论文总字数：20860字

摘 要

熔融盐储热系统是目前太阳能热发电的标配系统，通过熔融盐储热可以实现太阳能热发电系统的连续稳定灵活运行。但熔融盐管路系统必须在高于凝固点温度下运行，否则会发生熔融盐凝固，阻碍热量的传输，在这种情况下，熔融盐管路系统必须具备伴热系统，合理布置伴热系统对于保证管路系统正常运行非常重要。

本文以熔融盐典型管段为研究对象，建立了熔融盐凝固熔化模型，并在FLUENT数值平台上求解流动传热数学模型，研究水平管道内熔融盐的凝固熔化过程，对于输盐管道内熔融盐凝固过程，分析了不同风速输盐管道内熔融盐熔化过程的影响，对于管道内的熔融盐熔化过程，分析了伴热布置方式和加热功率对熔融盐熔化特性的影响。模拟结果表明，环境风速越大，管道内的平均表面换热系数越大，对于管道内的熔融盐凝固的影响也就越大。管道加热管功率对于管道内熔盐熔化的均匀性有影响。加热功率增大不能成倍的增大加热效果。对于外接伴热带加热，随着γ值的增大，管道内的熔融盐的熔化速度呈现先缩小后增大的趋势，在γ为60°时，管道内的熔融盐熔化效果达到最佳。

关键词：熔融盐 数值模拟 熔化凝固 太阳能热发电

Abstract

The molten salt heat storage system is currently the standard system of solar thermal power generation, and the continuous, stable and flexible operation of the solar thermal power generation system can be achieved by the molten salt heat storage. However, the molten salt pipeline system must be operated at a temperature above the freezing point, otherwise molten salt solidification will occur and hinder the transmission of heat. In this case, the molten salt pipeline system must have a heat tracing system, and the heat tracing system should be properly arranged. It is very important to ensure the normal operation of the piping system.

In this paper, the molten salt typical pipe section is taken as the research object, the molten salt solidification melting model is established, and the mathematical model of the flow heat transfer is solved on the FLUENT numerical platform to study the solidification and melting process of the molten salt in the horizontal pipe, and the molten salt solidification in the salt pipeline. In the process, the influence of molten salt melting process in different salt pipelines with different wind speeds was analyzed. For molten salt melting process in pipelines, the effect of heat tracing arrangement and heating power on melting characteristics of molten salt was analyzed. The simulation results show that the larger the ambient wind speed, the larger the average surface heat transfer coefficient in the pipeline, and the greater the effect on the solidification of the molten salt in the pipeline. The power of the pipe heating pipe has an effect on the uniformity of molten salt melting in the pipe. The increase in heating power cannot double the heating effect. For the heating of external heating cable, with the increase of γ value, the melting rate of the molten salt in the pipeline first decreases and then increases. When γ is 60°, the molten salt melting effect in the pipeline is best.

KEY WORDS: Molten salt, Numerical Simulation, Melting and solidification, Solar thermal power generation

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 课题背景及意义 1

1.1.1 能源资源现状 1

1.1.2 太阳能利用 1

1.1.3 高温传热蓄热载体 2

1.2 国内外研究现状 3

1.3 本文的主要工作 3

第二章 Fluent的基本理论及应用 4

2.1 FLUENT 中的凝固/熔化模型 4

2.2 模型绘制及网格划分 5

2.2.1 网格划分 6

2.3 本模拟概述 9

2.4 边界条件设置 10

2.5 模拟方案设计 10

第三章 熔融盐凝固数值模拟 12

3.1 引言 12

3.2 熔融盐凝固模拟分析 12

3.2.1 保温层设计 12

3.2.2 不同风速下对于管内凝固的影响 12

3.3 本章小结 15

第四章 熔融盐熔化数值模拟 16

4.1 引言 16

4.2 内置电加热棒对熔化影响 16

4.2.1 功率影响 17

4.2.2 位置结构对于熔融盐熔化的影响 19

4.3 不同位置下的外接伴热带对熔化影响 20

4.3.1 内置加热棒与外接伴热带伴热比较分析 22

4.4 本章小结 23

第五章 结论与建议 24

5.1 结论 24

5.2 建议 24

致谢 25

参考文献 26

绪论

课题背景及意义

当今社会是一个能源社会，人们的各种生活方式都与能源息息相关。自进入工业化以来，化石能源的消化呈现几何倍数的增长。与此同时，能源的消耗也带来了各式各样的问题，其中最为明显就是环境恶化、全球升温。因此，能源结构改革，发展新能源迫在眉睫。

太阳能，风能，地热能及核能等被称为新能源。而太阳能储量的丰富性、经济性及清洁性，使得太阳能热发电具有很大的应用前景。全球对于太阳能的利用不及太阳能输送到地球能量的百分之一，太阳能储量的巨大。但是由于太阳能的随机性，使得太阳能热发电中储热蓄热显得尤为重要。对于熔融盐输送管道内的可能遇到的问题提前模拟是对于探究太阳能热发电的及其重要的一部分。

能源资源现状

中国的能源资源非常的丰富，但是人均资源却十分的贫乏。在世界能源统计年鉴中，中国的能源资源排名十分靠后。尽管中国对于能源的生产很大，但是对于能源的消耗也很大，每万国民生产总值能源为世界之首，是世界上的发达国家的很多倍。

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