發(fā)布時間：2017-09-02 19:06

  本文關鍵詞：AMTEC多孔芯冷凝器凝結傳熱特性的參數分析

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【摘要】：堿金屬熱電直接轉換器(Alkali Metal Thermal to Electric Converter,AMTEC)是一種熱電直接轉換裝置,主要由蒸發(fā)器、BASE(β"-alumina solid electrolyte,β"氧化鋁固體電解質)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換器的重要部件之一,對整個系統(tǒng)中工質能否高效循環(huán)具有至關重要的作用。鈉蒸氣在多孔芯冷凝器內高效凝結是AMTEC進行自循環(huán)的保證,也是控制系統(tǒng)整體質量的一項措施。尋找影響冷凝器工作性能的相關參數,研究各參數對冷凝效果的影響趨勢及大小,為冷凝器的結構設計及運行參數的確定提供理論指導,進而對AMTEC的發(fā)展和應用有著重要理論價值和實踐意義,此外也可豐富和發(fā)展多孔介質內凝結傳熱和流動特性理論研究。本課題在合理簡化假設的基礎上,對AMTEC中的多孔芯冷凝器建立物理數學模型;借助理論推導及數值計算手段,得到液膜厚度、局部努塞爾特數分布,揭示AMTEC中工質鈉在毛細芯冷凝器內冷凝時的熱質傳輸基本規(guī)律;對比分析輻射、慣性力等對冷凝效果的影響規(guī)律;分析結構參數(回流通道距冷凝器頂端的長度H、冷凝器內外徑2r1、2r2)、運行參數(BASE管溫度TB、冷凝溫差ΔT)、物性參數(有效導熱系數λe)、工質種類(鈉、鉀)對冷凝器熱質傳輸特性的影響規(guī)律。研究表明,在不考慮冷凝液與壁面間的潤濕作用時,冷凝器內液膜呈現“中間薄,周圍厚”的趨勢。輻射換熱可使液膜厚度δ減小,努塞爾特數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數Nu的變化率均相差10%以上。同時,隨著有效導熱系數λe及冷凝溫差ΔT的減小,回流通道距冷凝器頂端的長度H和冷凝器內外半徑r1、r2的降低,BASE管溫度TB的升高,都會造成液膜厚度δ減小、凝結傳熱的平均努塞爾特數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流動時所受慣性力較小,可忽略。最后,本文對鈉、鉀兩種工質進行對比,結果顯示,同等條件下,鉀的凝結厚度略大于鈉,凝結傳熱效果略弱于鈉,這與工質的物性參數有關。
【關鍵詞】：堿金屬熱電轉換器 冷凝器 多孔介質 凝結傳熱 理論分析
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TK124
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 主要符號表8-9
• 1 緒論9-29
• 1.1 課題背景及意義9-11
• 1.2 AMTEC介紹及研究現狀11-17
• 1.2.1 AMTEC介紹11-15
• 1.2.2 AMTEC國內外研究現狀15-17
• 1.3 多孔介質研究理論及其上蒸汽冷凝研究現狀17-27
• 1.3.1 多孔介質研究基本模型和理論基礎17-23
• 1.3.2 多孔介質上蒸汽冷凝研究現狀23-27
• 1.4 本課題的研究目的與內容27-29
• 2 物理數學模型29-43
• 2.1 物理模型29-30
• 2.2 數學模型30-35
• 2.3 數值求解35-36
• 2.4 計算模型參數的確定36-40
• 2.4.1 凝結過程主要運行參數的確定37
• 2.4.2 工質的選取37
• 2.4.3 多孔介質物理屬性的確定37-38
• 2.4.4 換熱模型的選取38-39
• 2.4.5 系統(tǒng)結構尺寸及系統(tǒng)發(fā)射率的確定39-40
• 2.5 模型有效性驗證40-43
• 3 結果分析與討論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 有效導熱系數 λ_e的影響51-53
• 3.6 結構參數影響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 內徑 2r_1的影響57-59
• 3.7 工質的影響59-61
• 4 結論與展望61-63
• 4.1 結論61-62
• 4.2 展望62-63
• 致謝63-65
• 參考文獻65-71
• 附錄71
• A.作者在攻讀碩士學位期間取得的科研成果71
• B.作者在攻讀碩士學位期間參加的科研項目71

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前1條

1 張來福;倪秋芽;童建中;;堿金屬熱電轉換器(AMTEC)的電極極化過程分析[J];太陽能學報;2005年06期

中國博士學位論文全文數據庫 前2條

1 張勛;結合AMTEC的小型自然循環(huán)快堆的關鍵技術研究[D];華北電力大學;2015年

2 張來福;鈉鉀工質堿金屬熱電轉換器的基礎研究[D];中國科學院研究生院（電工研究所）;2002年

中國碩士學位論文全文數據庫 前6條

1 宋志佳;AMTEC毛細泵內工質通流特性研究[D];哈爾濱工程大學;2013年

2 劉邦宇;AMTEC熱損失分析研究[D];哈爾濱工程大學;2013年

3 曹寶喜;基于AMTEC太陽能熱發(fā)電的毛細芯蒸發(fā)器內的熱質傳輸特性[D];重慶大學;2011年

4 張松;AMTEC通流性能研究[D];哈爾濱工程大學;2011年

5 鄧頓;AMTEC熱損失數值模擬研究[D];哈爾濱工程大學;2011年

6 張寶嶺;AMTEC多級毛細泵數值模擬研究[D];哈爾濱工程大學;2010年

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本文編號：780328