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)定性強等優(yōu)點,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、使用壽命短等問題,不利于蓄熱系統(tǒng)的穩(wěn)定高效的運行。本文以熔鹽為研究對象,針對熔鹽相變過程的強化傳熱技術(shù)進行了實驗及數(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)測試和熔鹽蓄熱實驗平臺。測試得到了熔鹽和復(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。相變蓄熱實驗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,對比分析了各工況的完全蓄熱時間,為后續(xù)數(shù)值模擬工作提供實驗數(shù)據(jù)參考。2.建立了熔鹽相變數(shù)值模型,利用實驗結(jié)果驗證了模型的準確性。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)熔鹽蓄熱過程的速度云圖、液相率及溫度云圖等。通過對比各截面溫差曲線,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)的強化傳熱性能。利用正交優(yōu)化方法得到了蓄熱時間最短的翅片結(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... 

【文章來源】：山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：95 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

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)研究進展??１．２．１熔鹽相變材料簡介??相變蓄熱材料是潛熱蓄熱技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵，經(jīng)過長時間的研宄與探索，越來??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)不同可以分為有機物和無機物兩類，具體分類如下圖１－２所示，??各種材料熔點和相變焓如圖１－３所示Ｗ。上述相變材料應(yīng)用過程中都存在各自優(yōu)??劣勢。對于有機相變材料，其優(yōu)點是無腐蝕性、過冷低甚至沒有過冷現(xiàn)象以及化??學(xué)穩(wěn)定性好，缺點是相變焓值較孝導(dǎo)熱系數(shù)小以及具有可燃性；對于無機相變??材料，其優(yōu)點是相變焓值大、導(dǎo)熱系數(shù)相對較大，缺點是應(yīng)用過程存在過冷現(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，溫度過高受熱易分解。??因此針對不同的應(yīng)用目的和應(yīng)用場合，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)計的關(guān)鍵［５１。??「石餚類??「化鐘臟峽??Ｐ有機物－?匕其他??匕低共炸體??／?中低通類（ＯｄＺＯｔ）－?廠水合益??「化飾－－水合絲化物??、無機物－?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??熔點心??圖１－３相變材料的熔點和相變焓分布??熔融鹽是指鹽的熔融態(tài)液體，簡稱為熔鹽。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)相對于有機蓄熱材料較高。（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)熔點的熔鹽，適合不同應(yīng)用場合，且??熱穩(wěn)定性相對較好。（６）熔鹽作為一種常見的無機物，價格相對便宜。同時熔鹽??作為一種高溫材料在實際應(yīng)用過程中也有一定的缺點，例如高溫熔鹽的腐蝕性較??高，對蓄熱系統(tǒng)設(shè)備材料要求較高；同時液態(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)用的重要問題ｔ６］。雖然有以上問題，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］。硝酸鹽熔點在??３００°Ｃ上下，具有腐蝕性孝價格低廉等優(yōu)點，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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