NaNO3-KNO3基熔盐高温传蓄热特性及其强化研究

《NaNO3-KNO3基熔盐高温传蓄热特性及其强化研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、中图分类号：TL99单位代号：10280密级：公开学号：15723814硕士学位论文SHANGHAIUNIVERSITYMASTER’SDISSERTATION题NaNO3-KNO3基熔盐高温传目蓄热特性及其强化研究作者王义豪学科专业钢铁冶金校内导师许茜教授联培单位中国科学院上海应用物理研究所联培导师唐忠锋副研究员完成日期2018年5月上海大学硕士学位论文上海大学工学硕士学位论文NaNO3-KNO3基熔盐高温传蓄热特性及其强化研究姓名：王义豪校内导师：许茜教授联培导师：唐忠锋副研究员学科专业：钢铁冶金上海大学材料科学与工程学院2018年5

2、月II上海大学硕士学位论文ADissertationSubmittedtoShanghaiUniversityfortheDegreeofMasterinEngineeringAstudyofpropertiesandimprovementofNaNO3-KNO3basedmoltensaltsforheattransferandstorageMDCandidate：Supervisor：Joint-Supervisor:Specialty：SchoolofMaterialsScienceandEngineering,ShanghaiUn

3、iversityMay,2018III上海大学硕士学位论文摘要太阳能热发电中主要采用NaNO3-KNO3（60-40wt%，Solarsalt）和NaNO3-KNO3-NaNO2（7-53-40wt%，Hitec）熔盐作为常用的传蓄热介质，其中熔盐传蓄热特性是电站能长期稳定运行的重要指标。当前，太阳能热电站的实际运行年限较短，对于高温运行一定时间后熔盐的传蓄热特性鲜有研究，关于其寿命的预测更是未见报道。另一方面，硝酸盐的比热容和导热系数较小，这在一定程度上也限制了其在太阳能热发电中的广泛应用。本文以Solarsalt和Hitec熔盐为研究

4、对象，研究了不同预加热温度对两种熔盐在工况条件下的比热、密度、导热、热失重、粘度等产生的影响。针对硝酸盐比热容较小的特性，通过添加不同粒径、不同添加量的纳米颗粒来强化其传蓄热特性，并分析了纳米粒子对熔盐的比热、导热、热重等传蓄热特性强化的变化规律。通过向这两种硝酸盐添加LiNO3设计了一种新型传蓄热熔盐，并对其比热、导热、热失重等特性进行了探究，以便为太阳能光热电站提供候选熔盐体系，进一步促进太阳能光热电站的快速发展。研究结果如下：1）在空气气氛下，Solarsalt熔盐于25℃、300℃、565℃和600℃分别预先加热处理240h，对于

5、不同温度处理之后的Solarsalt熔盐在250℃-480℃区间进行传蓄热特性测试，发现：随着预加热处理温度的升高，其比热、密度、导热系数和热失重呈现减小的趋势，粘度呈现增大的趋势，硝酸根离子浓度呈现减小趋势，亚硝酸根离子浓度呈现增大趋势。在空气气氛下，Hitec熔盐于25℃、400℃、450℃、500℃分别预先加热处理240h，对于不同温度处理之后的Hitec熔盐在200℃-400℃区间进行传蓄热特性测试，发现：随着预加热处理温度的升高，其比热、密度、导热系数和热失重呈现增大的趋势，粘度呈现减小的趋势。硝酸根离子呈现增大的趋势，亚硝酸根

6、离子浓度呈现减小的趋势。2）Solarsalt和Hitec熔盐中分别添加了不同添加量（0.0625wt%，0.5wt%和1wt%)）和不同粒径（25nm，40nm和100nm）的纳米TiO2颗粒，研究表明：当添加的纳米TiO2粒径为25nm，其增强Solarsalt和Hitec熔盐比热和导热系数幅度最大。其中Solarsalt熔盐比热增强8.6%，分解温度提高16℃，Hitec熔盐比热增强9%，分解温度提高18℃。当纳米TiO2添加量为0.0625wt%时，其对IV上海大学硕士学位论文Solarsalt和Hitec熔盐的比热和导热系数增强

7、效果最好。其中Solarsalt熔盐比热增强11.7%，分解温度提高10℃，Hitec熔盐比热增强12%，分解温度提高23℃。通过物相和晶格结构分析，发现熔盐中添加纳米颗粒所制成的复合材料之中，存在纳米TiO2颗粒同时无其他新物质生成。3）基于Solarsalt和Hitec熔盐，向两种熔盐添加LiNO3，配制了NaNO3-KNO3-LiNO3和NaNO3-NaNO2-KNO3-LiNO3两种新型硝酸盐。在250℃下，三元硝酸盐NaNO3-KNO3-LiNO3与Solarsalt熔盐相比，导热系数增强了21.5%，四元硝酸盐NaNO3-Na

8、NO2-KNO3-LiNO3与Hitec熔盐相比，导热系数增强了32.0%。关键词：熔盐；传蓄热特性；纳米粒子；高温热稳定性；比热；导热V上海大学硕士学位论文ABSTRACTInsolarth