（热能工程专业论文）LiNOlt3gt熔融盐水平管内强制对流换热实验研究.pdf

摘要 摘要 太阳能热发电是可再生能源发电中最有前途的发电方式之一，目前正引起世 界许多国家的关注。传热技术是太阳能热发电关键技术。目前，太阳能热发电传 热技术中熔融盐传热技术是一种先进的技术，它可用于槽式和塔式太阳能热发电 系统。尽管国外已经有熔融盐传热蓄热的试验系统或试验电站，但对于熔融盐传 热特性的理论研究还是非常缺乏的。 本课题成功建立一套用于研究熔融盐对流换热特性的实验台，实验台解决了 熔融盐高温、腐蚀性、毒性等带来的技术难题，掌握了熔融盐循环系统管道和阀 门的防凝固、管路预热保温、高温熔融盐的填充和卸出等技术方法，并且通过实 验的方法掌握了熔融盐管内强制对流换热的规律。由于熔融盐传热试验国t 为# t - 研 究很少，试验存在危险性，因此实验中首先选用热稳定性好，传热性能和混合熔 盐类似，并且一些热工参数已知的硝酸锂进行试验，掌握了熔盐的传热实验系统 的设计方法及熔盐换热性能的实验方法，初步推导出了相应流动状态下熔融盐换 热特性相关的无量纲准则方程式，将得到的熔融盐传热规律关联式与经典的传热 公式符合情况进行对比验证，验证了本套实验系统的可靠性，为下一步进行混合 熔盐的换热实验奠定了基础。 熔融盐是中普朗特数流体的重要代表，通过本项目将为研究中普朗特数流体 的对流换热特性奠定基础。同时也为聚光太阳能高温热发电和热化学系统中传热 蓄热系统的设计提供基础的数据和设计依据。 关键词强制对流；对流传热系数； 威尔逊法；熔融盐； 北京t 业大学工学硕士学位论文 a b s t r a c t s o l a rt h e r m a lp o w e rg e n e r a t i o nt e c h n o l o g i e sa r et h em o s tp o s s i b l et oc o m p e t e 州n l 南s s i lf u e l si ne c o n o m ya sw i n dp o w e ra n dh y d r o d y n a m i cp o w e r ，a n di s c o n s i d e r e dt ob eo n eo ft h em o s tp r o m i s i n gc a n d i d a t e sf o rp r o v i d i n gam a j o rs h a r eo f t h ec l e a na n dr e n e w a b l ee n e r g yn e e d e di nt h ef u t u r e t h ea p p r o p r i a t eh e a tt r a n s f e r f l u i da n ds t o r a g em e d i u mi sak e yt e c h n o l o g i c a li s s u ef o r t h ef u t u r es u c c e s so fs o l a r t h e r m a lt e c h n o l o g i e s m o l t e ns a l ti so n eo ft h eb e s th e a tt r a n s f e ra n dt h e r m a ls t o r a g e f l u i df o rb o t hp a r a b o l i ct r o u g ha n dt o w e rs o l a rt h e r m a lp o w e rs y s t e m i ti sv e r y i m p o r t a n tt h a tm o l t e ns a l th e a tt r a n s f e rm e c h a n i s m sa r eu n d e r s t o o da n dc a nb e p r e d i c t e dw i t ha c c u r a c y b u tt h es t u d y o nm o l t e ns a l t sh e a tt r a n s f e ri sr a r e l y t ob e t t e ru n d e r s t a n dt h eh e a tt r a n s f e rm e c h a n i s m so fm o l t e ns a l t s ，w eb u i l ta h i g ht e m p e r a t u r em o l t e ns a l tc i r c u l a rs y s t e m m a n yd i 髓c u l te n g i n e e ra s p e c t ss u c ha s p r e h e a t i n g ，h e a tp r e s e r v a t i o n ，f r e e z e t h a w , t h e r m a lc y c l i n ga n ds h o c k ，a n dm o l t e n - s a l t p u m pc o o l i n gw e r ec o n s i d e r e di nt h ed e s i g na n dc o n s t r u c t i o no ft h ee x p e r i m e n t a l s y s t e m w ef i r s tc h o o s em o l t e ns a l tl i n 0 3i nt h es y s t e m b e c a u s et h eh e a tt r a n s f e r m e c h a n i s m so fl i n 0 3i ss i m i l a rt om i x e dm o l t e ns a l t a n ds o m eo fb a s i ct h e r m o p h y s i c a lp r o p e r t i e so fl i n e 3i sk n o w n t h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t so fm o l t e ns a l t l i n 0 3t u r b u l e n tf l o wi nah o r i z o n t a lt u b ew a si n t r o d u c e da n da n a l y s i si nt h i sp a p e r t h ea v e r a g ef o r c e dc o n v e c t i v eh e a tt r a n s f e rc o e 伍c i e n t so fm o l t e ns a l t ( l i n e 3 ) i n t u r b u l e n tf l o w sw a sm e a s u r e da n dc a l c u l a t e dt h r o u g ht h em e t h o do fa d j u s t i n gt h e m o l t e ns a l tf l o wr a t ea n dk e e p i n gt h eo i lf l o wr a t ec o n s t a n t t h e nt h eo v e r a l lh e a t t r a n s f e rc o e f f i c i e n t so fo u rm o l t e ns a l t o i le x c h a n g e ru n d e rd i f f e r e n c ef l o wr a t e c o n d i t i o n sw e r eo b t a i n e d ，a n dw ea n a l y z e dt h e s ee x p e r i m e n t a ld a t ai nt h r e em e t h o d s ， w i l s o np l o t ，t h el e a s ts q u a r em e t h o da n dt h eo p t i m i z e dm e t h o d f i n a l l y , t h en u s s e l t n u m b e re q u a t i o nu n d e ro u re x p e r i m e n t a lc o n d i t i o n sw a sg i v e n m o l t e ns a l ti st h ei m p o r t a n tr e p r e s e n t a t i v et ot h em i d d l ep r a n d t ln u m b e rf l u i d o u r s t u d yw i l ll a yaf o u n d a t i o nf o rg r a s p i n gt h eh e a tt r a n s f e rm e c h a n i s m so fm i d d l e p r a n d t ln u m b e rf l u i d i ta l s og a v es o m er e f e r e n c ef o rd e s i g n i n gt h eh e a tt r a n s f e ra n d s t o r a g es y s t e mo fs o l a rt h e r m a lp o w e rg e n e r a t i o n k e y w o r d s ：f o r c e dc o n v e c t i o n ；h e a tt r a n s f e rc o e f f i c i e n t ；w i l s o np l o t ；m o l t e ns a l t l l 物理量名称及符号表 物理量名称及符号表 传热面积，m ? ； 比热容，i d l ( k g k ) ； 传热管直径，m ； 当量直径，m ； 频率，h z ； 对流换热系数，w ( m 2 k ) ； 一传热系数，w ( m 2 k ) ； 一长度，m ； 质量流量，k g s ； 传热量，w ； 一热阻，m 2 科w ； 一流道横截面积，m 2 ； 熟力学温度，k ； 温度，； 一对数平均温差， 一流体速度，n 以； 一运动粘度，p a s ； 一导热系数，w ( m k ) ； 一动力粘度，k g ( m s ) ； 一时间，s 一运动粘度，m 2 s ； 一密度，k g m 3 一线热流量，w 恤； 努塞尔特数； 普朗特数； i i i 格拉晓夫数； 雷诺数； 下角标 熔盐； 导热油； 外侧； 内侧； 管壁； 流体； 最小值； 最大值； 函贴 葶 。 ， w 厂g 一 么 0 j d ， 后 ， m g r s r ， 他 甜 可 见 f y p 力 m 丹 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得j 匕塞王些太堂或其它教育机构 的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名：眨 纽 日期：塑丛：苎：2 9 关于论文使用授权的说明 本人完全了解j e 塞王些太堂有关保留、使用学位论文的规定，h p - 学校有权 l 吵送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部 分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 始望士超导师始域期：础鲻 第一章绪论 第一章绪论 1 1 课题的背景和意义 太阳能热发电，是指利用聚光器捕获并聚集太阳辐射能，并将能量传送至吸 热器产生中高温热流体，然后驱动传统的热机( 如汽轮机、燃气轮机、斯特林机 等) 来产生电能的- - i 1 综合性高新技术n 。随着太阳能热发电技术的更加成熟 和规模的不断扩大，科学家们预测，2 0 1 0 年左右太阳能热发电的成本将降低到5 美分k w h ，达到常规能源发电的水平，它最有可能跟风力发电、水力发电一样产 生能与化石燃料在成本上相竞争的大量电能，被认为是可再生能源发电中最有前 途的发电方式口4 】。目前太阳能热发电技术已引起世界许多国家的关注。按照欧 盟和美国的分析嗨6 】，2 0 1 5 年全世界的太阳能热发电的市场将达到1 3 0 亿美元， 而到2 0 2 5 年将达到1 0 0 0 亿美元。我国的太阳能资源非常丰富，与世界其它发达 国家和地区相比，我国的太阳能资源与美国相当，特别是青藏高原西部和南部的 太阳能资源尤为丰富，接近世界上最著名的撒哈拉大沙漠，位居世界第二位。我 国有8 0 多万平方公里的荒漠地区，这些地区正好处在太阳能辐射相当丰富的地 带，每平方公里的太阳能辐射功率达百万千瓦，即使按照5 1 0 的热电转换效 率计算，这些地区每平方公里的发电量也可达到5 1 0 万千瓦，我国8 0 多万平方 公里的荒漠地带用百分之几的发电量即达1 0 亿千瓦发电水平口1 。欧美等发达国 家已经对聚光太阳能热发电进行了大量的研究，并有一些实验电站和商业化电站 船3 。但我国的太阳能热发电技术研究才刚刚起步，许多关键技术的研究都远落后 于发达国家。因此进行聚光太阳能高温热发电关键技术研究，尽快缩小我国在这 方面与发达国家的差距具有十分重要的现实意义。 传热技术是太阳能高温热发电的关键技术。不管是槽式太阳能热发电，还是 塔式热发电，都必须有传热系统把集热器收集到的热量传输到蒸汽轮机等发电设 备，传热效率高低直接影响着发电的效率高低。 1 2 太阳能热发电传热技术国外研究现状及存在问题 1 2 1 研究现状 太阳能热发电传热技术中关键是对传热工质的选择，目前国外技术采用的传 热工质一般有蒸汽、导热油、熔融盐、液态金属和空气。 北京t 业大学下学硕十学位论文 对于塔式太阳能热发电系统，目前一般采用蒸汽、熔融盐、液态金属和空气 作为传热工质。早期的太阳能塔式热发电电站阻一们，如美国太阳1 号、意大利 e u r e l i o s 、西班牙c e s a l 、日本的s u n s h i n e 等，均采用太阳能直接加热水产 生过热蒸汽，然后驱动蒸汽轮机直接发电。采用蒸汽作为传热介质的主要问题是 在5 0 0 时，水蒸气通常处于超临界状态，压力特别高。如太阳能1 号电站，其 吸热器的工作压力为1 0 3 m p a ，对热传输系统的耐压提出了非常高的要求。并且 太阳能1 号电站吸热器的最高热流密度达到了8 1 0 5 1 j | m 2 ，非常接近水的临界热 负荷。由于聚光吸热器的聚光光斑分布很不均匀，因此非常容易造成吸热器局部 热流超过临界热负荷，造成蒸汽吸热器局部烧毁，甚至引起爆炸。另外这种直接 加热的塔式太阳能热发电系统还具有启动时间长，太阳能不稳定造成蒸汽轮机频 繁启停、热能损失大、效率低的缺陷。这些早期的太阳能塔式热发电站效率都十 分低，净发电量令人失望。这些也是太阳1 号蒸汽传热转向太阳2 号熔融盐传热 的直接原因。1 9 9 0 年以后，美国能源部和南加州爱迪生公司组织美国专家对太 阳能1 号进行了重新设计，建造了太阳能2 号电站。太阳能2 号电站运用熔融硝 酸盐( 6 0 n a n 0 3 + 4 0 k n 0 3 ) 的复合熔盐作为传热工质，此熔盐在2 2 0 时开 始熔化，在6 0 0 以下热性能稳定。电站采用冷熔盐罐和热熔盐罐两个罐子存放 熔盐，系统工作时，冷盐罐内的熔盐经熔盐泵被输送到高塔上的吸热器内，吸热 升温后进入热盐罐；同时，高温熔盐从热盐罐流经蒸汽发生器，加热冷却水产生 蒸汽，驱动汽轮机运行，而熔盐温度降低后流回冷盐罐。太阳能2 号电站设置了 熔盐循环中间回路，采用熔融盐中间回路后，集热系统和透平相互独立运行，透 平不会出现频繁启停的情况。该电站1 9 9 7 年投入运行，运行实践表明采用熔融 盐中间回路后，集热器的效率大大提高，达到8 8 的集热效率，系统自身耗电 减小了2 7 ，系统运行的稳定性和可靠性均大大提高。关于美国太阳能2 号电 站的实验运行情况可参考文献 1 1 1 7 。 液态金属作为传热工质能应用于较高的温度，而且金属材料密度大，导热率 高，整体温度分均匀，具有良好的吸热和放热性能。1 9 8 2 年，由美国等九个国 家采用液态金属钠为传热和蓄热介质在西班牙的t a b e m a s 建立了一个小型的太 阳能电站n 8 1 ，虽然具有好的运行性能，但是存在着液态钠的泄露以及凝固等问题 一直困扰着实验者，而且液态钠常易燃，安全性非常差( 1 9 8 6 年维修阀门时曾 引起大火) 。水银也可作为传热工质应用于较高的温度条件下，但是它成本高而 且有剧毒n9 i ，使用范围受到限制。金属作为传热工质的缺点是金属的比热容一般 都比较小，热负荷高时温度波动大，加上金属材料在高温下腐蚀率较高，难以找 到合适的容器材料，因此，金属热载体的使用还需要进一步的研究。 德国、以色列等国的太阳能专家目前也提出采用空气作为塔式热发电系统的 传热介质。但空气作为传热介质，具有传热性能差，热容小的缺陷，如何能够利 用空气将如此高能量密度的热量传输给发电单元仍是一个技术难题。因此目前空 2 第一章绪论 气作为塔式热发电系统的传热介质是一种比较新的设想，还未得到实践的检验。 表1 1 常用热载体的使用条件 t a b l ei - ia p p l i c a t i o nc o n d i t i o no ft h eh e a tt r a n s f e rm a t e r i a l s 热载体一般限定温度( )使用压力( m p a ) 蒸汽和水 m 也3 8肛3 o 导热油0 - - 4 0 0帖1 o 液态金属一3 8 8 0 0 ( 或更高)啦1 2 、j - v0 - , 8 7 20 0 1 高温熔盐( 硝酸盐)1 4 3 “0 00 - - - 0 1 对于槽式太阳能热发电系统，一般采用导热油、熔融盐作为传热工质。二十 世纪八十年代到九十年代初，美国加州南部兴建了总发电量3 5 4 m w 的九座商业 化太阳能槽式热发电电站，至今还在成功运行。在这些系统中，他们采用导热 油作为传热工质的。但是导热油一般用于4 0 0 以下的场合。为了进一步提高蒸 汽轮机的工作温度，美国、德国一些专家建议在新一代槽式热发电中采用熔融盐 作为传热介质。他们认为熔融盐作为槽式热发电的传热介质有以下优点口卜翻：( 1 ) 可以将蒸汽轮机的工作温度由导热油的3 9 3 提高到4 5 0 - - 5 0 0 ，从而可以将朗 肯循环的效率由导热油的3 7 6 提高到4 0 。( 2 ) 由于提高了吸热器的温度， 在发电容量不变的情况下，可以减少蓄能系统的体积和重量。( 3 ) 熔融盐与导热 油相比，价格低而且不会对环境产生任何危害。2 0 0 1 年意大利启动了e n e a 聚 光太阳能热发电计划，在意大利南部建立一个2 8 m w 的太阳能槽式系统，该系 统采用熔融盐作为传热介质嘲。 表1 1 给出了目前太阳能热发电系统选用的传热工质的使用温度和压力的参 数范围。 图1 1 是美国专家对5 5 m w 槽式热发电系统分别采用熔融盐和导热油作为 传热介质的年发电量比较图。从图1 1 可以看出，对于5 5 m w 的槽式太阳能热 发电系统，采用熔盐比采用导热油每年可多发电1 3 g w h ；图l - 2 为两种不同传 热介质的发电成本比较，从图中可以看出，采用熔融盐作为传热介质后发电成本 可由原来的1 3 2 美元m w h 降为1 2 0 美元。熔盐h i t e c x l 为7 n a n 0 3 ， 4 5 k n 0 3 ，4 8 c a ( n 0 3 ) ：的配比组成的混合盐。 3 北京工业大学i 学硕十学位论文 可坼 冀冀r - 。 ， ! 一n # ，jr u p i 台成油 熔盐h i t e c x l ( 4 5 0 圈1 。1 ：i 用熔融盐和导热油作为传热介质的5 5 m w 槽式热拄屯系统帕小时蓄能年发屯 啦。1 裟黧篡：瓣搿篮z 蒿，宇啦“”“”u 1 2 0 = 至1 0 0 自8 0 皂 骷6 0 j 4 0 o v p ，1 台成油 蹦l _ 2 分* u 采用熔融盐和导热油作为传热介质的5 5 m w 槽式热发电系统( 6 小时苫能1 发 电成本的比较 “9 1 。翟篙鬻篡童：誊絮怒譬；温“”w “o “w ”1 - “5 0 ” 总之采用高温熔盐作为太阳能热电站的传热介质具有以下优点： ( 1 ) 熔盐具有高f l 勺传热系数和良好的热稳定性，其传热系数是其它有机热载 体的两倍。 i | | j j o j o j | | | | ?000j?00 鼎 第一章绪论 ( 2 ) 具有广泛的使用温度范围。通常的熔盐使用温度在3 0 0 - 1 0 0 0 1 2 之间， 而且通过不同熔点和沸点的无机盐的混合，可以得到不同温度要求的复合盐。 ( 3 ) 熔盐与金属材料的相容性也比较好。 由于以上的这些特性，高温熔盐广泛用作太阳能热电站传热介质。不管是槽 式太阳能热发电还是塔式热发电，熔融盐传热技术都是一种先进的传热技术，它 对于提高系统发电效率，降低发电成本具有重要意义。而且熔融盐传热技术已在 太阳能2 号和意大利e n e a 工程中得到成功应用。因此熔融盐传热技术是一种 很有前途的太阳能高温热发电关键技术。 1 2 2 存在问题 尽管国外已经有熔融盐传热蓄热的试验系统或试验电站，但对熔融盐传热规 律的研究还是非常缺乏的。熔融盐温度高、熔点高、腐蚀性大，由此带来燃烧、 爆炸、冻堵等一系列安全问题。因此在世界上目前还没有一所高校建立熔融盐试 验系统。目前进行此项研究的一般是美国国家太阳能实验室，意大利新技术能源 与环境国家研究局等国家级科研机构，但他们的研究主要集中在熔融盐系统可靠 稳定运行的基础上，例如如何防止冻堵、如何排盐和如何电预热以及关于熔融盐 泵、熔融盐系统热效率、熔融盐热物性等的研究，还未见有对熔融盐传热规律进 行系统深入研究的报道。另外在国外太阳能熔融盐传热试验电站中熔盐传热系统 中由四个换热器组成，一般包括熔融盐吸热器、预热器、蒸汽发生器、蒸汽过热 器，这四个换热器性能的好坏、是否匹配，直接关系到整个系统性能的高低。目 前只在美国桑迪亚国家实验室发布的一份太阳能2 号电站的最终测试报告中 对熔融盐预热器( 1 9 4 0 w m 2 k ) 、熔融盐蒸汽发生器( 1 3 9 2 w m 2 k ) 和熔融盐过 热器( 9 1 1 w m 2 k ) 的总换热系数进行了报道，还没有文献对这些换热器详细的 设计计算提供实验数据的指导。因此进行熔盐对流传热特性研究，掌握熔盐的传 热规律，为太阳能热发电系统中的熔盐传热系统的设计和优化提供重要的实验指 导，因此此项工作具有非常重要的工程意义。 对流传热与普朗特数有很大的关系。一般液态金属的普朗特数在1 0 。2 量极， 气体在0 6 0 7 之间，水的普朗特数一般随饱和压力的不同，一般在0 9 1 4 之 间，这都属于低普朗特数流体。油类流体的普朗特数在1 0 2 1 0 3 的量级，属于高 普朗特数流体。国内外学者已对这些工质的对流换热规律进行了系统深入研究， 总结出了一系列试验关联嘲r 驯。例如s l e i c h e r 和r o u s e 给出适用于p r 0 0 3 液态 金属管内紊流公式。k a y s 和c r a w f o r d 提出了适用于0 6 3 0 0 2 o o1 0 01 5 0 1 e r a 图2 - 8 测温点测量的壁温 f i g2 - 8w a l lt e m p e r a t u r eo fh o r i z o n t a lt u b e 实验中为测量熔融盐在管内流动的速度，选用的高温熔融体数显靶式流量计 进行流量测量。流量计工作原理如图2 - 9 所示，在测量管( 仪表表体) 中心同轴放置 一块圆形靶板，当流体冲击靶板上受到一个力，它与速度、介质密度和靶板受力 面积之间存在一定的关系，靶板受力经传感器转换成电信号，经前置放大转换及 图2 - 9 熔融盐流量计原理图 f i g2 - 9p r i n c i p l eo f m o l t e ns a l tf l o w m e t e r 1 5 北京工业大学t 学硕十学位论文 计算机处理后，可得到相应的流量。在实验时发现由于靠近表头的表体附近温度 不能太高，熔盐很容易在此处发生凝固，导致受力元件无法摆动，也就无法传递 受力，从而无法实现熔盐流量的测定，所以选用此种熔盐流量计测量流量失败了 因此本实验要实现熔盐流量测量还需研制耐高温、防冻堵流量计。 通过上述实验和对实验结果的分析，发现第一种方案不能实现试验目的，因 此这种方案最终放弃了。 2 3 2 熔融盐和导热油换热方案 在第一种方案失败后采用了第二种方案，主要通过导热油和熔融盐换热来研 究熔盐换热特性。在原有实验台基础上，对实验台进行了一些改造，去掉了加热 器和风冷负荷，加入导热油油路循环系统和油盐套管换热器。改造后的油盐换热 实验方案如图2 1 0 。图中用箭头标出了熔融盐和导热油在整个系统循环中的流 向。 实验原理：熔融盐、导热油分别由熔盐泵和油泵从熔盐罐和油槽里抽出，分 别进出各自的管路系统，然后通过套管式换热器交换热量，其中换热器内管流熔 融盐，外管流导热油；测量熔融盐、导热油分别进出换热器的温度，测量导热油 的质量流量，通过这些测量的量和已经得到硝酸锂熔盐热物性来计算熔融盐的流 速，并计算套管式换热器总的换热系数，采用一些方法将盐侧的对流换热系数从 总传热系数中分离出来，进而求出努塞尔数，拟合得到努塞尔数和雷诺数的关联 式。 在本实验中，熔融盐的流速可以通过对熔盐泵变频调节来变换不同流速，导 热油则可通过安装在油路上的流量调节阀来控制流量，这样就可以变换不同的实 验工况。 该实验方案经过实验验证是可行的，另外因为熔融盐在热电站应用中主要作 为传热工质与其它介质交换热量，因此本实验方案与工程实际更接近。 1 6 第二章熔融盐水平管内强制对流换热实验系统搭建 2 4 实验设备 图2 - 1 0 油盐换热实验方案图 f i g2 1 0s c h e m eo f m o l t e ns a l th e a tt r a n s f e rs y s t e m 2 4 1 熔盐罐 熔盐罐加热最高温度6 0 0 ，其主要部分为直径o 7 米，高1 2 米，体积0 4 m 3 的坩埚，坩埚材料选用添加m o 元素的1 8 c r - 1 2 n i 2 5 m o ( 3 1 6 ) 不锈钢，熔盐罐 采用电加热的方式熔化固体盐，加热采用外加热的方式，在坩埚外布置电阻丝， 通过坩埚体加热盐，加热功率为1 5 k w 。加热部件外、罐顶均设有可耐1 0 0 0 1 2 高温的硅酸铝纤维作保温材料，对熔化后的液态熔盐进行保温。罐配有温控电路， 可以实现对加热温度的恒温控制。罐顶部盖板上端到底部封头内表面的总高度为 1 2 m ，同时考虑安装熔盐泵的方便，盖板的厚度为5 m m ，盖板上除留有安装熔 盐泵的管孔，还有灌盐孔和观察孔，其中观察孔可以安装自行研制的耐高温监视 设备观测到熔盐的熔融状态，通过观测发现硝酸锂熔盐在熔融态为无色透明的液 体。图2 1 1 为熔盐罐实物图。 实验中可能会研究不同种类的盐换热特性，为了换盐方便，因此在熔盐罐底 预留有排盐管。需要排盐时，首先在排盐管道上缠绕加热带，对排盐管道进行预 热，当排盐管温度预热到3 0 0 。c 时，打开排盐阀开始排盐，罐内液态熔融盐通过 排盐管流入准备好的容器内。 在熔盐罐安装调试完后进行了盐加热熔化实验，发现盐熔化速度比较慢，并 1 7 j 匕京上业大学工学硕士学位论文 且熔化后温度分层明显最上层温度和最下层温度相差四五十度左右，特别是熔 舳罐底部有一部分熔盐根难熔化。主要原凼是加热带砸置在罐侧壁，罐底未布置 加热装置盐的熔化仅靠罐侧面的传热不利于罐底部舳熔化。今后在设计类似 熔盐罐时应考虑可在罐底布置加热装置，或安装搅拌装置，以加快熔盐的熔化， 减少分层温差。 图2 - 1 1 熔盐罐 f i g2 - f 1p h o t