高溫熔鹽蒸汽發生過程的多物系多相態耦合傳遞特性

《高溫熔鹽蒸汽發生過程的多物系多相態耦合傳遞特性》是依託中山大學，由陸建峰擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：高溫熔鹽蒸汽發生過程的多物系多相態耦合傳遞特性
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：陸建峰
• 依託單位：中山大學

中文摘要

高溫熔鹽蒸汽發生過程的能質傳遞現象廣泛存在於工業餘熱利用和可再生能源套用領域。本項目針對熔鹽蒸汽發生過程這一多物系共存與多相態轉變的複雜能流系統的熱質耦合傳遞過程，實驗觀測非穩態熔鹽釋熱條件下爆發沸騰的氣泡生長與傳熱特性，探悉近壁區熔鹽非平衡熱質傳遞與固液界面的變化規律，揭示熔鹽多相態傳熱與爆發沸騰的物理機理和耦合傳遞機制；分析變物性熔鹽流動與傳熱的相互作用規律，研究流動沸騰的非線性關聯現象與流動特徵，提出複雜結構內熔鹽傳遞與流動沸騰的數理模型與關在線上制；認識熔鹽蒸汽發生器蒸汽產生的關鍵性影響因素，探索熔鹽蒸汽發生過程相界面動力學行為和傳遞耦合現象的強化機制與途徑，形成熔鹽蒸汽發生器的最佳化設計理論。項目實施將豐富工程熱物理學科的多相轉變和熱質傳輸理論，並為熔鹽蒸汽發生器的理論預測和工程設計提供方法。

結題摘要

熔鹽蒸汽發生系統是太陽能熱發電、高溫餘熱利用的核心部件之一，熔鹽蒸汽發生過程為大溫差、高熱流密度的熔鹽對流傳熱和高溫、高壓沸騰傳熱的多相耦合傳遞過程。立項以來，課題組根據研究計畫對熔鹽蒸汽發生器內高溫熔鹽傳熱與沸騰傳熱特性進行了深入的理論和實驗研究，在科學研究、人才培養等方面取得了重要進展，已按計畫進度完成項目目標，部分目標超額完成。設計和建立了三種熔鹽蒸汽發生器，包括管殼式熔鹽蒸汽發生器、套管式熔鹽蒸汽發生器和U型管式熔鹽蒸汽發生器，研究成果已申請和授權國家發明專利，高溫熔鹽傳熱相關技術套用於亞洲首座太陽能塔式熱發電延慶電站熔鹽平台。在國際上首先獲得高溫熔鹽在螺旋槽管、套管與管束外的傳熱數據和關聯式，大大拓展了高溫熔鹽傳熱的實驗數據，基於熔鹽流動與相變特徵分析熔鹽灌注的界面演化和動力學機制，揭示熔鹽多相態傳熱的物理機理，研究結果被國際期刊（Applied Energy、International Journal of Heat and Mass Transfer等）與學位論文（麻省理工學院博士論文等）引用。實驗觀測非穩態沸騰的氣泡形成與流動特徵，探悉高溫壁面的起沸和核化機理，提出以溫度降為自變數的非穩態沸騰曲線。建立熔鹽蒸汽發生過程的變物性熔鹽與沸騰兩相流的耦合傳熱模型，沸騰過程分為單相對流傳熱、過冷沸騰、核態沸騰、霧狀流和過熱蒸汽區域，獲得變物性熔鹽與沸騰兩相流的耦合傳熱規律。項目已發表學術論文29篇，其中國際期刊18篇、SCI收錄17篇（JCR一區論文15篇，SCI/EI雙檢16篇），EI單收錄5篇，包括3篇International Journal of Heat and Mass Transfer（JCR一區）、1篇Applied Energy（中科院一區/JCR一區）、1篇Energy（中科院一區/JCR一區）、3篇Applied Thermal Engineering（JCR一區）、4篇Experimental Thermal and Fluid Science （JCR一區）、1篇Energy conservation and Management（JCR一區）；授權國家發明專利1項，申請國家發明專利3項；培養5名碩士和3名博士研究生。項目研究豐富了工程熱物理學科的高溫多相態傳熱理論，並為熔鹽蒸汽發生器的理論預測和工程設計提供方法。