];重慶大學(xué);2011年

4 張松;AMTEC通流性能研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2011年

5 鄧頓;AMTEC熱損失數(shù)值模擬研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2011年

6 張寶嶺;AMTEC多級(jí)毛細(xì)泵數(shù)值模擬研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2010年

，

本文編號(hào)：780328