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太阳能高温熔盐优选及腐蚀特性实验研究

作　者: 孙李平
导　师: 马重芳；吴玉庭
学　校: 北京工业大学
专　业: 热能工程
关键词: 太阳能蓄热传热腐蚀熔融盐
分类号: TG172
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 417次
引　用: 3次
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内容摘要

为了改善自然环境和满足人类对能源的需求的不断增长,开发和利用太阳能是解决以上两个问题的重要方向和选择。高温太阳能传热蓄热技术是太阳能高温热利用的关键技术,在其中传热蓄热介质对于系统的效率提高和成本降低起这很大作用。首先,本文对熔盐的物理性质规律和结构特性进行了简要介绍,讨论熔盐在共晶条件下其物理性质,包括相变潜热和熔点等的变化规律。混合共晶盐比单晶盐具有较低的熔点,同时相变潜热和比热也会同时发生变化。为了选择适当的本实验室提出的氯化盐混合熔盐的配比,本文对整个范围内36种不同比例的熔点、相变潜热和比热进行了DSC分析,从经济性和传热蓄热性能方面对不同材料进行了评价。得出了三种不同比例混合共晶盐的熔点基本分布在400℃和460℃两个温度附近,相变潜热是无水氯化镁、氯化钠和氯化钾的质量比例为2:5:3的情况下相变潜热值最大,其值为279.1J/g,在质量比例为2:7:1的情况下经济型和比热的综合性能最好。利用硝酸钠和硝酸钾的混合盐作为显热蓄热材料,和无水氯化镁、氯化钠和氯化钾混合盐作为潜热蓄热材料,分别计算了不同功率下蓄热三个小时的平均蓄热成本,对比了各种情况下的平均蓄热成本。相变蓄热比显热蓄热平均蓄热成本低。最后,对于优选的比热和经济性最好的混合氯化盐和304、316L、321、和2520四种不锈钢在静态下进行了腐蚀实验分析,指出了在氯盐环境下腐蚀的机理,验证与不锈钢的相容性,另外与Solar Two所使用的混合熔盐与不锈钢的腐蚀性进行了对比分析。本文所测试的氯化盐对不锈钢的腐蚀较为严重,需要找到更好的抗氯盐腐蚀的容器材料,或者涂层,防止在高温熔融氯盐环境下腐蚀。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-6
物理量名称和符号表  6-9
第1章绪论  9-17
  1.1 课题背景及意义  9-10
  1.2 太阳能热发电及其传热蓄热系统介绍  10
  1.3 国内外太阳能高温蓄热的研究现状  10-15
    1.3.1 太阳能热发电中蓄热和传热系统的重要性  10-11
    1.3.2 太阳能高温蓄热的三种方式  11
    1.3.3 国内外蓄热技术利用现状  11-14
    1.3.4 传热蓄热介质的热物性研究现状  14-15
  1.4 本课题的主要研究内容  15-17
第2章熔融盐的结构和物性  17-25
  2.1 引言  17-18
  2.2 熔融盐的特性  18-19
  2.3 熔融盐的结构  19-20
  2.4 盐的熔点与结构特点的关系  20-22
  2.5 熔融盐的密度  22-23
  2.6 本章小结  23-25
第3章太阳能高温熔融盐的优选  25-39
  3.1 实验仪器及设备  25-30
    3.1.1 差示扫描量热仪的测量原理  25-26
    3.1.2 DSC 的温度和灵敏度校正  26-27
    3.1.3 影响DSC 曲线的因素  27-30
  3.2 实验药品制备  30
  3.3 高温混合盐的熔点优选  30-32
    3.3.1 实验过程和步骤  30-31
    3.3.2 混合盐的熔点测试  31
    3.3.3 测试结果及分析  31-32
  3.4 高温混合盐的比热优选  32-35
    3.4.1 实验原理  32-34
    3.4.2 测试过程及分析  34-35
  3.5 混合熔融盐的相变潜热  35-36
  3.6 高温混合盐的综合优选  36-39
第4章不同蓄热系统及其成本比较分析  39-53
  4.1 高温罐显热蓄热系统  39-40
    4.1.1 工作原理及特点  39-40
  4.2 熔盐-水换热器设计  40-46
    4.2.1 设计要求  40
    4.2.2 设计原则  40
    4.2.3 热力计算  40-46
  4.3 潜热蓄热系统  46-49
    4.3.1 工作原理及特点  46-47
    4.3.2 设计计算原则  47-49
  4.4 两种蓄热方式的成本分析  49-52
  4.5 本章小结  52-53
第5章不锈钢在混合熔融盐中的腐蚀特性研究  53-65
  5.1 试验件的选取  53-54
  5.2 实验过程  54
  5.3 结果分析  54-63
    5.3.1 氯化盐腐蚀机理分析  54-57
    5.3.2 腐蚀形貌对比  57-59
    5.3.3 腐蚀动力学  59-61
    5.3.4 与硝酸盐对不锈钢腐蚀对比  61-63
  5.4 本章小结  63-65
结论  65-67
参考文献  67-71
攻读硕士学位期间发表的学术论文  71-73
致谢  73

太阳能高温熔盐优选及腐蚀特性实验研究

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