發(fā)布時(shí)間：2017-09-23 16:44

  本文關(guān)鍵詞：電熱熔鹽換熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)與性能研究

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【摘要】：熔鹽是一種優(yōu)良的高溫傳熱蓄熱介質(zhì),有使用溫度范圍寬、蒸汽壓低、熱容量大、高溫粘度小、熱穩(wěn)定性高以及價(jià)廉易得等優(yōu)點(diǎn),在新能源領(lǐng)域和高溫加熱領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。國(guó)內(nèi)外在高溫熔鹽流動(dòng)與換熱方面已開展了一些研究工作,但大多集中在簡(jiǎn)單管道結(jié)構(gòu),針對(duì)實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)與設(shè)備換熱過(guò)程的公開文獻(xiàn)較少,而且以導(dǎo)熱油或蒸汽為工質(zhì)的常規(guī)換熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)顯然不宜簡(jiǎn)單推廣到熔鹽系統(tǒng),因此開展相關(guān)研究很有必要。本文作者設(shè)計(jì)了一套小型電熱熔鹽換熱系統(tǒng),并對(duì)該系統(tǒng)性能進(jìn)行了具體研究。首先,采用熱力計(jì)算與數(shù)值模擬結(jié)合的方法對(duì)熔鹽爐內(nèi)熔化及升溫過(guò)程進(jìn)行了研究,設(shè)計(jì)了一套電熱熔鹽加熱爐,該加熱爐額定功率15kW,爐內(nèi)有強(qiáng)化導(dǎo)熱翅片,壁面溫度不超過(guò)熔鹽分解溫度,在靜態(tài)加熱條件下,4h內(nèi)可將熔鹽全部熔化；設(shè)計(jì)并制作了換熱系統(tǒng)管路電伴熱裝置,計(jì)算并測(cè)量了管道伴熱元件性能,以典型的伴熱元件為例,在60W加熱功率下,12min內(nèi)能使管道內(nèi)壁溫度達(dá)到熔鹽熔點(diǎn)以上；研制了一種低成本熱式熔鹽流量傳感器,采用該傳感器進(jìn)行了水流量測(cè)試驗(yàn)證和熔鹽流量測(cè)試仿真計(jì)算,結(jié)果表明該傳感器在原理上可用于管內(nèi)熔鹽流量的工程測(cè)量。其次,設(shè)計(jì)并搭建了一套熔鹽加熱氣體的換熱系統(tǒng),對(duì)該系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性(包括預(yù)熱動(dòng)態(tài)和運(yùn)行動(dòng)態(tài))進(jìn)行了研究。計(jì)算并實(shí)測(cè)了熱風(fēng)預(yù)熱翅片管換熱器的動(dòng)態(tài)過(guò)程,結(jié)果表明該動(dòng)態(tài)過(guò)程時(shí)間遠(yuǎn)小于熔鹽加熱爐預(yù)熱時(shí)間,說(shuō)明熔鹽加熱爐預(yù)熱是系統(tǒng)預(yù)熱過(guò)程的主要時(shí)間瓶頸；同時(shí)對(duì)運(yùn)行過(guò)程中的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了仿真計(jì)算,討論了工況參數(shù)變化時(shí)系統(tǒng)的過(guò)渡特性；建立了熔鹽加熱氣體換熱系統(tǒng)的運(yùn)行程序；所得結(jié)果可為系統(tǒng)運(yùn)行控制提供參考。最后,采用數(shù)值模擬方法研究了熔鹽加熱固體物料的槳葉換熱器的流動(dòng)換熱特性,比較了3m2槳葉換熱器所用的實(shí)心槳葉、封閉空心槳葉和開孔空心槳葉三種換熱單元的性能,討論了典型結(jié)構(gòu)參數(shù)和運(yùn)行參數(shù)對(duì)換熱性能的影響,結(jié)果表明開孔空心槳葉的換熱能力明顯優(yōu)于實(shí)心槳葉和封閉空心槳葉,實(shí)際的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)權(quán)衡換熱、壓降和強(qiáng)度等多個(gè)因素。
【關(guān)鍵詞】：熔鹽 電熱系統(tǒng) 氣體換熱系統(tǒng) 槳葉換熱器 伴熱系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TK172
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-18
• 1.1 課題背景10
• 1.2 熔鹽換熱研究現(xiàn)狀10-17
• 1.2.1 熔鹽的種類10-11
• 1.2.2 熔鹽流動(dòng)與換熱研究11-13
• 1.2.3 熔鹽加熱系統(tǒng)研究13-14
• 1.2.4 熔鹽換熱器研究14-16
• 1.2.5 熔鹽換熱系統(tǒng)研究16-17
• 1.3 本文主要工作內(nèi)容17-18
• 2 電熱熔鹽加熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)18-41
• 2.1 電熱熔鹽爐仿真與設(shè)計(jì)18-26
• 2.1.1 熔鹽爐爐體18-19
• 2.1.2 熔鹽爐電加熱器19-20
• 2.1.3 爐體內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)20-25
• 2.1.4 設(shè)計(jì)結(jié)果25-26
• 2.2 熔鹽系統(tǒng)管道伴熱設(shè)計(jì)與分析26-35
• 2.2.1 熔鹽系統(tǒng)管道及伴熱布置26-27
• 2.2.2 啟動(dòng)階段管道動(dòng)態(tài)特性27-30
• 2.2.3 管道伴熱實(shí)驗(yàn)研究30-35
• 2.3 熔鹽流量測(cè)量35-39
• 2.3.1 熔鹽流量測(cè)量原理介紹35-36
• 2.3.2 水流量測(cè)量實(shí)驗(yàn)36-38
• 2.3.3 熔鹽流量測(cè)量仿真38-39
• 2.4 其他系統(tǒng)部件說(shuō)明39-41
• 3 電熱熔鹽氣體換熱系統(tǒng)研究41-61
• 3.1 翅片管換熱器設(shè)計(jì)41-44
• 3.2 換熱器預(yù)熱動(dòng)態(tài)特性實(shí)驗(yàn)研究44-48
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備45-46
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)步驟46
• 3.2.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析46-48
• 3.3 氣體換熱系統(tǒng)運(yùn)行動(dòng)態(tài)特性模擬研究48-59
• 3.3.1 氣體換熱系統(tǒng)模型48-49
• 3.3.2 模型控制方程49-52
• 3.3.3 算法介紹52-55
• 3.3.4 結(jié)果分析55-59
• 3.4 本章小結(jié)59-61
• 4 電熱熔鹽槳葉換熱器仿真研究61-75
• 4.1 熔鹽槳葉換熱器61-63
• 4.2 槳葉換熱器仿真模型63-66
• 4.2.1 物理模型63-64
• 4.2.2 數(shù)學(xué)模型64-65
• 4.2.3 邊界條件及假設(shè)65-66
• 4.3 結(jié)果與討論66-73
• 4.3.1 三種槳葉結(jié)構(gòu)結(jié)果分析66-68
• 4.3.2 開孔空心槳葉結(jié)構(gòu)研究68-72
• 4.3.3 高溫旋轉(zhuǎn)接頭改進(jìn)結(jié)果研究72-73
• 4.4 本章小結(jié)73-75
• 5 結(jié)論75-77
• 5.1 結(jié)論75
• 5.2 下一步工作75-77
• 致謝77-78
• 參考文獻(xiàn)78-82
• 附錄82

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