熔融鹽作為相變蓄熱材料具有熱容量大、溫度范圍廣和熱穩(wěn)定性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用在潛熱蓄熱領(lǐng)域。然而,相變材料普遍存在熱導(dǎo)率低、使用壽命短等問(wèn)題,不利于蓄熱系統(tǒng)的穩(wěn)定高效的運(yùn)行。本文以熔鹽為研究對(duì)象,針對(duì)熔鹽相變過(guò)程的強(qiáng)化傳熱技術(shù)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)及數(shù)值模擬研究,為熔鹽相變蓄熱系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供一定參考。主要工作內(nèi)容如下:1.搭建了導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試和熔鹽蓄熱實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。測(cè)試得到了熔鹽和復(fù)合相變材料的導(dǎo)熱系數(shù),比較發(fā)現(xiàn)復(fù)合相變材料的導(dǎo)熱系數(shù)是純硝酸鹽的3-5倍。相變蓄熱實(shí)驗(yàn)得到了不同工況下蓄熱容器內(nèi)各水平截面熔鹽的溫度分布,對(duì)比分析了各工況的完全蓄熱時(shí)間,為后續(xù)數(shù)值模擬工作提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)參考。2.建立了熔鹽相變數(shù)值模型,利用實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性。數(shù)值模擬得到了不同孔隙率泡沫金屬插入式填充工況下熔鹽的蓄熱特性,分析了容器內(nèi)熔鹽蓄熱過(guò)程的速度云圖、液相率及溫度云圖等。通過(guò)對(duì)比各截面溫差曲線,發(fā)現(xiàn)填充泡沫金屬后熔鹽的蓄熱速率明顯提升。3.研究了立式管殼式相變蓄熱單元的翅片管、波節(jié)管結(jié)構(gòu)的強(qiáng)化傳熱性能。利用正交優(yōu)化方法得到了蓄熱時(shí)間最短的翅片結(jié)構(gòu)。分析了多結(jié)構(gòu)下蓄熱單元的蓄/放熱液相率曲線、溫度分布以及速度分... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

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圖１－１相變蓄熱技術(shù)??

第１章緒論??１．２熔鹽相變蓄熱技術(shù)研究進(jìn)展??１．２．１熔鹽相變材料簡(jiǎn)介??相變蓄熱材料是潛熱蓄熱技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的研宄與探索，越來(lái)??越多的不同特性的相變蓄熱材料已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)了，并應(yīng)用在各種場(chǎng)合。相變材料的??種類非常多，根據(jù)材料的相變溫度不同可以分為高溫和中低溫蓄熱材料兩類；根??據(jù)材料的化學(xué)性質(zhì)不同可以分為有機(jī)物和無(wú)機(jī)物兩類，具體分類如下圖１－２所示，??各種材料熔點(diǎn)和相變焓如圖１－３所示Ｗ。上述相變材料應(yīng)用過(guò)程中都存在各自優(yōu)??劣勢(shì)。對(duì)于有機(jī)相變材料，其優(yōu)點(diǎn)是無(wú)腐蝕性、過(guò)冷低甚至沒(méi)有過(guò)冷現(xiàn)象以及化??學(xué)穩(wěn)定性好，缺點(diǎn)是相變焓值較孝導(dǎo)熱系數(shù)小以及具有可燃性；對(duì)于無(wú)機(jī)相變??材料，其優(yōu)點(diǎn)是相變焓值大、導(dǎo)熱系數(shù)相對(duì)較大，缺點(diǎn)是應(yīng)用過(guò)程存在過(guò)冷現(xiàn)象、??有腐蝕性、存在相分離現(xiàn)象，其中水合鹽材料熱穩(wěn)定性差，溫度過(guò)高受熱易分解。??因此針對(duì)不同的應(yīng)用目的和應(yīng)用場(chǎng)合，應(yīng)選擇相應(yīng)合適的相變材料，相變材料是??否優(yōu)良是蓄熱裝置設(shè)計(jì)的關(guān)鍵［５１。??「石餚類??「化鐘臟峽??Ｐ有機(jī)物－?匕其他??匕低共炸體??／?中低通類（ＯｄＺＯｔ）－?廠水合益??「化飾－－水合絲化物??、無(wú)機(jī)物－?包合物??相交蓄熱材料?匕低共焙體??「單純鹽??ｕ?＇－齡鹽??高溫類（１２０°〇￣８５０。〇??？－金厲（合金）??圖１－２相變蓄熱材料分類??３??

山東大學(xué)碩士學(xué)位論文??１１００１??圓１１８?ＳＩＳ卜酸鹽??；?￣＾?）??Ｅ７００－?廠?、人?），??：＇包合物??Ｉ聚乙二醇［．．］???－１００?０?＋１００?＋２００?＋３００?＋４００?＋５００?十６００?＋７００?＋８００＋９００??熔點(diǎn)心??圖１－３相變材料的熔點(diǎn)和相變焓分布??熔融鹽是指鹽的熔融態(tài)液體，簡(jiǎn)稱為熔鹽。熔鹽固體是一種離子晶體，高溫??熔融后變成一種區(qū)別于水溶液的離子溶液，其主要特性包括有：（１）離子溶液導(dǎo)??電率高。液態(tài)熔融鹽是由陰陽(yáng)離子構(gòu)成的溶液，因此其具有優(yōu)良的導(dǎo)電性能。（２）??蒸汽壓力低。（３）粘度低，且導(dǎo)熱系數(shù)相對(duì)于有機(jī)蓄熱材料較高。（４）熱容量大。??熔融鹽的相變潛熱和比熱容較大，相應(yīng)蓄熱裝置結(jié)構(gòu)緊湊，蓄熱密度高。（５）應(yīng)??用溫度范圍廣，在不同的溫度區(qū)域都有相應(yīng)熔點(diǎn)的熔鹽，適合不同應(yīng)用場(chǎng)合，且??熱穩(wěn)定性相對(duì)較好。（６）熔鹽作為一種常見的無(wú)機(jī)物，價(jià)格相對(duì)便宜。同時(shí)熔鹽??作為一種高溫材料在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中也有一定的缺點(diǎn)，例如高溫熔鹽的腐蝕性較??高，對(duì)蓄熱系統(tǒng)設(shè)備材料要求較高；同時(shí)液態(tài)熔鹽溫度一般較高，且部分熔鹽有??毒，因此熔鹽的安全性也是制約其應(yīng)用的重要問(wèn)題ｔ６］。雖然有以上問(wèn)題，但是熔??鹽由于其優(yōu)良的蓄熱特性，其常被作為一種優(yōu)良的蓄熱材料應(yīng)用在各種場(chǎng)合。常??見的熔鹽蓄熱材料種類有硝酸鹽、碳酸鹽、氯化物和氟化物［７，８］。硝酸鹽熔點(diǎn)在??３００°Ｃ上下，具有腐蝕性孝價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，是在中低溫潛熱蓄熱領(lǐng)域應(yīng)用最??廣泛地一類溶鹽，下表１－１是ＳｏｌａｒＳａｌｔ、Ｈｉｔｅｃ、ＨｉｔｅｃＸＬ等普遍應(yīng)用的多元硝??酸鹽和一種導(dǎo)熱油的基本物性參數(shù)。?


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