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中国电机工程学报 2021年第19期41卷 6670-6678页

作者：董新宇毕勤成姜梦雨动力工程与多相流国家重点实验室(西安交通大学) 陕西省西安市710049

熔盐蒸汽发生器是太阳能热发电技术至关重要的热能转换设备,实验以太阳盐(60%NaNO3-40%KNO3)为工质,主要研究熔盐在套管换热器中的传热规律。实验结果表明:熔盐传热系数被水侧和熔盐质量流速、熔盐入口温度、水侧压力所影响。根据实验... 详细信息

熔盐蒸汽发生器是太阳能热发电技术至关重要的热能转换设备,实验以太阳盐(60%NaNO3-40%KNO3)为工质,主要研究熔盐在套管换热器中的传热规律。实验结果表明:熔盐传热系数被水侧和熔盐质量流速、熔盐入口温度、水侧压力所影响。根据实验数据并采用多元线性拟合熔盐与过冷沸腾水的传热实验关联式,其最大拟合误差为±10%。并将实验数据分别与经典实验关联式Grimson比较,其最大误差在-20%内。

关键词：太阳盐套管换热器过冷沸腾传热特性关联式

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熔盐添加剂对熔盐高温热稳定性的改性研究

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核技术 2018年第8期41卷 89-94页

作者：完志康安学会张鹏严六明王文锋程进辉上海大学理学院化学系上海200444 中国科学院上海应用物理研究所嘉定园区上海201800

熔盐由于其化学性质稳定、传热性能优异,常被用作熔盐堆的冷却剂,同时熔盐的高温热稳定性也决定着熔盐堆的稳定。选取成本低廉、传蓄热性能优异的太阳盐(Solar salt)(Na NO3-KNO3,60%(wt)~40%(wt))熔盐作为基盐,Na_2CO_3作为添加剂,研... 详细信息

熔盐由于其化学性质稳定、传热性能优异,常被用作熔盐堆的冷却剂,同时熔盐的高温热稳定性也决定着熔盐堆的稳定。选取成本低廉、传蓄热性能优异的太阳盐(Solar salt)(Na NO3-KNO3,60%(wt)~40%(wt))熔盐作为基盐,Na_2CO_3作为添加剂,研究了添加剂对熔盐高温热稳定性的影响。利用同步热分析仪、质量损失率-时间曲线研究了Na_2CO_3对Solar salt工作温度范围和热稳定性的影响,并通过化学分析和pH值分析验证了Solar salt的分解产物。结果表明:添加1%(wt)的Na_2CO_3能使Solar salt熔盐的工作温度范围扩大20oC,热稳定性提高3.2%。上述研究可以为添加剂在熔盐堆中的应用提供一定的参考。

关键词：太阳盐高温热稳定性熔盐堆

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粉煤灰基定型复合相变储热材料的热物性研究

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作者：李淑贤中北大学

学位级别：硕士

人类的生产生活与热能利用密切相关,为了提高能源利用效率,解决热能供需间的不匹配问题,高性能储热材料的开发迫在眉睫。硝酸盐是目前被广泛应用的高性能相变材料之一,其成本低、储热密度大,在太阳能热利用,工业余热回收等领域应用前景... 详细信息

人类的生产生活与热能利用密切相关,为了提高能源利用效率,解决热能供需间的不匹配问题,高性能储热材料的开发迫在眉睫。硝酸盐是目前被广泛应用的高性能相变材料之一,其成本低、储热密度大,在太阳能热利用,工业余热回收等领域应用前景广阔,但是仍存在液态泄露等问题,定型复合相变储热材料的开发可在一定程度上缓解这一问题。然而现有定型复合相变储热材料中基体材料的制备需要消耗大量的能源与天然矿物。为了进一步解决硝酸盐熔盐液态泄露,降低定型复合相变储热材料的制备成本,节约自然资源,本文选择以硝酸盐(硝酸钠和太阳盐)为相变材料,储量巨大且再利用率较低的固体废弃物粉煤灰为基体材料,通过混合-压块-烧结的制备方法制备了定型复合相变储热材料。采用XRD、FT-IR、SEM、DSC和导热分析仪等手段对粉煤灰和定型复合相变储热材料的化学成分、热性能、化学相容性以及冷-热循环特性进行了研究。论文具体研究内容如下:(1)粉煤灰/硝酸钠定型复合相变储热材料的热物性研究。首先对基体材料粉煤灰的化学成分、微观形貌及比表面积进行表征,讨论其可行性。之后对制备的定型复合材料进行相关研究,结果表明:粉煤灰/硝酸钠定型复合相变储热材料的最佳压力为15MPa,烧结温度为350℃,粉煤灰粒子间孔隙较多,与硝酸钠熔盐具有良好的相容性,粉煤灰的含量为40 wt%时,定型复合相变储热材料形状完整,无裂纹且没有熔盐泄漏,SEM表明存在粉煤灰粒子间的孔隙,4:6粉煤灰-硝酸钠定型复合相变材料的相变温度为300.3℃,熔化潜热为85.6 J/g,热导率为0.4531 W/(m·K),随着粉煤灰含量的增加,复合材料的潜热和热导率都降低。经过100次冷热循环后,4:6粉煤灰-硝酸钠定型复合相变材料热焓减少了9.3%,质量损失为3.41%,在外观和化学相容性方面表现出良好的循环稳定性。(2)粉煤灰/太阳盐定型复合相变储热材料的热物性研究。选取熔点低、热导率高的熔融盐-太阳盐(60 wt%硝酸钠-40 wt%硝酸钾)为相变材料,粉煤灰为基体材料,制备了不同质量比的定型复合相变储热材料,研究结果表明:粉煤灰/太阳盐定型复合相变储热材料的最佳压力为15 MPa,烧结温度为260℃,5:5粉煤灰-太阳盐和4:6粉煤灰-太阳盐的定型复合相变储热材料形状完整,通过SEM分析表明两者储热材料整体结构嵌合,不存在粉煤灰粒子间的孔隙,两者的相变温度分别为212.1℃和210.6℃,熔化潜热分别为54.4 J/g和64.1 J/g,热导率分别为0.5764 W/(m·K)和0.6471 W/(m·K)。对样品进行100次冷热循环处理,两者的焓减少分别为6.7%和5.2%,两者的质量减少分别为2.3%和1.98%,以太阳盐为相变材料所制备的定型复合相变储热材料具有良好的热稳定性,有望成为一种低成本的中高温定型复合相变储热材料。

关键词：相变材料粉煤灰硝酸钠太阳盐定型复合相变储热材料热物性

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钢渣源储热材料的制备与性能研究

钢渣源储热材料的制备与性能研究

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作者：高润琛中北大学

学位级别：硕士

炼钢是世界上发展水平较高、覆盖面最广的重工业之一。在过去的10年里,钢的总产量非但没有减少,反而每年增长5%左右。然而,这种生产活动意味着高温操作、提取和提炼金属的最大副产品之一:钢渣的产生。钢铁工业产生的钢渣是碱性的,会产... 详细信息

炼钢是世界上发展水平较高、覆盖面最广的重工业之一。在过去的10年里,钢的总产量非但没有减少,反而每年增长5%左右。然而,这种生产活动意味着高温操作、提取和提炼金属的最大副产品之一:钢渣的产生。钢铁工业产生的钢渣是碱性的,会产生碱性酸碱度约为11的水浸出液。即使钢渣在欧洲被正式归类为无害废物,填埋钢渣也不应被视为废物处理的长期解决方案,应建立新的市场来回收的这种材料。因此本文以钢渣为原材料,首先通过1 M乙酸对钢渣进行酸萃取实验,然后利用获得的沥滤液以及残渣分别制备三种不同类型(显热STES、潜热LTES和热化学储热TCES)的储热材料:(1)利用10 wt%乙酸溶液在70℃水浴下,成功将氯化钙及氧化镁与干燥并高温处理过的沥滤液进行复合,制备的复合钢渣源热化学储热材料的氧化钙转化率高达97.39%,并在十次循环实验中未见明显衰退,保持在96.59%左右。这相较于商业氧化钙的最高氧化钙转化率高了约6.84倍。(2)将900℃高温处理的残渣进行压块,获得了在1000℃以内保持良好热稳定性以及300℃导热系数为1.022 W/m K的钢渣源显热储热材料。(3)将900℃高温处理的残渣与太阳盐以5:5的质量比进行混合?压块和烧结,获得了潜热为60.19 J/g、过冷度8.3℃(相比于纯太阳盐减小3.9℃)、导热系数为0.788 W/m K(相比于纯太阳盐的0.52 W/m K提高了约55.1%)的钢渣源潜热储热材料。

关键词：储热材料钢渣热能储存太阳盐钙基储热材料

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高温熔融盐加热高压蒸汽传热特性实验研究

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作者：焦睿西安建筑科技大学

学位级别：硕士

太阳能作为一种清洁的可再生能源,其发展前景得到国内外的关注,人们从科学技术方面着手研究太阳能的收集、转换、储存及输送,已经取得显著进展。高温传热蓄热技术是太阳能热发电的核心技术之一。高温蓄热工质是影响太阳能热发电系统效... 详细信息

太阳能作为一种清洁的可再生能源,其发展前景得到国内外的关注,人们从科学技术方面着手研究太阳能的收集、转换、储存及输送,已经取得显著进展。高温传热蓄热技术是太阳能热发电的核心技术之一。高温蓄热工质是影响太阳能热发电系统效能的关键因素,目前熔融盐是蓄热工质中最好的选项之一,它的优势是使用温度范围广、传热能力强、热稳定性好、成本低等。当下有关熔融盐的传热特性研究很少,缺乏符合工程实际工况的实验。鉴于此,我们开展了针对蓄热工质熔融盐的换热研究,进行了实验系统设计、实验台搭建、完成了实验研究,目的是为熔融盐在蓄热储热领域下的应用研究提供有效的实验数据支撑。设计了一套适用于研究熔融盐与高温高压蒸汽对流换热特性的实验方案。在设计过程中,考虑了熔融盐自身的腐蚀、易凝固等问题,并且做好可能出现的安全隐患的应对方法等工作。本文实验工质为太阳盐,由质量分数60%的NaNO和40%的KNO混合而成,主要研究了太阳盐与高温高压蒸汽(14 MPa/17 MPa)的传热特性;一些经典对流传热关联式与实验数据符合尚好,部分通用熔融盐试验关联式的计算值偏差较大;最后,通过多元线性拟合方法,得到太阳盐在环形通道内的传热实验关联式,可应用于太阳能热力发电厂的熔融盐加热蒸汽发生器的设计。

关键词：太阳盐高温高压蒸汽传热特性实验关联式

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