太阳能热发电用高温熔盐的熵产及腐蚀性研究.pdf

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1、硕士学位论文太阳能热发电用高温熔盐的熵产及腐蚀性研究RESEARCHONENTROPYGENERATIONANDCORROSIONOFHEATTRANSFERFLUIDSFORCONCENTRATINGSOLARPOWERPLANTS刘天乐哈尔滨工业大学2018年06月国内图书分类号：TK51学校代码：10213国际图书分类号：621密级：公开工学硕士学位论文太阳能热发电用高温熔盐的熵产及腐蚀性研究硕士研究生：刘天乐导师：徐心海副教授申请学位：工学硕士学科：机械电子工程所在单位：深圳研究生院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIn

2、dex:TK51U.D.C:621DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONENTROPYGENERATIONANDCORROSIONOFHEATTRANSFERFLUIDSFORCONCENTRATINGSOLARPOWERPLANTSCandidate：LiuTianleSupervisor：AssociateProf.XuXinhaiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MechanicalElectronicEngineer

3、ingAffiliation：ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要太阳能作为一种免费、清洁且易获得的可再生能源，被认为有很大潜力在将来取代传统化石能源进行大规模发电。太阳能热发电技术能源利用率高，并且可以储备热量从而实现连续供电。然而，阻碍太阳能热电站大规模应用的主要原因之一就是高温传热流体。高温传热流体是太阳能热电站的重要组成部分。运行一个太阳能热电站需要大量的高温

4、传热流体，因此选择合适的高温传热流体可以最大限度地减小成本和用量，从而实现最高的循环效率。熔盐的工作范围广，而且蒸气压低、粘度低，因此经常被用作高温传热流体。熵产对应有用功的下降，因此，高温传热流体的熵产越小说明其品质因数越好。文中推导了熵产的数学模型，比较了9种熔盐共晶盐混合物在50MW电站容量下作为高温传热流体的熵产和卡诺循环效率，同时对100MW至400MW之间的电站容量也进行了对比。此模型针对太阳能热电站提供了一种基础有效的方法来评估不同高温传热流体的性能。高温传热流体对于合金材料的腐蚀性也是很重要的研究方向。用于存储高温传热流体的容器和管道大部分都是合金，

5、而且盐类在高温下对于合金会有较高的腐蚀。本文研究了氯化盐混合物、碳酸盐混合物和碳氟盐混合物在700℃的高温下对四种耐腐蚀合金的腐蚀情况，并且对腐蚀以后的合金样品进行了SEM、EDS和XRD分析。研究发现，在氯化盐中所有的合金都有较高的腐蚀，合金SS316、C276和In718在碳酸盐中的抗腐蚀性较好，此外合金SS316和In718在碳氟盐中的抗腐蚀性较好。针对太阳能热电站用高温传热流体所面临的问题，本文研究了熔融共晶盐混合物作为高温传热流体使用的性能比较以及其与合金材料的兼容性这两方面的研究内容。通过使用本文中所推导出来的熵产公式对不同工作条件下的熵产进行计算，并以

6、熵产作为统一的品质因数来进行比较，即可以对各种共晶盐混合物作为高温传热流体使用的性能进行合理的排序。通过本文的重量法实验对不同共晶盐混合物和合金的兼容性进行测量，可以揭示不同合金被不同共晶盐混合物所腐蚀的机理，以及确定合金中最容易受到每种共晶盐混合物影响的金属成分。本文的研究内容对于太阳能热电站的发展和应用具有重要的实用性。关键词：太阳能热电站；高温传热流体；熵产；熔盐；合金；腐蚀-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractAsafree,cleanandeasilyaccessiblerenewableenergysource,solarenergyisc

7、onsideredtohavegreatpotentialtoreplacetraditionalfossilfuelsforlarge-scalepowergenerationinthefuture.Solarthermalpowergenerationtechnologyhasahighenergyutilizationrateandcanstoreheattoachievecontinuouspowersupply.However,oneofthemainobstaclestothelargescaleapplicationofsolarthermalpo