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太阳能高温熔盐优选及腐蚀特性实验研究

孙李平  
【摘要】: 为了改善自然环境和满足人类对能源的需求的不断增长,开发和利用太阳能是解决以上两个问题的重要方向和选择。高温太阳能传热蓄热技术是太阳能高温热利用的关键技术,在其中传热蓄热介质对于系统的效率提高和成本降低起这很大作用。 首先,本文对熔盐的物理性质规律和结构特性进行了简要介绍,讨论熔盐在共晶条件下其物理性质,包括相变潜热和熔点等的变化规律。混合共晶盐比单晶盐具有较低的熔点,同时相变潜热和比热也会同时发生变化。 为了选择适当的本实验室提出的氯化盐混合熔盐的配比,本文对整个范围内36种不同比例的熔点、相变潜热和比热进行了DSC分析,从经济性和传热蓄热性能方面对不同材料进行了评价。得出了三种不同比例混合共晶盐的熔点基本分布在400℃和460℃两个温度附近,相变潜热是无水氯化镁、氯化钠和氯化钾的质量比例为2:5:3的情况下相变潜热值最大,其值为279.1J/g,在质量比例为2:7:1的情况下经济型和比热的综合性能最好。 利用硝酸钠和硝酸钾的混合盐作为显热蓄热材料,和无水氯化镁、氯化钠和氯化钾混合盐作为潜热蓄热材料,分别计算了不同功率下蓄热三个小时的平均蓄热成本,对比了各种情况下的平均蓄热成本。相变蓄热比显热蓄热平均蓄热成本低。 最后,对于优选的比热和经济性最好的混合氯化盐和304、316L、321、和2520四种不锈钢在静态下进行了腐蚀实验分析,指出了在氯盐环境下腐蚀的机理,验证与不锈钢的相容性,另外与Solar Two所使用的混合熔盐与不锈钢的腐蚀性进行了对比分析。本文所测试的氯化盐对不锈钢的腐蚀较为严重,需要找到更好的抗氯盐腐蚀的容器材料,或者涂层,防止在高温熔融氯盐环境下腐蚀。


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