基于发射法的熔盐光谱辐射特性测量及耦合传热研究

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1、硕士学位论文基于发射法的熔盐光谱辐射特性测量及耦合传热研究MEASUREMENTOFRADIATIONSPECTRUMCHARACTERISTICSANDCOUPLINGHEATTRANSFEROFMOLTENSALTBASEDONEMISSIONMETHOD刘翼哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TK124学校代码：10213国际图书分类号：536.521.2密级：公开工学硕士学位论文基于发射法的熔盐光谱辐射特性测量及耦合传热研究硕士研究生：刘翼导师：谢鸣教授申请学位：工学硕士学科：动力工

2、程所在单位：能源科学与工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TK124U.D.C:536.521.2DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringMEASUREMENTOFRADIATIONSPECTRUMCHARACTERISTICSANDCOUPLINGHEATTRANSFEROFMOLTENSALTBASEDONEMISSIONMETHODCandidate：LiuYiSupervisor：Pro

3、f.XieMingAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：PowerEngineeringAffiliation：SchoolofEnergyScienceandEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学硕士学位论文摘要熔融盐作为一种优良的传热蓄热介质，有很多优势并且应用的领域广

4、泛，包括太阳能热发电、生物质热解和核反应堆等。熔盐的工作温度一般都是高温领域，在高温领域的熔盐的物性参数是很重要的。在导热系数方面，不同的高端技术测量的结果差较大，并不考虑辐射的影响。在熔盐的管内流动换热方面，也只是考虑了对流换热的作用而忽略了辐射换热在整个换热过程中的影响。但是由于熔盐的工作温度是高温状态，所以辐射作用应该是很重要的。本文利用高温液态熔盐的辐射物性测量试验台，设计了测量液态熔盐自身等效发射率的实验方案。利用发射法对熔盐的发射率进行测量，采用角系数法和双基底法去除了炉膛内部和坩埚底部

5、对测量结果的影响，得到了熔盐等效反射率的计算方程组。推导了吸收系数的计算公式。在熔盐的工作温度范围内，对液态Hitec盐、Solarsalt盐三元碳酸盐进行了发射信号的测量，整体的温度范围是150℃-750℃，测量的间隔是50℃。计算得到了三种熔盐的自身等效发射率，并利用三种盐的自身等效发射率计算了三种盐的吸收系数。分析在液态熔盐的Na+或K+使三种盐的等效发射率在7μm处有个凹陷波形特征，NO-2使三元碳酸盐的等效发射率在7.5-9μm有个凹陷波形特征。以测量石英坩埚垫石墨纸为例对实验台进行了不确

6、定度的分析其中包括响应函数、背景函数等因素的不确定度。利用Ansysworkbench平台，模拟分析了Hitec盐在方管圆管横纹管的对流辐射换热，并与对流换热模拟结果对比。湍流状态下在方管中，随着雷诺数的增大辐射占比增强，最高可达26.3%。将模拟结果与经典实验关联式，结果吻合较好。设置的管外换热系数越大，辐射换热的占比越小。三种管的湍流流动对流辐射换热对比，横纹管的换热效果提高了1.47倍。层流状态下，辐射换热占换热比随着速度的增大而减小，模拟最高可达9.13%。研究了横纹管的结构参数对换热性能的

7、影响，得到结果在一定范围内是槽深越深、槽宽越窄、节距越小，换热效果越好。关键词：耦合换热；光谱辐射特性；发射法；熔融盐-I-哈尔滨工业大学硕士学位论文AbstractAsanexcellentheattransferandheatstoragemedium,moltensalthasmanyadvantagesandapplicationsinawiderangeoffields,includingsolarthermalpowergeneration,biomasspyrolysisandnucl

8、earreactors.Theworkingtemperatureofthemoltensaltisgenerallyhightemperature,andthephysicalparametersofthemoltensaltinthehightemperaturefieldareveryimportant.Intermsofthermalconductivity,themeasurementresultsofdifferenthigh-endtechnologie