文档介绍：中国工程热物理学会传热传质学
学术会议论文编号:123335
环形通道内高温熔盐的流动传热特性
何石泉1,丁静1,陆建峰1,杨建平2,杨晓西2,3
( ,广东广州 510006;
,广东广州510640;
,广东东莞 523808)
(Tel: 020-39332320, Email: ******@.)
摘要:实验研究熔盐套管蒸汽发生器环形通道内熔盐的对流传热性能,其中熔盐进口温度290-400 ℃,雷诺数5800~11000。研究发现熔盐主流区温度沿流动方向降低且存在指数函数分布规律,同时熔盐换热过程存在着较大的换热温差,最大温差达160 ℃。研究发现变粘度特征对熔盐流动传热有重大影响,以此提出变粘度传热关联方程。根据实验结果和变粘度传热关联方程拟合得传热实验关联式,计算结果与实验值偏差小于20%。
关键词:太阳能热利用;熔盐套管蒸汽发生器;熔盐;流动传热
0 引言
基金项目:国家自然科学基金项目(51176206),国家重点基础研究发展计划(2010CB227103),国家高技术研究发展计划(863计划)( 2012AA050604)
熔盐作为高温传热吸热蓄热工质在太阳能热发电、硫酸制备工艺和新一代核电技术中有着广泛的应用[1,2]。熔盐具有熔点高、腐蚀性强等特性,其传热过程中必然会出现冻堵、泄漏等严峻问题,因此从实验上掌握熔盐的对流传热规律具有重要意义。Pacheco [3]直接使用Sieder-Tate公式来设计计算太阳能热发电站中的熔盐强迫对流传热过程。叶猛等[4]与文玉良等[5]从实验上获得了较为准确的熔盐传热关联式,并指出了熔盐传热的特性。沈向阳[6]实验发现螺旋槽管对不同工作温度的熔盐其强化传热效果存在差异,而杨敏林[7]等从实验和数值模拟上分析了高温高热流密度条件下吸热管内熔盐的传热过程,发现实验的Nu数普遍高于按Sieder-Tate关联式计算的值,并且在相同的温度时加大热流密度会降低熔盐的传热性能。
现有研究主要考虑管内熔盐对流传热特性,而环形通道等管外熔盐传热性能研究则未见报道。本文实验研究熔盐套管蒸汽发生器内熔盐的对流传热过程,深入分析在大换热温差情况下粘度对环形通道内熔盐流动传热的影响规律,并获得变粘度传热关联式。
1 实验装置与方法
实验装置
图1为高温熔盐吸热-传热-蓄热试验平台,其组成和操作过程详见文献[8],熔盐工质物性见文献[9]。熔盐套管换热器为部件8,内管φ19×2 mm,外管φ57×2 mm。图2为套管换热器热电偶分布图。换热段总长1300 mm,前400 mm为入口段,后900mm为充分发展段,每150 mm取一个测量截面,每个截面布置有4对热电偶,其中1和3测量管壁温而2和4测量熔盐主流温度。
实验开始时先打开水系统使得套管换热器充满水,再开启套管装置的伴热系统,当内管的水沸腾后关闭伴热,然后将熔盐导入到换热器中,调节给水流量,待熔盐出口温度和蒸汽流量、温度、压力稳定后记录数据。熔盐进口温度和流量分别通过改变熔盐槽加热功率和熔盐阀门调节。
实验中熔盐体积流量采用LG型压差式流量计测量, m3/h。温度采用K型镍铬-镍硅热