高温高热流密度熔盐吸热管传热试验研究

以三元熔盐为传热介质,在熔盐吸热传热实验平台上进行高温高热流密度下316L不锈钢熔盐吸热管传热特性试验。吸热管外径为20 mm,实验流体温度控制在250~500℃,热流密度为180~470 kW/m2。实验揭示了不同温度及不同热流密度下熔盐吸热管内对流换热的Nu-Re关系,Nu随Re增加显著增大,实验Nu数普遍高于按Sieder-Tate关联式计算的值。分析了温度及热流密度对熔盐吸热管传热特性的影响,发现熔盐平均温度相同时,低热流密度下的Nu数大于高热流密度下的Nu数,同时实验结果显示高温高热流密度下熔盐吸热管的传热性能主要取决于熔盐流速,且高热流密度对传热过程中的温度影响非常显著。     

大型熔盐罐结构设计、温度分布与强度分析

熔盐蓄热是目前太阳能热发电中应用最广泛的蓄热技术.为了进一步研究高温熔盐储罐的安全性,采用API(The American Petroleum Institute)650标准中规定的变点设计法及其相关规定,对储盐量约为1.65×104 m3大型高温熔盐罐进行了结构设计;利用计算流体力学软件Fluent软件对大型高温熔盐储罐进行了温度场分布模拟,验证了储罐保温结构的合理性,得到了罐内熔盐及罐体内部温度场分布规律;通过有限元分析软件ABAQUS对大型高温熔盐储罐进行了静力分析;根据顺序耦合法,对大型高温熔盐储罐稳定工况下的热应力进行了模拟计算,确定了稳定工况时温度梯度对罐体结构应力的影响,并根据第三强度理论完成了储罐应力评价.     

高温熔盐储热耦合煤电机组供热调峰系统分析

以国内某300 MW燃煤热电联产机组为研究对象，提出了一种高温熔盐储热系统。耦合此熔盐储热系统后，机组在调峰运行期间实现了热电解耦，拓宽了调峰运行区间，获得额外收益，大幅提高了运行经济性。利用ASPENPLUS软件对熔盐储热系统中的换热器进行了分析，为高温熔盐储热系统应用于燃煤机组的热电解耦提供了指导。     

太阳能热发电关键设备高温双罐熔盐储热系统研制成功

正上海电气集团股份有限公司中央研究院研制出了高温双罐熔盐储热系统。该系统的设计/运行温度、防冻堵策略、智能控制等关键性能指标均达到了国内先进水平。熔盐在220℃会发生凝固,可能会导致系统在启动、停机等工况下发生冻堵,造成系统运行故障。研究人员从设备选型、系统设计、工艺流程等方面着手,通过对高低温罐、熔盐换热器、阀门及管路等进行优化设计,防止了系统冻堵情况的发生,形成了一套预防熔盐冻     

室温型镀Sn熔盐中Sn离子种类的研究

室温型熔盐是一种最近发展起来的非水电解液,因为它不存在氢气或氧气的析出,因此不但能得到水溶液中难以电镀的金属如Al、Li等,而且可提高水溶液中可镀金属的质量．同时,它克服了熔盐高温操作、设备腐蚀严重的问题,使熔盐电镀的工业应用成为可能．鉴于镀Sn在现代电子工业中的作用,本实验室开展了室温型熔盐SnCl2-氯化正丁基吡啶(以下缩写为BPC)镀Sn的研究．结果表明,熔盐的组成极大地影响了Sn的析出电位、镀层的形貌和电流效率,考虑到这可能与Sn离子在不同组成的熔盐中存在的形式不同,因此本文对SnCl2-BPC熔盐中Sn离子的种类进行了研究．     

SiC粉体在硫酸铝-硫酸钠复合熔盐中的反应转化

对碳化硅粉体在硫酸铝-硫酸钠复合熔盐反应转化成莫来石晶须的过程进行了研究。借助X射线粉末衍射仪(XRD)、红外光谱仪(IR)、高分辨透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS),研究碳化硅与熔盐反应后的物相和微观形貌的变化。XRD和IR的结果表明,碳化硅在高温熔盐体系中可完全转化成莫来石晶须;SEM分析结果表明,莫来石沿[111]晶面优先生长形成晶须。并提出了循环的氧化-溶解机理,对碳化硅陶瓷粉体在复合熔盐中的反应过程进行了解释。     

合成高温热定型机润滑油的研制

以环氧乙-丙烷齐聚物为基础油，加入适量抗氧剂、降锈剂等多种添加剂，研制出合成高温热定型机润滑油，质量指标达到德国、英国高温链条油规格要求．     

多元合金奥氏体耐热球铁的强化

本文研究了Ｍｏ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｓｉ、Ａｌ等元素对奥氏体球铁（２０％Ｎｉ）高温机械性能和抗氧化性的影响，认为Ｍｏ、Ｃｒ、Ｎｂ均提高了高温机械性能和抗变形能力。Ａｌ可提高抗氧化性，但大大降低高温热强性，恶化铸造性能。     

四氯化钛制备用熔盐体系及其物性研究进展

针对四氯化钛制备用熔盐体系物性恶化带来的能源浪费和环保压力,从四氯化钛制备工艺的角度,阐明了熔盐体系成分变化的原因.在分析熔盐体系物性变化对氯化过程影响的基础上,评述了国内外四氯化钛制备用熔盐介质的构成及发展;对含NaCl、MgCl2、CaCl2、FeCl2、AlCl3、MnCl2和KCl的多元复合熔盐体系的物性研究方法、密度、表面张力、粘度和熔体结构的研究结果进行总结归纳;指出了目前四氯化钛制备用熔盐体系研究中存在的问题.最后,结合我国攀西高钙镁钛渣熔盐氯化生产的实际需求,提出了需要借助更新的手段和方法开展多元氯化物熔盐体系的物性研究,并将熔盐物性研究与熔盐结构研究相结合的新思路,从微观结构角度揭示熔盐物性变化的原因,以彻底解决实际生产中熔盐物性恶化造成的能源与资源浪费问题.     

TiC基金属陶瓷耐高温熔盐热腐蚀性能的研究

研究以原位内生金属间化合物增强铁基、镍铁基复合甘料为粘结相的新型Tic基金属陶瓷在850℃熔盐中的热腐蚀行为．利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等手段，对高温熔盐热腐蚀后的组织形貌、元素分布及物相进行了分析．结果表明：这类Tic基0金属陶瓷的热腐蚀为钝化膜保护的化学腐蚀，在熔盐热腐蚀中，由于表面形成致密的Si、Cr的氧化物和复合氧化物膜，使以Ni-Fe-Cr-Si为粘结相的新型Tic基金属陶瓷具有良好的耐熔盐热腐蚀性能；并对Tic基金属陶瓷在熔盐介质中的热腐蚀机理进行了探讨．     

原位反应烧结制备熔盐/尖晶石复合高温相变储能材料的研究

以电熔镁砂和白刚玉为镁铝尖晶石陶瓷基体原料,以氯化钾、氟化钾复合盐为相变材料,用原位反应烧结法制备熔盐/尖晶石复合高温相变储能材料,研究烧结温度、熔盐含量对熔盐/尖晶石相变储能材料性能的影响。采用XRD和SEM对材料进行表征,通过DSC分析测定材料相变潜热,结果表明,烧结温度为1 000℃和熔盐含量为40%时,所制备的储能材料的相变潜热为70.98 kJ/kg,蓄热密度为240 kJ/kg（ΔT=100℃）,储热性能较好。     

Natural convection heat transfer of molten salt in a single energy storage tank

Heat transfer in molten salt in a cylinder tank is studied via simulation and experiment to obtain its natural convection heat transfer in a single energy storage tank. Simulation and experimental results show that the natural convection heat transfer of water in a cylinder tank fits well with Garon's correlation. However, significant deviations occur when Garon's correlation is used to predict the natural convection heat transfer of molten salt because of its high viscosity and low thermal conductivity. However, the simulated data of the natural convection heat transfer of molten salt fit well with those of the experimental results. Thus, a correlation that considers the effect of variable physical properties is proposed in this study to predict the natural convection heat transfer of molten salt. The deviation of the present data from the proposed correlation is less than ±20%. The results of this study can serve as a basis for the design of single energy storage tanks.     

基于金属氢化物的太阳能热电站高温蓄热系统经济性分析

高温蓄热系统是太阳能热电站的关键子系统。基于金属氢化物的高温蓄热系统具有能量储存密度大、腐蚀性低和反应易于控制等优点,是很有发展潜力的蓄热技术。建立了金属氢化物高温蓄热系统的经济性分析模型,分析了不同类型的太阳能高温蓄热系统的成本,并计算得到了能量平均成本。初步估计,"蓄热反应器+储氢罐"金属氢化物蓄热系统的单位蓄热成本只有两熔盐罐蓄热系统的四分之一左右。大汉电站采用此种蓄热装置后,其能量平均成本降低了0.25元/kW.h。     

不同碟式直接蒸汽热发电蓄热系统的性能分析

针对碟式太阳能斯特林热发电系统不具备储热功能而无法连续稳定发电的问题,提出了带蓄热的碟式直接蒸汽热发电系统。以25kW·h发电功率和8h蓄热时间为约束,设计了双罐间接蓄热、单罐斜温层蓄热2种显热蓄热系统以及双罐-潜热蓄热和单罐-潜热蓄热2种多级蓄热系统。以传热学、热力学和经济学原理为基础,对4种蓄热系统的热力学性能和经济性进行了对比分析。结果表明:双罐-潜热蓄热系统的蓄热性能最佳,系统[火用]效率为77.67%;单罐-潜热蓄热系统次之,其系统[火用]效率为61.69%;双罐蓄热系统和单罐斜温层蓄热系统的蓄热性能较差,其系统[火用]效率分别为40.96%和32.83%。在经济性方面,双罐蓄热系统成本最高,单罐斜温层蓄热系统次之,双罐-潜热蓄热系统和单罐-潜热蓄热系统成本较低。综合热力学性能和经济性能,推荐碟式直接蒸汽热发电系统采用双罐-潜热蓄热作为蓄热方式。     

储罐地基材料在熔盐泄露后的导热系数研究

为了对太阳能发电厂储罐结构设计和储热系统进行建模,基于XCT技术,在真实三维体重建的基础上,利用有限元模拟的方法,研究3种不同粒径配比的储罐基础内的堆积陶粒在熔盐泄露后的热物性,分析微观结构并估算导热系数. 探究熔盐泄露后对熔盐罐地基内堆积陶粒热物性的影响. 3种工况下熔盐泄露后的堆积陶粒的孔隙体积分数分别为30.1%、30.7%和29.9%,导热系数的有限元模拟结果分别为0.505、0.476和0.478 W/(m·K). 熔盐泄露后,孔隙体积分数降低了50%以上,导热系数提高了4.0~5.0倍.     

二元熔盐在螺旋槽管内流动和传热特性数值模拟

为探索数值模拟方法预测二元熔盐在螺旋槽管内的流动和传热特性研究中的可行性,使用Ansys软件对熔盐在不同几何参数的螺旋槽管内的流动和传热特性进行数值模拟。采用半周加热,研究在不同工况下熔盐入口温度和热流密度变化时熔盐的流动和传热特性。通过数值模拟得到了熔盐在螺旋槽管内的流动速度分布云图和矢量图,得到了熔盐在管道出口温度分布云图,并计算得到熔盐在管内的Nu-Re变化曲线。结果表明,熔盐管内流速呈现周期性变化,同时产生二次环流流动。熔盐在螺旋槽管内的传热Nu数和Re数的变化趋势一致,出口温度分布不均匀性较小。随着螺旋槽管槽深的增大,对熔盐的传热效果也相应提高。熔盐入口温度越高,螺旋槽管内熔盐的传热效果越好。     

Physical and Electrochemical Properties of Acid 1-Methyl-3-Ethylimidazolium Chloride/AlCl3/LiAlCl4 Molten Salt

An acid molten salt was formed by means of mixing 1 -methyl- 3 -ethylimidazolium chloride with AlCl3 and LiAlCl4 at ambient temperature. The solubility of LiAlCl4 in the acid molten salt was measured. Variations of specific conductivity, density and kinetic viscosity of molten salt with mole ratio o f MeEtlmCl/A1lCl3/LiAlCl4 were observed. A solubility maximum of LiAlCl4 with 5 4% in molar fraction was shown at a mole ratio of AlCl43/MeEtlmCl = 1 .2. An increase in density and viscosity, and a decrease in specific conductivity were found with increasing the concentrations of LiAlCl4 and AlCl3. The dependence of specific conductivity of this acid molten salt upon temperature was found to display Vogel-Tammanm-Fucher behavior. However, Arrhenius behavior was observed at two special mole ratios of MeEtImCl/AlCl3/LiAlCl4 = 1:1.5:0.05 and 1. 1.5:0. 10. The conductivity equations of this molten salt at various compositions were constructed. The ion interaction in the acid molten salt was studied using 7Li and 27Al nuclear magnetic resonance spectroscopic methods. The effect of concentrations of LiAlCl4 and AlCl3 on the ion interaction was also discussed.     

玻璃电极在酸性室温融盐AlCl3—TMPAC中的电化学研究

通过循环伏安法和电流分析法对玻璃电极在酸性室温融盐三氯三甲基苯氨铝中的电化学特性进行了初步研究．铝离子的还原、沉积过程是可逆的,沉积过程包括晶核的形成和增长过程．电流分析法表明,以半球扩散增长方式瞬间形成的晶核导致了铝在玻璃电极上的沉积．