涉及相變的管內(nèi)流動(dòng)換熱數(shù)值計(jì)算.pdf

1、大部分選取熔融鹽作傳熱或蓄熱介質(zhì)的聚光式太陽(yáng)能熱發(fā)電站的發(fā)電成本較低，具有巨大商業(yè)發(fā)展前景。但熔融鹽的高凝固點(diǎn)也成為了其實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中最大的問(wèn)題之一。因此，在運(yùn)行過(guò)程中熔融鹽的流動(dòng)回路需要加設(shè)伴熱電纜等保溫裝置，由此增大了附加電耗。另外，系統(tǒng)中心集熱板無(wú)法實(shí)現(xiàn)電伴熱，只能利用其他方式進(jìn)行導(dǎo)熱來(lái)維持高溫，上述一系列問(wèn)題限制了聚光式太陽(yáng)能熱電站的可靠性及其運(yùn)行效率。解決上述問(wèn)題一種有效的方式就是對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行冷態(tài)填料。
　　本文首先使用V

2、OF多相流模型對(duì)熔融鹽管道填料過(guò)程中的凝固問(wèn)題進(jìn)行了描述。當(dāng)熔融鹽填充到冷管道中時(shí)，靠近壁面的熔融鹽迅速被冷卻，凝固現(xiàn)象發(fā)生。接著，利用焓值法計(jì)算了熔融鹽的凝固和熔化過(guò)程。模型得到了MSEE（Molten Salt Electric Experiment）集熱器冷態(tài)填料實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證。研究中詳細(xì)分析了熔融鹽在微細(xì)圓直管道中的流動(dòng)特性和傳熱特性，熔融鹽管道填料過(guò)程的凝固和凝固層的變化過(guò)程主要受壁面和流體溫度影響。熔融鹽尚未充滿(mǎn)管道時(shí)，管壁的冷

3、卻作用占主導(dǎo)地位，故主要發(fā)生凝固，而當(dāng)熔融鹽充滿(mǎn)管道后，高溫熔融鹽對(duì)壁面的加熱作用占主導(dǎo)地位，熔融鹽凝固層逐漸熔化。同時(shí)，針對(duì)管道的堵塞現(xiàn)象，本文還提出了最大流動(dòng)距離模型，模型與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)具有較好的匹配性。此外，本文比較了不同因素對(duì)填料過(guò)程的影響，并對(duì)與熔融鹽直管道相連的熔融鹽儲(chǔ)罐的放熱過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)算。模擬結(jié)果與文獻(xiàn)中斜溫層理論匹配良好，同時(shí)表明，斜溫層儲(chǔ)罐的放熱性能主要依賴(lài)于罐體高度、雷諾數(shù)等參數(shù)。熔融鹽儲(chǔ)罐的放熱效率隨著高度的