熔盐翅片管换热器设计与动态特性分析+EES程序
时间:2018-04-25 21:49 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
| 摘要熔盐作为高温相变储热材料，工作温度高，传热性能良好，在聚光太阳能热发电、化工领域的应用日益广泛。本文设计了一台5KW热负荷的熔盐翅片管换热器，以二元硝酸盐作为热介质、空气作为冷却介质，具体介绍热设计计算过程和机械设计过程，并利用AutoCAD、SolidWorks绘制换热器的二文三文图形。在换热器机械设计时，由于熔盐的高温以及腐蚀性，材料的耐热性、耐腐蚀性是必须考虑的问题。最后出于设备运行稳定方面的考虑，分析了当熔盐入口温度发生30℃的阶跃变化时空气出口温度的动态响应。21846 关键词 翅片管换热器 熔盐 高温 动态特性 毕业设计说明书（论文）外文摘要 Title Molten salt finned-tube heat exchanger design and analysis of dynamic characteristics Abstract Molten salt has been widely applied to Concentrating Solar Thermal Power(CSP) and chemical heat-exchange area as high-temperature phase-change heat storage material because of its high operating temperature, good heat transfer performance. This article designs a finned-tube heat exchanger with molten salt as a heat medium and the air as a cooling medium and the heat load is 5KW. The detailed thermal design and calculation process along with mechanical design process are also introduced. The article displays the 2D and 3D graphics of the exchanger with the tool of AutoCAD, SolidWorks. Due to high temperature and causticity of molten salt, the heat resistance and corrosion resistance of material should be considered during the mechanical design of the heat exchanger. Considering the stable operation of the equipment, dynamic analysis of the heat exchanger is necessary. Analysis of the dynamic response of the air outlet temperature when the molten salt inlet temperature is with 30 ℃ step change has been conducted at the end of the paper. Keywords Finned-tube heat exchanger, molten salt, high-temperature, dynamic characteristics 目 次 1 引言1 1.1 熔盐换热背景1 1.2 本文的主要工作2 2 熔盐翅片管换热器热设计3 2.1 热设计参数3 2.2 热设计过程4 3 熔盐翅片管换热器机械设计8 4 熔盐翅片管换热器动态特性10 4.1 动态特性参数 10 4.2 动态特性模型10 4.3 动态特性仿真12 4.4 仿真结果13 结论 14 致谢 15 参考文献16 附录A：EES程序17 1 引言 1．1 熔盐换热背景 早在十九世纪，英国化学家Davy首先从熔融氯化钠中电解得到金属钠[1]，之后熔盐作为电解金属合金的介质、燃料电池的电解质、有机化学反应的溶剂在电化学领域的应用日益广泛。而熔盐作为换热蓄热材料的应用是和聚光太阳能热发电紧密联系在一起的，1983年建成于美国的MSEE/Cat B试验电站最早应用熔盐作为蓄热传热介质，整个系统的蓄热传热都利用熔盐同一种介质，这使得系统结构极大地简化。典型的熔盐传热蓄热系统还有著名的Solar Two试验电站，Solar Two电站的额定功率为10MW，蓄热量为114MW，在太阳落山以后整个系统仍可以满负荷运行三个小时[2]。1999年四月Solar Two试验电站在完成试验任务后关闭,之后的Solar Tres试验电站也使用熔盐系统，并且对换热器尺寸、换热效率以及材料的耐腐蚀性提出更高的要求。 作为可再生能源的太阳能储量巨大、清洁无污染，越来越受到人们的重视，但是太阳能随着季节变迁、昼夜交替，能量供应不稳定。而作为相变储热材料，高温熔盐具有使用温度广泛、稳定性好、热容量大等优点，能够有效地解决热能在时间和功率上的供求不平衡的矛盾。随着能源日益紧缺和人们环保意识的逐渐增强，为了实现能源合理高效应用，高温熔盐相变储热材料受到人们的高度重视。 (责任编辑：qin) |