電熱熔鹽換熱系統(tǒng)設計與性能研究.pdf

1、熔鹽是一種優(yōu)良的高溫傳熱蓄熱介質(zhì)，有使用溫度范圍寬、蒸汽壓低、熱容量大、高溫粘度小、熱穩(wěn)定性高以及價廉易得等優(yōu)點，在新能源領(lǐng)域和高溫加熱領(lǐng)域具有巨大的應用潛力。國內(nèi)外在高溫熔鹽流動與換熱方面已開展了一些研究工作，但大多集中在簡單管道結(jié)構(gòu)，針對實際應用系統(tǒng)與設備換熱過程的公開文獻較少，而且以導熱油或蒸汽為工質(zhì)的常規(guī)換熱系統(tǒng)設計顯然不宜簡單推廣到熔鹽系統(tǒng)，因此開展相關(guān)研究很有必要。本文作者設計了一套小型電熱熔鹽換熱系統(tǒng)，并對該系統(tǒng)性能進行了

2、具體研究。
　　首先，采用熱力計算與數(shù)值模擬結(jié)合的方法對熔鹽爐內(nèi)熔化及升溫過程進行了研究，設計了一套電熱熔鹽加熱爐，該加熱爐額定功率15kW，爐內(nèi)有強化導熱翅片，壁面溫度不超過熔鹽分解溫度，在靜態(tài)加熱條件下，4h內(nèi)可將熔鹽全部熔化;設計并制作了換熱系統(tǒng)管路電伴熱裝置，計算并測量了管道伴熱元件性能，以典型的伴熱元件為例，在60W加熱功率下，12min內(nèi)能使管道內(nèi)壁溫度達到熔鹽熔點以上;研制了一種低成本熱式熔鹽流量傳感器，采用該傳感器

3、進行了水流量測試驗證和熔鹽流量測試仿真計算，結(jié)果表明該傳感器在原理上可用于管內(nèi)熔鹽流量的工程測量。
　　其次，設計并搭建了一套熔鹽加熱氣體的換熱系統(tǒng)，對該系統(tǒng)的動態(tài)特性（包括預熱動態(tài)和運行動態(tài)）進行了研究。計算并實測了熱風預熱翅片管換熱器的動態(tài)過程，結(jié)果表明該動態(tài)過程時間遠小于熔鹽加熱爐預熱時間，說明熔鹽加熱爐預熱是系統(tǒng)預熱過程的主要時間瓶頸;同時對運行過程中的動態(tài)特性進行了仿真計算，討論了工況參數(shù)變化時系統(tǒng)的過渡特性;建立了熔鹽