《太陽能聚集、高溫熱轉換與蓄熱的關鍵熱科學問題研究》是依託哈爾濱工業大學，由談和平擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：太陽能聚集、高溫熱轉換與蓄熱的關鍵熱科學問題研究
- 依託單位：哈爾濱工業大學
- 項目類別：重點項目
- 項目負責人：談和平
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
由於太陽能能流密度低及間歇性等特點，必須通過聚集以提高能流密度、蓄熱以實現穩定的能量供應。本項目以太陽能高溫熱轉換為主要套用背景，針對太陽能聚集、高溫熱轉換、高溫蓄熱等核心技術，研究以下相互關聯的科學問題：(1)太陽能聚集傳輸的輻射特徵量耦合變化機制與尺度特性；(2)高溫熱轉換的熱光學特性與低損失機理；(3)聚集與吸收過程中熱力耦合效應與控制機理；(4)高溫蓄熱多尺度孔隙結構的熱過程特性與控制機理；(5)低成本傳熱蓄熱熔鹽材料體系構建與性能控制。. 通過研究，提出聚集過程中輻射特徵量耦合性與尺度特性的傳輸模型，揭示輻射能向高溫熱能的轉換機制與損失機理，建立熱力耦合效應對光輻射傳輸特性的影響模型與分析方法，揭示高溫蓄熱孔隙結構的多尺度傳遞機理，探索高溫相變傳熱蓄熱材料的構建體系。為太陽能聚集技術、高溫高效熱轉換、高溫儲熱技術的發展提供理論指導與基礎支撐。
結題摘要
課題圍繞太陽能能量聚集、高溫熱轉換、蓄熱理論及方法展開了系列研究，獲得了太陽能的能量聚集、高溫熱轉化、蓄熱過程中的高效低成本的設計理論和方法。課題完成了計畫任務書規定的研究任務，達到了預期目標。在以下四方面取得了突出進展： (1) 研製了太陽能聚集傳輸介質輻射物性（鏡面雙向反射分布函式，石英、藍寶石等半透明材料高溫輻射特性）測試平台，建立了聚集能流矢量分析模型和太陽能複合聚集系統能量傳輸模型，提出了量化太陽能聚集質量的方向分布因子、方向品質因子和高倍聚集能流分布測試方法，獲得了聚集太陽能傳輸介質光譜輻射特性數據，設計了4種適合工程套用的複合太陽能聚集方案。 (2) 構建了高倍聚集、光學視窗傳輸和多孔容積吸熱一體化的太陽能高溫熱轉換分析模型，獲得了石英光學視窗對聚集太陽能流的傳輸和光熱轉換特性，提出了以無量綱半徑為特徵參數的腔式吸熱器設計準則和實現高效熱轉換的吸熱壁面溫度分布原則，揭示了光學視窗對高溫熱轉換效率的影響作用和控制機制，發明設計了4種具有高效低熱應力集中的太陽能吸熱器。 (3) 建立了多元熔鹽體系的最佳配比準則，採用靜態混合熔融的方法製備出了一種新型多元熔鹽材料，確定了多元熔鹽體系的溫度使用範圍和反應條件，實驗獲得了混合熔鹽體系物性數據，掌握了高溫傳熱蓄熱介質的最佳化設計理論和製備方法。 (4) 建立了多孔介質中熔融鹽單相流體斜溫層蓄熱的數值模型和蓄熱系統綜合性能評價準則，獲得了熔融鹽、多孔介質孔隙結構以及工況參數對多孔介質中熔融鹽傳熱與流動的影響規律。研製了熔融鹽傳熱—蓄熱實驗裝置，獲得了熔融鹽單相流體斜溫層蓄熱特性、多孔介質中熔融鹽單相流體斜溫層蓄熱特性以及熔融鹽殼管式相變換熱器換熱蓄熱特性。 該課題在國內外重要期刊上發表系列學術論文59篇，出版專著2本、應邀撰寫英文學術專著2章；申請國家發明專利24項，其中14項已授權。 已培養博士生6人，碩士生13人。研究成員中1人獲國家高層次人才特殊支持計畫，2人獲教育部新世紀優秀人才；部分成員參與的“熱輻射傳輸與流動控制”獲2011年度基金委創新群體。在太陽能的能量聚集、輸運、儲熱蓄熱領域形成了一支在國際上有影響，結構合理，素質過硬、攻關能力強的科研隊伍。
