基於熔鹽材料熱能儲存與輸運的關鍵熱科學問題

《基於熔鹽材料熱能儲存與輸運的關鍵熱科學問題》是依託中山大學，由丁靜擔任項目負責人的重點項目。

基本介紹

• 中文名：基於熔鹽材料熱能儲存與輸運的關鍵熱科學問題
• 項目類別：重點項目
• 項目負責人：丁靜
• 依託單位：中山大學

中文摘要

本項目以大幅度提高熔鹽傳熱蓄熱材料和熱能儲存與輸運系統蓄熱密度和轉換效率，促進其在工業節能和可再生能源規模化利用等能源技術中的套用為目標，擬對熔鹽傳熱蓄熱材料科學發展及套用的3個關鍵科學問題開展深入系統的研究，包括： 熔鹽/金屬界面效應和結構效應與能質協同輸運規律；熔鹽微結構演化與失效機制；液態熔鹽熱物性測試與分析。.針對熔鹽傳遞和微觀粒子遷移、微觀粒子間相互作用勢引起的能質場勢差效應、輻射—導熱—對流非穩態耦合傳遞現象以及它們之間的強非線性耦合等問題，建立熔鹽界面效應和結構效應與傳遞現象的耦合關係並構建本構方程，揭示金屬—熔鹽體系微結構形成、穩定性條件和結構突變對熔鹽體系內部傳遞過程強化機理和耦合作用規律，探悉高溫液態熔鹽的輸運性質和熱物性準確測量和分析方法。從分子水平設計熔鹽微結構和最佳化性能，獲得對熱能儲存與輸運技術創新發展有導引與基礎支撐作用的科學認知積累。

結題摘要

項目以熔鹽材料高溫傳熱蓄熱工藝作為基礎研究的工程背景，針對熔鹽傳遞和微觀粒子遷移、微觀粒子間相互作用勢引起的能質場勢差效應、輻射—導熱—對流非穩態耦合傳遞現象以及它們之間的強非線性耦合等問題開展研究，獲得了金屬/熔鹽界面效應和結構效應與能質協同輸運規律、服役環境下熔鹽微結構演化與失效機制、考慮輻射—導熱—對流非穩態耦合傳遞效應的高溫液態熔鹽熱物性測試與分析方法。項目完成了計畫任務書規定的研究任務，達到了預期研究目標。取得如下成果： 1.建立了考慮金屬/熔鹽材料界面效應和結構效應的傳蓄熱過程熱質遷移的理論描述，研究金屬/熔鹽體系“金屬霧”膠粒相界面粒子遷移、粒子間相互作用勢與熱質輸運規律，發現和揭示了金屬/熔鹽體系界面效應和結構效應及其協同作用的熱質輸運新物理效應，建立了熔鹽傳熱蓄熱材料熱質輸運協同調控理論，提出了強化熔鹽材料傳蓄熱性能的新方法； 2.構建了熔鹽微結構的理論模型，計算了熔鹽從低共熔點至極限溫度範圍內微結構和熱物性，獲得了熔鹽材料微結構形成機制、結構形態與突變演化規律，揭示了熔鹽微結構的臨界狀態、突變及其失效機理，獲得了熔鹽材料高溫傳熱蓄熱過程中微觀結構與巨觀輸運性質間的量化規律，形成了熔鹽材料微結構和性能可控的新技術，建立了熔鹽傳熱蓄熱材料及儲熱系統長期使用的可靠性評價和壽命評估方法； 3.建立了高溫液態熔鹽輻射—導熱—對流瞬態多場耦合傳熱的理論模型，闡明了熔鹽在典型管道內的導熱-對流-輻射耦合換熱過程和熔鹽相變傳熱耦合規律。提出了高溫液態熔鹽光譜吸收係數測量反演算法，發明了高溫熔鹽光譜吸收係數實驗測量系統，獲得了高溫液態熔鹽輻射物性準確測量和分析方法； 項目發表論文58篇，其中SCI/EI雙檢收錄46篇，SCI單檢收錄1篇，EI單檢收錄5篇；申請國家發明專利7件，其中授權3件；培養博/碩士研究生8人。在先進儲熱技術領域形成了一支結構合理、研究能力強的研究隊伍。