课题基金 / 基金详情

600-800℃混合熔盐传热储热材料设计构建及其在非常规条件下传热强化机理

批准号:
52076006
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
鹿院卫
依托单位:
学科分类:
可再生能源与新能源转化利用
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
鹿院卫

项目摘要

结项摘要

鹿院卫的其他基金

相似基金

相关文献

中文摘要
超临界二氧化碳(sCO2)太阳能热发电被称为第三代太阳能热发电技术,是一种最有可能将太阳能热发电成本降至化石能源发电成本的先进太阳能发电技术。sCO2太阳能热发电透平进气参数的高温需求,迫切需要与之匹配的600-800℃低成本传热蓄热介质和高温热源换热器。本项目研究旨在通过混合熔盐相图设计理论设计构建600-800℃低成本宽液体温域的高温传热蓄热材料,在获得其热物性随温度变化关联式的基础上,探寻纳米粒子对混合熔盐热物性影响机理及抗腐蚀规律,探析sCO2对流传热耦合作用下高温混合熔盐流动与传热强化规律,明晰非常规条件(高温、高压、超临界、微纳尺度等)下高温熔盐-sCO2换传热器优化设计方法及性能影响机理,研究结果为sCO2太阳能热发电提供低成本高稳定性传热蓄热介质及非常规条件下熔盐-sCO2换传热器设计方法与传热强化机理。研究内容具有十分重要的学术价值和工程应用背景。
英文摘要
Supercritical carbon dioxide(sCO2) solar thermal Power is known as the third generation concentrated solar thermal power technology, which is most likely to reduce the cost of solar thermal power to that of the coal-fired power. The high temperature demand at turbine inlet for the solar thermal power urgently requires the matching low cost heat transfer and storage medium, and the high temperature heat exchanger (operating temperature at 600-800℃) that used for te heat source of sCO2 Brayton cycle. This project aims to design and prepare the low cost mixed molten salt using the phase diagrams design theory, which is mixed by the same cationic salt and can be used as liquid in a wide range of temperature. After obtain its thermal physical properties correaltion with temperature, the effect of nanoparticles on its physical and cheimical properties will be explored, and the flow and heat trasfer mechnism of molten salt coupling with the heat trasnfer of sCO2 will be analyzed. And then the high temperature of molten salt-sCO2 heat exchanger will be designed and its heat transfer properties will be tested under the off-normal conditions (such as high temperature, high pressure, supercritical, micro and nano dimision). The results can be a base for the application of solar thermal power with sCO2 Brayton cycle.
本项目为解决风光发电长距离输送所面临的稳定性转动惯量不足的技术瓶颈,提出以第三代太阳能光热发电配置风光大基地发展,以解决目前常规太阳能高温热发电效率受限的熔盐传热储热材料使用温度上限不足及高温常压熔盐与高温高压超临界二氧化碳非常规换热器的设计理论,提出600-800℃混合熔盐传热储热材料设计构建及其在非常规条件下熔盐-sCO2换热器设计所需的传热强化机理作为主要研究内容。本项目取得的主要成果如下:(1)基于相图理论,设计构建了两种低熔点高分解温度的混合熔盐配方,测试获得了其热物性随温度变化关联式及长期使用的高温热稳定性测试,测试了高温熔盐对不同金属的腐蚀性规律。混合熔盐的热物性随温度变化规律经具有资质的第三方测试证明,符合项目目标要求,熔盐配方已申请国家发明专利2项。(2)为提升混合熔盐热物性,向优选混合熔盐配方中添加1%的纳米粒子,可提高熔盐比热29.8%,导热系数97.6%,混合熔盐的传热和储热性能明显提升,熔盐纳米材料制备方法已申请国家发明专利2项。(3)数值模拟分析了熔盐-sCO2在翼型印刷电路板换热器内的对流传热机理,优化出最佳的翼型结构参数及翼型通道内流体流动传热无量纲对流传热关联式。(4)设计并加工了熔盐-sCO2印刷电路板换热器样机一台,以压缩空气替代sCO2与熔盐进行换热,采用威尔逊分离法,实验分别获得了熔盐侧雷诺数在200-600范围内,熔盐侧的对流换热系数为500-3500 W/(m2·K);而在PCHE翼型通道侧,雷诺数在1500-40000范围内,空气的对流换热系数仅为500-110W/(m2·K),可见翼型通道传热强化后对传热热阻仍在空气侧。截至2024年底,本项目共发表学术论文56篇,其中SCI收录论文40篇(中科院1区Top期刊论文16篇),EI收录论文4篇,授权发明专利6项,培养研究生22人,其中博士5人。本研究优选的低熔点宽液体温域混合熔盐配方及微通道熔盐-sCO2换热器传热机理与设计方法不仅可用于第三代太阳能高温热发电,还可用于火电厂灵活性调节、压缩空气储能、规模化风光消纳等领域,具有十分重要的工程应用价值。
熔融盐纳米复合材料混合蓄放热机理及调控机制
  • 批准号:
    51576006
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    64.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    鹿院卫
  • 依托单位:
具有光催化空气净化与自然通风功能的光导管系统基础研究
  • 批准号:
    50476036
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    23.0万元
  • 批准年份:
    2004
  • 负责人:
    鹿院卫
  • 依托单位:
国内基金
海外基金