太阳能光热发电系统中熔融盐/固相复合储热材料的优化与性能分析
太阳能光热发电系统需要巨大的储热设备及空间，主要包括聚光系统、集热系统、传热系统和储热系统，其中储热材料的性能会显著地影响到储热系统的效率。一种性能优异的储热材料应具备优秀的储热性能以及导热性能。 目前，在太阳能热发电站中最常见的储热材料为熔融盐，其中以二元盐及三元盐为主。熔盐有着理想的储热能力，但是其导热性能较差，对管道有腐蚀性并且过度冷却后会堵塞管道。因此，本文针对常用的熔盐制成与固相的复合材料，制备成核壳结构，集中研究了以陶瓷为壳的核-壳结构对储热单元中热性能的影响。另外，将具有大比热容，高热导率的Si02纳米颗粒均匀地添加到熔融盐中，用以增强储热和放热的性能。实验结果表明，使用此方法能够使储热单元具有更广的工作温度范围。分析表明新型结构的储热材料具有更好的储热性能以及导热性能，其放热过程更加稳定。同时温度的时空分布满足复合指数相关性，并据此估算了相应的自然对流速度，计算出新型储热材料的努赛尔数和毕渥数等无量纲数。 在此结构的基础之上，通过Ansys有限元模拟分析了将核-壳结构的新材料放置在高温混凝土底座中时进行吸放热过程的温度变化。通过对加入高温混凝土的储热模块模拟计算，观测其储热块中的温度分布对实验的结论加以验证。通过改变储热球分布的位置和传热介质流速等参数，对储热块的储热性能进行进一步的优化。
太阳能光热发电系统;复合储热材料;熔盐制;固相材料;储热性能
北京化工大学
硕士
机械工程
黄尧;高峰
2020
中文
TM615;TM201.42
2020-11-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）