《熔融鹽納米複合材料混合蓄放熱機理及調控機制》是依託北京工業大學，由鹿院衛擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：熔融鹽納米複合材料混合蓄放熱機理及調控機制
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：鹿院衛
- 依託單位：北京工業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
蓄能是太陽能高溫熱發電連續運行及風電、光伏發電規模接入的關鍵環節，熔融鹽作為傳熱蓄熱介質是人們的研究熱點。高溫熔融鹽混合蓄放熱機理及其調控機制對於高溫單罐蓄熱系統設計具有十分重要意義。為了降低蓄熱成本，人們向熔融鹽中添加納米粒子，提高熔融鹽導熱係數和比熱容，提高熔融鹽傳熱蓄熱特性。但現有的研究多集中在納米粒子對熔融鹽熱物性影響研究，對於添加納米粒子後熔融鹽傳熱蓄熱特性，尤其是單罐混合蓄放熱機理影響報導較少。本研究以自主研發的低熔點四元混合硝酸鹽為基體材料，探求穩定的高性能混合熔融鹽納米複合材料製備方法，探析納米顆粒對混合熔融鹽熱物性提升機理，探究混合熔融鹽納米複合材料相變與自然對流傳熱規律及強化機理，獲得混合熔融鹽納米複合材料混合蓄放熱機理及調控機制，為熔融鹽單罐蓄熱系統設計提供理論設計依據及基礎數據。
結題摘要
蓄熱是太陽能高溫熱發電連續運行、風電/光伏發電規模接入及清潔能源供暖的關鍵環節，熔融鹽作為傳熱蓄熱介質是人們的研究熱點。本項目在篩選出熔鹽納米複合材料批量製備方法的基礎上，實驗獲得了熔鹽納米複合材料最佳製備條件及其熱物性與溫度的試驗關聯式，通過熔鹽納米複合材料的微觀結構，揭示了熔鹽納米複合材料熱物性提升機理；基於熔鹽納米複合材料的熱物性，通過實驗和數值模擬相結合的方法研究了熔鹽納米複合材料的相變傳熱規律，分析了導熱係數和比熱容變化條件下的相變傳熱影響機制；搭建了熔鹽自然對流傳熱實驗系統，分析了不同工況下熔融鹽納米流體在圓柱腔內的自然對流傳熱變化規律，獲得熔融鹽自然對流Nu數與瑞利數（Ra）的試驗關聯式。數值模擬研究了豎直排列兩根圓柱、交錯排列兩根圓柱和多根管排圓柱表面的自然對流傳熱規律，優選出了最佳的管排間距。基於熔鹽自然對流傳熱規律，設計和搭建了熔鹽單罐蓄放熱實驗系統，通過實驗對內置浸沒式換熱器與圓柱形隔板的熔鹽單罐蓄熱系統蓄放熱性能進行了分析，通過數值模擬對盤管換器和圓柱形隔板進行了最佳化，研究了盤管換熱器布置位置、取熱方式和圓柱形隔板尺寸對單罐內熔鹽流場的影響，獲得了熔鹽單罐蓄放熱系統內部最佳設計參數。探究了低熔點混合熔融鹽納米複合材料混合蓄放熱強化機制，提出調節換熱器入口參數、設定混水器和混合熔鹽蓄放熱PID調控機制，可實現熔鹽單罐蓄放熱系統釋熱功率的穩定。本項目研究結果可為低成本熔鹽單罐蓄放熱系統用於清潔供暖提供思路。項目共發表期刊論文24篇，其中SCI收錄期刊論文10篇，EI論文14篇，申請專利10項，授權6項，培養博士生2人，碩士生9人。
