氟化物熔盐冷冻壁形成工艺研究

采用空气冷却的方式,在FLi Na K熔盐体系中开展了熔盐冷冻壁的形成工艺实验,考察了冷冻壁形成状态、温度分布及传热规律等。结果表明,冷冻壁形成过程中熔盐凝固界面沿逆热流方向逐渐推进,厚度增长速率与冷却热流量正相关,径向温度分布及传热规律均符合理论预期,但不同高度上换热不均导致轴向上冷冻壁厚度有一定差异,需考虑熔盐自然对流的影响并优化容器外壁换热方式。研究结果可为配置冷冻壁功能设备的设计尤其是换热器结构的优化提供数据支撑。     

氮化硅陶瓷的熔盐腐蚀研究进展

氮化硅陶瓷具有优良的高温性能,广泛应用于各种高温部件中,但由于在高温时氮化硅在热力学上不稳定,易和环境介质反应产生腐蚀失效,因此氮化硅陶瓷抗腐蚀性能研究近年越来越得到重视。本文简述了氮化硅陶瓷熔盐腐蚀的背景及腐蚀性能测试方法,对氮化硅陶瓷在多种钠盐中的熔盐腐蚀机理、动力学研究等进行归纳总结,并对今后提高氮化硅陶瓷抗腐蚀性能研究提出了建议。     

熔盐反应堆核能发电中熔盐循环系统的研究

首先介绍了熔盐反应堆核能发电的安全性及优点。其次讨论了氟化混合熔盐的特性以及燃料盐和冷却盐的组分与功能,论述了钍基熔盐反应堆核能发电的基本原理,并对熔盐循环系统包括一次燃料盐循环系统和二次冷却盐循环系统进行了分析,还分析了熔盐反应堆的循环系统工艺流程、熔盐热交换器的结构形式、熔盐融化保温装置、熔盐冷冻易熔塞装置、熔盐安全防泄漏装置等,给出了熔盐设备和管路的预热与伴热、流量与流速、惰性气体密封与保护的设计准则。最后探讨了熔盐在线净化后处理的方法。     

干法手套箱系统内冷却装置的数值模拟

干法后处理技术是在非水介质中通过电化学、挥发等手段分离提取铀和X。在干法工艺实验熔盐体系中操作时,熔盐体系的初晶温度和X熔点分别为650℃和640℃,工艺操作过程中加热温度设定为1 000℃,在整个工艺中需要冷却装置将热量散发出去,保证手套箱底板的温度控制在40℃以内。利用计算机流体力学CFD软件模拟冷却式换热器在不同流量、不同高度下的温度场分布情况,最终得到冷却式换热器的最佳高度为70 mm,内部水流量为4 m~3/h,可以满足设计输入要求,为放大规模干法手套箱系统的建设提供了重要理论依据。     

封闭空腔中多相流振荡传热特性的数值模拟

振荡强化传热在内燃机活塞和气门中得到广泛应用,但是其热量输运机理了解还不够深入,目前仍然主要基于经验进行活塞和气门冷却结构的设计,这无疑使得系统传热量难以准确确定。采用CFD动网格技术和VOF多相流模型,对封闭空腔中填充部分冷却介质的振荡传热进行了数值计算,分析了对流传热系数随转速、冲程以及填充率的变化规律。结果表明:振荡能够明显地强化传热,转速是影响振荡强化传热的主要因素,强化传热的效果随着转速以及活塞冲程的增大而增强;当冷却介质填充率在30%～60%范围内时,强化传热效果明显,但当冷却介质填充率超出此范围时,传热效果变差。分析结果对内燃机活塞及气门的冷却设计具有指导意义。     

普通热电偶在机立窑上的安装方法

近几年,许多立窑厂在高温煅烧带和冷却带安装热电偶,检测和调节窑内温度。为保证检测的温度及时准确,减少滞后,实现实时控制,热电偶必须穿透窑壁耐火砖,与窑内物料直接接触。但由于高温带温度高达1300～1400℃。而且烧成过程中物料是在窑内连续不断地运动,热电偶始终处在与物料直接接触磨擦的状态。目前国产的普通工业用热电偶,其外套材料都是用高铝陶瓷(85～99%Al_2O_3)或不锈钢管(1Cr_(18)Ni_9Ti),其壁厚均在2～4毫米左右,Al_2O_3虽然在高温下化学性能稳定,但壁厚太薄,耐磨性不够。不锈钢管在450～850℃时,易产生“晶间腐蚀”现     

氟化物熔盐的制备及其应用进展

氟化物熔盐具有高温稳定性好、热导率高、比热容大、电化学窗口宽、饱和蒸汽压低和中子吸收截面小等一系列优点,是一种具有广阔应用前景的重要功能材料。本文介绍了氟化物熔盐的典型制备及净化方法（如真空除水法、氟氢化铵法、H₂-HF净化法、电化学净化法、添加还原剂法）,分析了不同方法去除熔盐中杂质离子的作用机制和技术特点。总结了氟化物熔盐在核能、冶金、功能材料制备、先进储能介质、表面处理技术、电子化学品、精细化工及熔盐电池材料等领域的应用及最新进展。突出了氟化物熔盐作为核反应堆冷却剂、熔盐电解质、高温储能材料及反应介质等方面的应用优势。指出了氟化物熔盐在制备及应用过程中存在的问题及发展趋势,并就其发展前景进行了展望。文章指出开展氟化物熔盐制备与纯化机制研究、探索氟化物熔盐净化过程中杂质的存在形式与迁移规律、阐明氟化物熔盐制备与净化机理、发展新的熔盐净化方法以减小熔盐的腐蚀性和降低成本对熔盐的工业化生产和应用至关重要。     

原子炉内熔盐循环系统的研究与开发

首先,介绍了原子炉内熔盐循环系统的高温低压输送回路的特点。然后,分析了熔盐循环系统,包括一次燃料盐循环系统和二次冷却盐循环系统,设计开发了熔盐循环系统的工艺流程、熔盐热交换器和熔盐蒸汽发生器,设计了熔盐融化保温装置、熔盐冷冻易熔塞装置、熔盐安全防泄漏装置等,给出了熔盐设备和管路的预热与伴热、流量与流速、惰性气体密封与保护的设计准则。最后,讨论了熔盐最高液膜温度和管壁最高表面温度的计算方法。     

制备方法对纳米熔盐储热性能及形成机理的影响

纳米材料能够改善高温熔盐的传热储热性能,提升大规模储热系统的储热和热交换效率,但目前仍未找到纳米熔盐的高效大规模制备方法。为优选纳米熔盐的高效大规模制备方法,以二元混合盐为基盐,采用高温熔融法和水溶液法分别制备纳米熔盐,用差示扫描量热法、热重分析法和微观形貌分析法,研究制备方法对纳米熔盐显热和储热性能提升、微观结构的影响,探索纳米熔盐形成机理。结果表明,两种制备方法均在搅拌90 min时制备的纳米熔盐性能达到最优,且高温熔融法制备纳米熔盐的熔化潜热和比热容分别比水溶液法高2.6%和28.18%;两种方法制备纳米熔盐的熔点较小,但对纳米熔盐的微观形貌存在明显影响,云核的形成与结构影响着纳米熔盐的储热性能。相比水溶液法,高温熔融法工艺简单,过程能耗低,纳米熔盐储热性能更好,适用于纳米熔盐的大规模生产和工程应用。     

混合碳酸盐的DSC测量与比热容分析

混合熔盐由于具备大热容量、低成本、低蒸气压、低黏度、宽使用温度范围等优点,目前已成为公认的颇具潜力的传热蓄热介质。为了满足太阳能高温传热蓄热的要求,本文按照不同混合比例配制了36种三元混合碳酸盐（碳酸钾-碳酸锂-碳酸钠）。采用差示扫描量热法和热重法测量了混合熔盐的熔点、分解温度和比热容,并拟合了比热容与温度的函数关系式。实验结果表明,三元混合碳酸盐的熔点基本保持在400℃左右,分解温度在800～850℃范围内,部分熔盐的分解温度高达900℃;测量时应注意熔盐在冷却过程中出现的部分组分偏析的现象;多数混合熔盐的比热容与温度的四次多项式拟合良好。     

壁面脉动传热对气波制冷性能影响研究

振荡管内气体温度周期性变化,管束壁面会与管内气体进行同频脉动传热作用,对制冷产生一定影响。搭建振荡管静止式气波制冷实验平台,对壁面温度进行测量研究;同时建立非定常流动传热数值模型,对对流换热量进行研究。实验结果表明,管束壁面最终形成一定温度分布,减薄振荡管束外壁面厚度以改变轴向导热面积,会使稳定后的壁面温度分布更陡峭。数值计算表明,冷端壁面与冷气的对流换热会加热冷气,降低制冷深度。将管束壁厚从10 mm降低至5 mm,制冷性能实验结果表明最大制冷深度提升0.2 K（1.6膨胀比）、0.5 K（1.8膨胀比）与0.4 K（2.0膨胀比）,验证了脉动壁面传热对制冷性能的影响。     

水源热泵在制盐工业节能改造中的应用

制盐工业的冷却水含有大量的低温热量,可以通过水源热泵将这部分因温度太低而不可能被别的设备加以利用的低品位热量提升到温度能够达到被别的设备加以利用的高品位热量,同时降低了冷却水的温度,从而提高了盐产量,节省了蒸汽耗量,文章结合某真空制盐厂制盐工艺,对冷却水水源热泵的应用进行了技术和经济分析。     

Numerical study of transient heat transfer performance for molten salt receiver tube

The heat transfer experimental system and mathematical model of receiver tube are established to analyze the transient heat transfer performance of molten salt with heat flux of outer wall sudden change, molten salt velocity sharp reduction, heat flux of outer wall and molten salt velocity sharp reduction at the same time. The results show that when the heat flow on the outer wall of the tube changes suddenly (sudden increase or decrease), the temperature of the molten salt in the center of the tube at the inlet section of the heat absorption tube changes less, but the temperature of the tube wall changes faster. When the molten salt velocity sharp reduction, the outlet temperature of molten salt and the outer wall temperature increase with time, but the difference of outer wall and inner wall temperature decreases at first and then increases, when t≥16.0 s, each temperature and temperature difference reach steady state. When the heat flux on the outer wall of the heat absorption tube and the molten salt flow rate in the tube are halved at the same time, the temperature of the molten salt in the center and the outlet of the tube rises first and then decreases with the passage of time. After the steady state, the two molten salt temperatures maintain a constant value and are compared with the transient state. The corresponding molten salt temperature is close to initial starting temperature. The difference of outer wall and inner wall temperature after transient stability is proportional to the heat flux of outer wall, but which is independent of molten salt velocity. The outlet temperature equation of molten salt in receiver tube after transient stability is obtained, which provides a theoretical basis for the outlet temperature control of molten salt in receiver during the transient heat transfer process.     

熔盐吸热管瞬态传热特性的数值研究

建立熔盐吸热管瞬态传热的实验台和数值计算模型，分析管外壁热通量突变、熔盐流速突减、外壁热通量和熔盐流速同时突减对吸热管瞬态传热特性的影响规律，结果表明：管外壁热通量突变（突增或突减）时，吸热管入口段的管中心熔盐温度变化较小，但其管壁温度变化较快。管内熔盐流速突减时，熔盐出口温度和管外壁温度均随时间的推移逐渐增大，而管外壁与管内壁温差随时间的推移先降低后升高，t≥16.0 s，各温度和温差基本稳定。吸热管外壁热通量和管内熔盐流速同时减半时，管中心及出口熔盐温度均随时间的推移先升高后降低，稳态后两处熔盐温度保持定值且与瞬态开始前对应熔盐温度接近。吸热管瞬态稳定后的管外壁与管内壁温差和管外壁热通量变化呈正比，与熔盐流速变化无关。得到瞬态稳定后吸热管熔盐出口温度表达式，为瞬态传热过程中吸热器熔盐出口温度控制提供理论依据。     

翅片式锂电池热管理系统散热性能的实验研究

锂电池在使用时会持续产热,作为电动汽车电源使用时若不采取有效的热管理措施,可能导致其温度过高、电池单体间温差过大,从而影响其性能和寿命.目前电池热管理系统多采用强制风冷、循环液冷、相变冷却、热管冷却等方法,结构复杂且成本较高.本文采用纯铜翅片式电池热管理系统并进行了实验研究,通过改变放电倍率和翅片厚度,研究了电池组在不同工况下的热特性.结果表明:自然对流条件下,加装翅片可显著抑制电池组温度过高,并可改善电池组温度分布的均匀性;增加翅片厚度可满足高放电倍率和深度放电时的温度要求.     

倾角及冷却工况对多通路并联回路板式脉动热管传热性能的影响

针对多通路并联回路板式脉动热管建立实验台,采用铜质模块加热和水浴冷却方式作为热工条件,着重考察脉动热管在不同倾角（90°,75°,60°）及冷却工况（4.5 g·s^-1和9.0 g·s^-1）下的传热性能,通过壁面温度的振荡和传热热阻来评价其传热效果。实验结果表明,重力对多通路并联回路板式脉动热管传热性能的影响较大,随着倾角的减少,工质的回流变弱,传热热阻变大,传热极限变低;脉动热管的加热功率与冷却能力是相互匹配的,匹配度越高,脉动热管越不易干烧,传热极限越高,在有倾角的工况下提高传热极限表现得更为明显;脉动热管运行时存在一个最佳水流量,在最佳冷却工况下,脉动热管的运行热阻最低。     

浮顶罐内含蜡原油静态储存中的冷却胶凝规律

将失流点以下的含蜡原油看作是多孔介质体系,以附加比热容法描述蜡的结晶潜热,动量源项方法表征蜡晶网络结构对液态原油的流动阻力,基于有限体积法数值模拟含蜡原油的冷却胶凝过程。结果表明：传热机制和边界条件主导了凝油结构的演变进程。在自然对流作用下,凝油最先在罐底和罐壁所包围的区域内产生,且其始终是罐内胶凝最严重区域。罐顶最先形成完整的凝油层,其发展先后经历了慢速增长和快速增长两个阶段,且其凝油层厚度逐渐趋于均匀分布;其次是罐底,其发展过程与罐顶相反;最后是罐壁,其凝油层的演变具有从罐底沿罐壁向罐顶推进的特点。罐内对流越强,罐顶凝油层的增长速率越缓慢,罐底凝油层的增长速率越快。基于温度场及凝油结构的演变规律,可以将含蜡原油的冷却过程分为3个阶段,即自然对流占主导的第1阶段,导热逐步取代自然对流的第2阶段,及以导热为主导机制、边界条件调控下的第3阶段,同时给出了不同阶段原油温度分布和散热损失规律的细节。     

基于自动控制概念的干熄炉传热一维模型

根据多孔介质理论，采用非局域热平衡方法，建立了干熄炉内传热的一维数学模型。通过数值求解，得到了干熄炉内气体和焦炭的温度分布规律，通过干熄炉内冷却段焦炭和气体的温度分布可以判断熄焦量与冷却风量是否合理匹配。     

低熔点熔盐蓄热罐内温度分布与散热损失实验

为了研究熔盐蓄热罐内的温度分布变化与散热规律,采用课题组搭建的槽式聚光熔盐集热、传热与蓄热实验台中的熔盐罐作为实验装置,通过加热、内循环及冷却等实验,得到了罐体在各运行状态下的温度分布数据,并分析拟合得到了自然冷却降温阶段熔盐罐散热功率随时间和温度的变化曲线。实验结果表明：加热时,加热器下部熔融盐出现明显的温度分层现象。混合均匀后的冷却降温过程,熔融盐基本不出现温度分层现象。     

喷雾冲击条件下液膜流动与传热模型

针对现有喷雾冷却计算模型的不足,以质量、动量、能量守恒方程为基础,建立喷雾冷却非沸腾区的液膜流动与传热方程,并采用数量级分析的方法对方程简化,最后运用数值方法对模型进行求解。给定液滴速度及液体温度,由模型计算液膜厚度、平均热通量与液体流出温度,与实验测试结果对照。结果显示,液膜厚度的计算结果与实验结果相差6%以内;平均热通量和液体离开待冷却表面的最终温度计算结果与实验结果相差10%以内,且超过60%的计算结果偏差小于5%。计算结果与实验结果的高度匹配证明该模型可较好地反映喷雾冷却过程的流动与换热。由模型可以获取不同位置处液膜厚度与温度,从而加深对喷雾冷却传热机理的理解。