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2013年8月12日至14日，由中國可再生能源學(xué)會、中國工程熱物理學(xué)會及科技部高新技術(shù)發(fā)展及產(chǎn)業(yè)化司聯(lián)合主辦，中國科學(xué)院電工研究所、國家太陽能光熱產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟承辦，國際太陽能熱發(fā)電和熱化學(xué)組織、海南省可再生能源協(xié)會、首航節(jié)能光熱技術(shù)股份有限公司和皇明太陽能股份有限公司協(xié)辦的“第七屆太陽能熱發(fā)電技術(shù)三亞國際論壇”在海南省三亞市隆重召開。本屆論壇部分代表的發(fā)言內(nèi)容和觀點總結(jié)如下：
吳玉庭 教授 （北京工業(yè)大學(xué)）
熔融鹽由于其壓力小、傳熱能力強、使用溫度較高、經(jīng)濟性較好、安全可靠等優(yōu)點是理想的高溫傳熱工質(zhì)。目前世界上總共有17座槽式電站采用大規(guī)模熔融鹽儲熱技術(shù)（共850MW）。課題組對熔鹽進行了詳細深入地研究：1）熔鹽光滑管內(nèi)受迫對流換熱研究，建立熔鹽受迫對流傳熱試驗臺，實驗獲得了硝酸鋰和三元混合硝酸鹽熔鹽管內(nèi)受迫對流換熱系數(shù)，并聯(lián)合美國橡樹嶺國家實驗室的三種熔鹽（三元硝酸鹽、兩種氟化鹽）試驗數(shù)據(jù)，獲得了熔鹽光滑管內(nèi)受迫對流換熱的通用試驗關(guān)聯(lián)式，同時與經(jīng)典關(guān)聯(lián)式進行了對比。2）熔鹽橫紋管內(nèi)受迫對流換熱研究。試驗獲得了三種結(jié)構(gòu)參數(shù)橫紋管內(nèi)熔鹽受迫對流換熱和流動阻力系數(shù)，獲得了通用橫紋管對流傳熱和流動阻力系數(shù)試驗關(guān)聯(lián)式，給出了不同結(jié)構(gòu)參數(shù)橫紋管傳熱強化比。3）在雙罐和單罐熔鹽顯熱蓄熱以及相變蓄熱裝置中存在熔鹽自然對流現(xiàn)象，對熔鹽自然對流換熱機理研究可為熔鹽蓄熱裝置設(shè)計提供理論指導(dǎo)。（1）建立了微細金屬絲表面熔鹽自然對流換熱試驗臺，測試表明，恒溫爐內(nèi)溫度分布較為均勻。（2）水平圓柱表面熔融鹽自然對流傳熱實驗研究，小Ra數(shù)下熔融鹽的自然對流傳熱與考慮粘性耗散的Fand關(guān)聯(lián)式符合較好，但相比于空氣與水的實驗結(jié)果偏差較大。此偏差來自于鹽槽內(nèi)的微對流。（3）不考慮微對流情況下的小Ra數(shù)下熔融鹽的自然對流傳熱計算結(jié)果與考慮粘性耗散的Fand關(guān)聯(lián)式符合較好，不考慮鹽槽內(nèi)的微對流情況下的小Ra數(shù)下熔融鹽的自然對流傳熱：圓柱直徑越小，自然對流傳熱系數(shù)越大。（4）考慮微對流影響，圓柱表面自然對流傳熱結(jié)果與Fand關(guān)聯(lián)式相比較，其偏差逐步從負偏差向正偏差過渡。證實了小Ra數(shù)下熔融鹽自然對流傳熱可以用考慮粘性耗散的Fand關(guān)聯(lián)式預(yù)測。 4）水平方管內(nèi)熔鹽混合對流傳熱的數(shù)值模擬。（1）不考慮壁面導(dǎo)熱情況下，數(shù)值模擬得到了不同表面加熱時不同位置處截面的速度分布和流線圖，研究發(fā)現(xiàn)不同表面加熱時自然對流的影響不同，側(cè)面加熱時最強，底面次之，頂面最弱；且在相同的底面加熱熱流密度下Ri數(shù)會隨著Re數(shù)的增加而減?。辉谙嗤琑e數(shù)下，Nu數(shù)會隨著Ri數(shù)的增加而增加；整體上Nu數(shù)也會隨著Re數(shù)的增加而增大。（2）考慮壁面導(dǎo)熱，研究發(fā)現(xiàn)，不考慮壁面導(dǎo)熱的局部努謝爾數(shù)大于考慮壁面導(dǎo)熱的；考慮導(dǎo)熱系數(shù)Nux在更早的位置開始增長， Nux增長的趨勢更加平穩(wěn)。5）混合熔鹽的配制及熱物性。（1）先后配制了130種混合熔鹽，獲得了滿足槽式和塔式不同溫度段太陽能熱發(fā)電的傳熱蓄熱優(yōu)化熔鹽配方；（2）配制成功了低熔點熔鹽，將熔鹽熔點從220攝氏度降低到了最低84攝氏度，而最高使用溫度仍可達到550攝氏度以上（3）配制了最高使用溫度高達800攝氏度的高溫混合熔鹽。最后通過試驗測定了不同混合熔鹽的熱重曲線和升降溫DSC曲線，獲得了不同配比混合熔鹽的熔點、凝固點、比熱、分解點、熔解潛熱等熱物性參數(shù)，獲得了混合熔鹽比熱、密度和粘度隨溫度變化的試驗關(guān)聯(lián)式。6）槽式聚光集熱系統(tǒng)的熔鹽傳熱蓄熱。已在自主研發(fā)的低熔點熔鹽代替導(dǎo)熱油做為吸熱傳熱工質(zhì)，在槽式系統(tǒng)中成功實現(xiàn)了循環(huán)，已運行5000小時，經(jīng)過了數(shù)百次啟動、停止和運行循環(huán)試驗。并且采用超聲波流量計實現(xiàn)了熔鹽流量的準(zhǔn)確測量，與通過水-鹽換熱推算流量誤差在±9%以內(nèi)，獲得了不同溫度，不同頻率下熔鹽的流量和泵功耗。(供稿：國家太陽能光熱產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟)
吳玉庭 教授 （北京工業(yè)大學(xué)）
熔融鹽由于其壓力小、傳熱能力強、使用溫度較高、經(jīng)濟性較好、安全可靠等優(yōu)點是理想的高溫傳熱工質(zhì)。目前世界上總共有17座槽式電站采用大規(guī)模熔融鹽儲熱技術(shù)（共850MW）。課題組對熔鹽進行了詳細深入地研究：1）熔鹽光滑管內(nèi)受迫對流換熱研究，建立熔鹽受迫對流傳熱試驗臺，實驗獲得了硝酸鋰和三元混合硝酸鹽熔鹽管內(nèi)受迫對流換熱系數(shù)，并聯(lián)合美國橡樹嶺國家實驗室的三種熔鹽（三元硝酸鹽、兩種氟化鹽）試驗數(shù)據(jù)，獲得了熔鹽光滑管內(nèi)受迫對流換熱的通用試驗關(guān)聯(lián)式，同時與經(jīng)典關(guān)聯(lián)式進行了對比。2）熔鹽橫紋管內(nèi)受迫對流換熱研究。試驗獲得了三種結(jié)構(gòu)參數(shù)橫紋管內(nèi)熔鹽受迫對流換熱和流動阻力系數(shù)，獲得了通用橫紋管對流傳熱和流動阻力系數(shù)試驗關(guān)聯(lián)式，給出了不同結(jié)構(gòu)參數(shù)橫紋管傳熱強化比。3）在雙罐和單罐熔鹽顯熱蓄熱以及相變蓄熱裝置中存在熔鹽自然對流現(xiàn)象，對熔鹽自然對流換熱機理研究可為熔鹽蓄熱裝置設(shè)計提供理論指導(dǎo)。（1）建立了微細金屬絲表面熔鹽自然對流換熱試驗臺，測試表明，恒溫爐內(nèi)溫度分布較為均勻。（2）水平圓柱表面熔融鹽自然對流傳熱實驗研究，小Ra數(shù)下熔融鹽的自然對流傳熱與考慮粘性耗散的Fand關(guān)聯(lián)式符合較好，但相比于空氣與水的實驗結(jié)果偏差較大。此偏差來自于鹽槽內(nèi)的微對流。（3）不考慮微對流情況下的小Ra數(shù)下熔融鹽的自然對流傳熱計算結(jié)果與考慮粘性耗散的Fand關(guān)聯(lián)式符合較好，不考慮鹽槽內(nèi)的微對流情況下的小Ra數(shù)下熔融鹽的自然對流傳熱：圓柱直徑越小，自然對流傳熱系數(shù)越大。（4）考慮微對流影響，圓柱表面自然對流傳熱結(jié)果與Fand關(guān)聯(lián)式相比較，其偏差逐步從負偏差向正偏差過渡。證實了小Ra數(shù)下熔融鹽自然對流傳熱可以用考慮粘性耗散的Fand關(guān)聯(lián)式預(yù)測。 4）水平方管內(nèi)熔鹽混合對流傳熱的數(shù)值模擬。（1）不考慮壁面導(dǎo)熱情況下，數(shù)值模擬得到了不同表面加熱時不同位置處截面的速度分布和流線圖，研究發(fā)現(xiàn)不同表面加熱時自然對流的影響不同，側(cè)面加熱時最強，底面次之，頂面最弱；且在相同的底面加熱熱流密度下Ri數(shù)會隨著Re數(shù)的增加而減?。辉谙嗤琑e數(shù)下，Nu數(shù)會隨著Ri數(shù)的增加而增加；整體上Nu數(shù)也會隨著Re數(shù)的增加而增大。（2）考慮壁面導(dǎo)熱，研究發(fā)現(xiàn)，不考慮壁面導(dǎo)熱的局部努謝爾數(shù)大于考慮壁面導(dǎo)熱的；考慮導(dǎo)熱系數(shù)Nux在更早的位置開始增長， Nux增長的趨勢更加平穩(wěn)。5）混合熔鹽的配制及熱物性。（1）先后配制了130種混合熔鹽，獲得了滿足槽式和塔式不同溫度段太陽能熱發(fā)電的傳熱蓄熱優(yōu)化熔鹽配方；（2）配制成功了低熔點熔鹽，將熔鹽熔點從220攝氏度降低到了最低84攝氏度，而最高使用溫度仍可達到550攝氏度以上（3）配制了最高使用溫度高達800攝氏度的高溫混合熔鹽。最后通過試驗測定了不同混合熔鹽的熱重曲線和升降溫DSC曲線，獲得了不同配比混合熔鹽的熔點、凝固點、比熱、分解點、熔解潛熱等熱物性參數(shù)，獲得了混合熔鹽比熱、密度和粘度隨溫度變化的試驗關(guān)聯(lián)式。6）槽式聚光集熱系統(tǒng)的熔鹽傳熱蓄熱。已在自主研發(fā)的低熔點熔鹽代替導(dǎo)熱油做為吸熱傳熱工質(zhì)，在槽式系統(tǒng)中成功實現(xiàn)了循環(huán)，已運行5000小時，經(jīng)過了數(shù)百次啟動、停止和運行循環(huán)試驗。并且采用超聲波流量計實現(xiàn)了熔鹽流量的準(zhǔn)確測量，與通過水-鹽換熱推算流量誤差在±9%以內(nèi)，獲得了不同溫度，不同頻率下熔鹽的流量和泵功耗。(供稿：國家太陽能光熱產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟)
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